THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên luận án: Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình
Chuyên ngành: Môi trường đất và nước; Mã ngành: 62440303
Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Đạt Phương; Khóa: 2017 – 2021
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Lộc
Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Ngô Thụy Diễm Trang
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Luận án được thực hiện nhằm chế tạo than trấu và than lục bình; ứng dụng than sinh học hấp phụ chất ô nhiễm từ nước thải biogas; và sử dụng than sinh học như chất mang và cung cấp dinh dưỡng cho cây rau muống, giảm phát thải khí nhà kính trong trồng lúa. Than trấu và than lục bình được nhiệt phân ở 500°C, 700°C và 900°C. Các thí nghiệm được bố trí để xác khả năng hấp phụ ammonium, nitrate; thí nghiệm sinh trưởng của cây rau muống khi bổ sung than trấu hoặc than lục bình đã hấp phụ dinh dưỡng; và thí nghiệm xác định khả năng giảm phát thải CH4 và N2O. Than trấu và than lục bình được sản xuất ở nhiệt độ nhiệt phân 700°C đều hấp phụ ammonium (NH4+) và nitrate (NO3−) trong nước thải biogas. Sự hấp phụ NH4+ và NO3− của 2 loại than này phù hợp với mô hình động học biểu kiến bậc 1 và bậc 2; mô hình Langmuir phù hợp hơn mô hình Freundlich. Dung lượng hấp phụ NH4+ và NO3− lớn nhất theo mô hình Langmuir của than trấu và than lục bình lần lượt là 5,51 mg g−1¬ và 4,31 mg g−1; 9,87 mg g−1¬ và 9,59 mg g−1 đạt hiệu suất 24,71% và 26,71%; 69,70% và 64,14%. Than trấu và than lục bình hấp phụ NH4+ hoặc NO3− của nước thải biogas làm tăng chiều cao, số lá, chiều dài rễ, trọng lượng tươi, trọng lượng khô và sinh khối của cây rau muống. Than trấu và than lục bình hấp phụ NH4+ hoặc NO3− kết hợp với phân bón vô cơ ở tỷ lệ 50 : 50 cho sinh khối rau muống cao nhất. Bổ sung than trấu hoặc than lục bình vào đất trồng lúa làm giảm phát thải khí nhà kính. Hiệu quả giảm phát thải CH4 và N2O của nghiệm thức bổ sung 20 tấn ha−1 cao hơn so với các nghiệm thức bổ sung 5 tấn ha−1 và 10 tấn ha−1 lần lượt là 15,99%, 48,47% cho than trấu và 20,14%, 51,90% cho than lục bình. Than sinh trấu và lục bình có thể được sử dụng làm nguyên liệu hấp phụ dinh dưỡng biogas. Than sau hấp phụ có thể bón đất làm tăng năng suất cây trồng, giảm ô nhiễm môi trường và giảm phát thải khí nhà kính góp phần hạn chế tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu.
2. Những kết quả mới của luận án
Than trấu và than lục bình ở 700oC đều có khả năng hấp phụ NH4+ và NO3− trong nước thải biogas. Dung lượng hấp phụ NH4+ và NO3− lớn nhất của than trấu và than lục bình lần lượt là 5,51 mg g−1¬ và 4,31 mg g−1; 9,87 mg g−1¬ và 9,59 mg g−1 (hiệu suất 24,71% và 26,71%; 69,70% và 64,14%).
Than trấu và than lục bình ở 700oC hấp phụ NH4+ hoặc NO3− của nước thải biogas đều có ảnh hưởng tốt cho sự phát triển về sinh khối của cây rau muống. Kết hợp phân bón hóa học với than trấu hoặc than lục bình ở tỷ lệ 50 : 50 cho sinh khối tốt nhất.
Bổ sung 20 tấn ha−1 than trấu hoặc than lục bình vào đất nông nghiệp có ảnh hưởng đến việc giảm phát thải khí CH4 và N2O cao nhất lần lượt là 15,99%, 48,47% cho than trấu và 20,14%, 51,90% cho than lục bình.
Than sinh học sản xuất từ nguyên liệu rẻ tiền ở địa phương là trấu, một phụ phẩm ngành sản xuất lúa và cây lục bình, một loại cây có thể gặp ở nhiều nơi ở Việt Nam làm nguyên liệu hấp phụ dinh dưỡng.
Sử dụng vật liệu hấp phụ làm chất mang dinh dưỡng cho cây trồng, với 2 tác dụng, chuyển chất ô nhiễm từ nước thải sinh học (biogas) thành chất dinh dưỡng và sử dụng than sinh học như một tác nhân mang và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
Làm giảm ô nhiễm môi trường và giảm phát thải khí nhà kính từ canh tác cây trồng, giúp tăng cường lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường cho người dân trong khu vực và góp phần hạn chế tác động của BĐKH toàn cầu.
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Than sinh học được sản xuất từ trấu và lục bình có thể được sử dụng làm vật liệu hấp phụ dinh dưỡng (NH4+ và NO3−) trong nước thải chăn nuôi, hạn chế gây ô nhiễm môi trường. Than sinh học sau khi hấp phụ dưỡng chất có thể được sử dụng để bón cho đất canh tác lúa và góp phần cải thiện sinh khối của cây rau muống. Mặt khác, than sinh học bón cho đất còn có khả năng giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính (CH4 và N2O) trong sản xuất nông nghiệp ở đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả của nghiên cứu còn có thể được sử dụng làm tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu tại các viện, trường đại học.
Cần nghiên cứu ứng dụng than trấu và than lục bình hấp phụ NH4+ hoặc NO3− trồng cây rau muống ra ngoài đồng để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.
