Tài liệu Nghiên cứu xử lý bã dong riềng thành các sản phẩm có giá trị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------- LÊ THỊ LAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ DONG RIỀNG THÀNH CÁC SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ SINH HỌC HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------------------- LÊ THỊ LAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ DONG RIỀNG THÀNH CÁC SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRẦN LIÊN HÀ HÀ NỘI – 2017 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ từ nhiều đơn vị tổ chức và cá nhân. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm – Đại học Bách khoa Hà Nội đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu, tận tình dạy bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Trần Liên Hà, người trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học, thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn TS. Cồ Thị Thùy Vân và các anh, chị, em cán bộ Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể gia đình và bạn bè đã tạo mọi điều kiện thuân lợi và giúp đỡ về mọi mặt, khuyến khích, động viên tôi hoàn thành luận văn khoa học này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2017 Tác giả Lê Thị Lan i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin, trích dẫn tài liệu trình bày trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên. Người viết cam đoan Lê Thị Lan ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................v MỞ ĐẦU .................................................................................................................. vi 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1 2. Mục tiêu và ý nghĩa của luận văn ........................................................................2 2.1. Mục tiêu ............................................................................................................2 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN ...................................................................................4 1.1. Tình hình sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong ......................................4 1.1.1. Cây dong riềng và tình hình sản xuất tinh bột dong riềng .........................4 1.1.2. Ô nhiễm môi trường do bã thải từ quá trình sản xuất tinh bột dong riềng......8 1.1.3. Khả năng tái sử dụng bã dong riềng ........................................................11 1.2. Nấm Sò Pleurotus [9] .....................................................................................15 1.2.1. Vị trí phân loại của giống Pleurotus .........................................................16 1.2.2. Hình dạng nấm Sò ....................................................................................17 1.2.3. Chu trình sống và quá trình phát triển của quả thể ..................................18 1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm Sò [8] ......................18 1.2.5. Một số loài nấm Sò...................................................................................22 1.2.6.Gía trị dinh dưỡng của nấm Sò..................................................................25 1.2.7. Quy trình công nghệ nuôi trồng nấm Sò ..................................................26 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ............................................................................................................27 2.1. Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu ....................................................27 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................27 2.1.2. Vật liệu, hóa chất và thiết bị .....................................................................27 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................27 2.2.1. Phương pháp hóa sinh phân tích thành phần bã dong riềng.....................27 2.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm .................................................................28 2.2.3.Phương pháp theo dõi, thu thập và xử lý số liệu .......................................35 iii 2.2.4. Phương pháp phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng có trong nấm Sò trắng được nuôi trồng trên bã dong riềng ...........................................................37 CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................38 3.1. Thành phần hóa học của bã dong riềng ..........................................................38 3.2. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm Sò trắng (Pleurotus florida) trên môi trường bã dong riềng ..............................................................................................39 3.2.1. Ảnh hưởng của các nguồn cơ chất khác nhau lên sự sinh trưởng và phát triển của nấm Sò trắng ........................................................................................39 3.2.2. Ảnh hưởng của một số yếu tố tới sự phát triển hệ sợi và năng suất nấm Sò trắng trên bã dong riềng......................................................................................45 3.3. Sự sinh trưởng và phát triển của nấm Sò vàng (Pleurotus citrinopileatus) trên bã dong riềng .........................................................................................................53 3.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn...................................................................54 3.4. Thành phần dinh dưỡng trong nấm Sò trắng nuôi trồng trên bã dong riềng.....61 KẾT LUẬN ..............................................................................................................64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................66 PHỤ LỤC .................................................................................................................70 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CG Cám gạo CN Cám ngô ĐT Đậu tương HV Học viên HTX Hợp tác xã CT Công thức CTĐC Công thức đối chứng NST Nhiễm Sắc Thể MTĐC Môi trường đối chứng Pl. Pleurotus QTCN Quy trình công nghệ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCPTN Tiêu chuẩn phòng thí nghiệm v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Nguyên liệu đầu vào và bã thải rắn của làng nghề Dương Liễu [19] .......10 Bảng 1.2: Thành phần của bã dong [19] ...................................................................11 Bảng 1.3: Khả năng tái sử dụng bã thải rắn tại làng nghề Dương Liễu [19] ............14 Bảng 1.4: Nhiệt độ thích hợp đối với một số nấm Sò [9] .........................................20 Bảng 1.5: Các vitamin trong nấm Sò ........................................................................25 Bảng 1.6: Các nguyên tố vi lượng trong nấm Sò ......................................................25 Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm xác định nguồn cơ chất chính cho sinh trưởng của nấm Sò trắng .....................................................................................................................29 Bảng 2.2: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn cơ chất thích hợp .....................30 Bảng 2.3: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn dinh dưỡng thích hợp ..............31 Bảng 2.4: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nước vôi...................32 Bảng 2.5: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn cơ chất thích hợp .....................33 Bảng 2.6: Bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối trộn dinh dưỡng thích hợp ..............34 Bảng 3.1: Hàm lượng các chất có trong bã dong riềng .............................................38 Bảng 3.2: Thời gian sinh trưởng của hệ sợi nấm Sò trắng và sự hình thành quả thể trên các nguồn cơ chất khác nhau .............................................................................40 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn tới thời gian sinh trưởng hệ sợi nấm và sự hình thành quả thể .....................................................................................................46 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nguồn nitơ tới thời gian sinh trưởng hệ sợi và sự hình thành quả thể nấm Sò trắng .......................................................................................49 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ nước vôi đến thời gian sinh trưởng hệ sợi và sự hình thành quả thể nấm Sò trắng ...............................................................................52 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu tới thời gian sinh trưởng hệ sợi và sự hình thành quả thể............................................................................................55 Bảng 3.7: Thời gian sinh trưởng hệ sợi và sự hình thành quả thể nấm Sò vàng trên các nguồn dinh dưỡng khác nhau ..............................................................................58 Bảng 3.8: Hàm lượng chất dinh dưỡng của nấm Sò trắng tươi (g/100g)..................62 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong [4] .........................................7 Hình 1.2: Hiện trạng môi trường tại làng nghề sản xuất miến dong..........................8 Hình 1.3: Pleurotus Florida .....................................................................................24 Hình 1.4: Pleurotus citrinopileatus ........................................................................... 32 Hình 1.5: Sơ đồ quy trình công nghệ nuôi trồng nấm Sò .........................................26 Hình 3.1: Tốc độ sinh trưởng của hệ sợi nấm Sò trắng trên các nguồn cơ chất khác nhau ...........................................................................................................................40 Hình 3.2: Hệ sợi nấm sò trắng trên rơm (A), bã dong riềng (B) và bông (C) sau 2 tuần cấy giống ...........................................................................................................41 Hình 3.3: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc trên các nguồn cơ chất khác nhau .........................42 Hình 3.4: Năng suất quả thể nấm thu được trên các nguồn cơ chất khác nhau ........43 Hình 3.5: Hình thái quả thể trên các môi trường cơ chất ..........................................44 Hình 3.6: Quả thể nấm Sò trắng trên cơ chất bã dong riềng .....................................44 Hình 3.7: Tốc độ sinh trưởng của hệ sợi nấm Sò trắng trên các môi trường phối trộn nguyên liệu khác nhau ...............................................................................................45 Hình 3.8: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc trên các công thức phối trộn nguyên liệu..............47 khác nhau...................................................................................................................47 Hình 3.9: Năng suất thu hoạch quả thể nấm sò ở các công thức phối trộn nguyên liệu khác nhau ...........................................................................................................47 Hình 3.10: Ảnh hưởng của nguồn nitơ tới tốc độ sinh trưởng của hệ sợi nấm .........48 Sò trắng .....................................................................................................................48 Hình 3.11: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc trên các nguồn nitơ..............................................50 Hình 3.12: Năng suất thu hoạch nấm Sò trắng trên các nguồn nitơ .........................50 Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ nước vôi đến tốc độ sinh trưởng hệ sợi nấm Sò trắng...........................................................................................................................51 Hình 3.14: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc ở các nồng độ nước vôi khác nhau .....................53 Hình 3.15: Năng suất thu hoạch nấm Sò trắng trên các công thức nguyên liệu được xử lý ở các nồng độ nước vôi khác nhau ..................................................................53 vii Hình 3.16: Tốc độ sinh trưởng của hệ sợi nấm Sò vàng trên các nguồn cơ nguyên liệu phối trộn khác nhau ............................................................................................54 Hình 3.17: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc trên các công thức phối trộn nguyên liệu khác nhau ...........................................................................................................................56 Hình 3.18: Năng suất thu hoạch nấm Sò vàng trên các công thức phối trộn nguyên liệu khác nhau ...........................................................................................................56 Hình 3.19: Tốc độ sinh trưởng của hệ sợi nấm Sò vàng trên các nguồn dinh dưỡng khác nhau...................................................................................................................57 Hình 3.20: Tỷ lệ nhiễm nấm mốc của nấm Sò vàng trên các nguồn dinh dưỡng khác nhau ...........................................................................................................................59 Hình 3.21: Năng suất thu hoạch nấm Sò vàng trên các nguồn dinh dưỡng ..............59 khác nhau...................................................................................................................59 Hình 3.22:. Mầm quả thể nấm Sò vàng.....................................................................60 Hình 3.23: Nấm Bào ngư vàng nuôi trồng ở các nguồn phụ gia khác nhau .............61 viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Làng nghề là một trong những loại hình sản xuất đặc thù của nông thôn Việt Nam. Trong đó, làng nghề chế biến tinh bột và các sản phẩm từ tinh bột (bún, miến, bánh đa…) từ nông sản như sắn, dong là một trong những làng nghề chế biến nông sản – thực phẩm truyền thống đang ngày càng phát triển trong 20 % tổng số làng nghề của cả nước. Sự tồn tại và phát triển của các làng nghề đã góp phần không nhỏ vào sự phát triển kinh tế - xã hội, giải quyết vấn đề lao động, việc làm, tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho người lao động ở các vùng nông thôn nói riêng và góp phần vào sự phát triển kinh tế-xã hội chung của đất nước. Tuy nhiên, các hoạt động sản xuất của làng nghề đã, đang làm suy thoái môi trường và ngày càng nghiêm trọng. Trong đó, các làng nghề chế biến lương thực - thực phẩm, đặc biệt là làng nghề chế biến tinh bột từ sắn, dong riềng hàng năm tạo ra lượng bã thải rắn khổng lồ lên tới hàng trăm nghìn tấn với độ ẩm lớn, giàu chất hữu cơ nhưng mới chỉ được tận dụng một phần rất nhỏ làm thức ăn, còn hầu hết được xả cuốn theo nước thải vào cống, rãnh, mương, máng, ao, hồ, gây tắc nghẽn và phân hủy sinh học bốc mùi xú uế, khó chịu, không những thế còn gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm của làng nghề và cá vùng lân cận. Có thể nói cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề đang ngày càng trở nên bức bách. Với đặc điểm bã thải dong riềng rất giàu hợp chất hữu cơ: đường, tinh bột sót, cellulose, khoáng nên nếu có giải pháp thích hợp để tận thu thì đây là nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền cho nhiều mục đích khác nhau mang lại hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu nuôi trồng nấm ăn có bước phát triển nhảy vọt ở nhiều nước trong đó có Việt Nam. Ngày càng có nhiều người biết đến tác dụng của nấm, dẫn đến sản lượng nấm thu hoạch mỗi năm càng tăng lên rõ rệt. Việc trồng nấm không những tạo nên nguồn thức ăn sạch cho người dân mà còn góp phần vào việc giải quyết công ăn việc làm cho người lao động. Và hơn hết, trồng nấm còn giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua việc tận dụng các phế phụ phẩm trong nông nghiệp cũng như công nghiệp như rơm rạ, bã mía, mùn cưa cao su, hay bông vải… 1 Vì những lý do trên, với mục đích giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bã thải ở làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng, chúng tôi tiến hành thực hiện đê tài: “Nghiên cứu xử lý bã dong riềng thành các sản phẩm có giá trị”. Đề tài luận văn này tập trung vào nghiên cứu và đánh giá khả năng tái sử dụng từ việc xử lý và chuyển đổi bã thải thành nguồn cơ chất thích hợp để nuôi trồng nấm ăn (bao gồm nấm Sò trắng và nấm Sò vàng), thay thế cho các phế phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp truyền thống, vừa để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, vừa góp phần tạo nên các sản phẩm có giá trị. 2. Mục tiêu và ý nghĩa của luận văn 2.1. Mục tiêu - Xác định khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng nấm Sò trên giá thể bã dong riềng. - Xác định tỷ lệ phối trộn dinh dưỡng trên môi trường giá thể bã dong riềng để cho kết quả nuôi trồng tối ưu nhất, sản phẩm nấm thu được đạt chất lượng và năng suất cao. - Xây dựng quy trình nuôi trồng nấm Sò trên bã dong riềng. 2.2. Ý nghĩa - Ý nghĩa khoa học: Trên cơ sở nuôi trồng nấm trên các môi trường khác nhau, tiến hành xác định điều kiện nuôi trồng thích hợp nhất trong từng giai đoạn phát triển, từ đó xây dựng quy trình công nghệ nuôi trồng nấm Sò trắng và nấm Sò vàng trên bã dong riềng. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để góp phần phát triển công nghệ nuôi trồng nấm trên một giá thể hoàn toàn mới, góp phần trồng nấm hiệu quả hơn, góp phần tăng chất lượng nấm và quan trọng hơn là góp phần tận thu phế liệu nông nghiệp từ các làng nghề truyền thống có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, tạo nên nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, đồng thời góp phần giúp giải quyết công ăn việc làm cho lao động dư thừa ở các vùng nông thôn. 3. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá tiềm năng tái sử dụng của bã thải dong riềng. 2 - Khảo sát ảnh hưởng của môi trường nuôi trồng tới sự sinh trưởng, phát triển và năng suất nấm Sò. - Đánh giá năng suất, chất lượng của chủng nấm Sò trên các nguyên liệu khác nhau. 3 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 1.1. Tình hình sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong 1.1.1. Cây dong riềng và tình hình sản xuất tinh bột dong riềng Cây dong riềng (Canna edulis Ker) là loài cây có nguồn gốc từ Pêru, Nam Mỹ. Ngày nay, dong riềng được trồng rộng rãi ở nhiều nước nhiệt đới và á nhiệt đới trên thế giới. Nam Mỹ là trung tâm đa dạng của dong riềng nhưng chấu Á, Úc và châu Phi là những nơi trồng và sử dụng dong riềng nhiều nhất. Dong riềng được du nhập vào Việt Nam vào khoảng đầu thế kỷ 19. Theo thống kê chưa đầy đủ, ước tính trên thế giới diện tích trồng dong riềng khoảng 200 - 300.000ha, trong đó ở Việt Nam, dong riềng được trồng với diện tích khoảng 30.000ha, sản xuất hàng năm gần 300.000 tấn củ tươi và có xu hướng tăng. Dong riềng là loài cây thân thảo, dễ tính, dễ canh tác, có thể thích nghi với nhiều loại địa hình khác nhau và điều kiện khí hậu khá khắc nghiệt, đặc biệt là địa hình dốc núi cao, đất nghèo dinh dưỡng khoáng, hạn hán, nhiệt độ thay đổi… Các tỉnh trồng nhiều và sử dụng dong riềng để sản xuất tinh bột như Hà Nội, Sơn Tây, Huế, Đồng Nai [1]. Dong riềng cũng là loài cây mang lại lợi ích kinh tế cao cho người trồng từ các quá trình chế biến củ dong riềng, đặc biệt là quá trình sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong. Do chi phí đầu tư thấp, sản lượng và năng suất cao nên hiệu quả kinh tế thu lại từ trồng dong riềng có thể cao gấp nhiều lần so với trồng lúa và các cây nông sản khác Dong riềng được trồng chủ yếu phục vụ cho hoạt động sản xuất tinh bột và làm miến với quy mô mang tính chất công nghiệp. Ở Việt Nam, nhiều địa phương phát triển mạnh nhờ trồng cây dong riềng với diện tích lớn như Hoàng Su Phì – Hà Giang; Mường Phăng – Điện Biên; Yên Sơn, Chiêm Hóa, Lâm Bình – Tuyên Quang; Nguyên Bình, Hòa An – Cao Bằng; Đà Bắc - Hòa Bình; Minh Quang - Ba Vì; Dương Liễu – Hoài Đức; Na rì - Bắc Kạn; Tứ Dân - Hưng Yên,… Năm 2010, tại huyện Hoàng Su Phì (Hà Giang) đã trồng được 130 ha cây dong riềng tại 6 xã: Pố Lồ, Thàng Tín, Chiến Phố, Tụ Nhân, Đản Vân và Thán Chu Phìn với năng suất đạt 50 - 55 tấn/ha, sản lượng đạt 6.500 tấn. Theo tính toán, 1ha dong riềng cho thu nhập khoảng 50 triệu đồng [2]. Năm 2012, huyện đã mở rộng 4 vùng trồng dong riềng lên 1100 ha. Bên cạnh đó, huyện đang xúc tiến xây dựng nhà máy chế biến tinh bột dong riềng nhằm bao tiêu toàn bộ sản phẩm cho người dân. Việc triển khai áp dụng tiến bộ khoa học trong việc đưa những giống cây trồng mới cho năng suất, hiệu quả cao như cây dong riềng lần đầu tiên được trồng tại huyện vùng cao Hoàng Su Phì bước đầu đã thành công, mở ra hướng làm ăn mới, giúp cho bà con các dân tộc có thu nhập cao, ổn định và bền vững. Ở huyện Xín Mần - Hà Giang từ năm 2010 - 2013 cũng đã tăng diện tích trồng cây dong riềng từ 12 ha lên 350 ha. Sự tăng trưởng nhanh chóng về diện tích cộng với giá thu mua ổn định đã đưa cây dong riềng trở thành cây trồng chủ lực, góp phần nâng cao đời sống cho nhiều hộ dân trên địa bàn huyện. Nhận thấy cây dong riềng dễ trồng, ít tốn công chăm sóc hơn so với trồng các loại cây lương thực khác như ngô, sắn, khoai… lại có giá trị kinh tế cao, từ năm 2007 Phòng Tài nguyên - Môi trường huyện Điện Biên đã hỗ trợ các hộ gia đình trồng và chế biến tinh bột dong riềng từ kỹ thuật trồng, chăm sóc, công nghệ chế biến và cải thiện chất lượng môi trường… Từ đó đã khuyến khích được người dân phát triển loại cây này. Tại Bắc Kạn, trong vài năm trở lại đây, cây dong riềng đã khẳng định ưu thế của mình trong việc giúp người dân xóa đói, giảm nghèo và làm giàu hiệu quả, Na Rì là huyện đầu tiên canh tác và chế biến cây dong riềng, và từ đó đến nay đã có rất nhiều xã và huyện đã đưa cây dong riềng vào canh tác. Năm 2011, huyện trồng trên 300 ha, đến năm 2012 tăng lên 600 ha. Nhiều gia đình đã giàu lên từ việc trồng dong riềng. Theo thống kê, năm 2013, diện tích trồng dong riềng trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn là 2.898,66ha, trong đó huyện Na Rì đạt diện tích lớn nhất là 1.113,30ha, tiếp theo là huyện Ba Bể với 770,06ha, huyện Bạch Thông là 260,00ha, Chợ Đồn 256,90ha… và đứng cuối cùng là các huyện: Ngân Sơn với 95,00ha, thị xã Bắc Kạn 87,00ha, Chợ mới 76,90ha. Với diện tích dong riềng được trồng như vậy thì cả năm 2013 toàn tỉnh đạt 187.394 tấn dong củ [2]. Bên cạnh đó còn hàng chục cơ sở, hộ sản xuất nhỏ lẻ cũng xuất hiện, tham gia thu mua củ dong và chế biến miến dong để đưa dong riềng trở thành cây trồng đột phá trong sản xuất nông-lâm nghiệp. 5 Ở Minh Hồng - Minh Quang, Ba Vì từ năm 2006 đã chuyển đổi toàn bộ cơ cấu cây trồng từ lúa sang dong riềng để tận dụng thế mạnh của vùng đồng thời phát triển nghề truyền thống là sản xuất và chế biến tinh bột. Với 271/289 hộ tham gia trồng dong riềng trên tổng diện tích 250 ha, sản lượng bội thu được hàng năm khoảng 20000 tấn, với năng suất bình quân 70 - 80 tấn bột/ha. Trong làng có tổng 164 hộ sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong, với quy mô phân tán, nhỏ lẻ. Mỗi vụ, làng sản xuất khoảng hơn 2300 tấn bột và 17000 tấn miến dong. Huyện Đà Bắc-Hòa Bình, năm 2011 trồng được 817 ha dong riềng và ngày càng được mở rộng diện tích trồng, trở thành một trong những loài cây mũi nhọn xóa đói-giảm nghèo ở huyện [2]. Bên cạnh nguồn nguyên liệu dồi dào, ngành sản xuất tinh bột dong riềng và miến dong là nghề truyền thống đã và đang phát triển mạnh mẽ ở nhiều vùng nông thôn Việt Nam như: Nhóm làng nghề chế biến tinh bột dong riềng nhỏ ở tỉnh Sơn La, tập trung tại huyện Mộc Châu, Yên Châu, thành phố Sơn La; chế biến tinh bột sắn, dong riềng ở tỉnh Bắc Kạn với trọng tâm là các huyện Na Rì và Ba Bể; tỉnh Tuyên Quang tập trung tại các huyện Hàm Yên, Yên Sơn, Sơn Dương…; chế biến tinh bột dong riềng ở tỉnh Phú Thọ; Hòa Bình… Một số làng nghề nổi tiếng với nghề như: Cự Đà - Thanh Oai; Ngòi Đong - Yên Bái; Làng Xăm - Thanh Hóa; Minh Hồng - Ba Vì; Tứ Dân; Lai Trạch - Hưng Yên; Dương Liễu; Cát Quế; Minh Khai - Hà Nội;… đã giúp kinh tế nông nghiệp phát triển, nâng cao giá trị nông sản, xóa đói, giảm nghèo, nâng cao đời sống của người dân. Nhưng bên cạnh những mặt tích cực đó, một vấn đề khó khăn và nan giải đối với các làng nghề này là chất lượng môi trường ngày càng tồi tệ do nước thải và bã thải sau quá trình sản xuất thường được xả thẳng ra môi trường không qua xử lý, vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm trên diện rộng. 6 Quy trình sản xuất tinh bột dong riềng kèm chất thải: Củ dong Vỏ, tạp chất Nước Rửa, bóc vỏ Nước thải Nước Ngâm Xay nghiền Bã dong Nước Xỉ khô Lọc, tách bã Nước thải Lắng,tách bột Bột đen Làm khô Xỉ ướt Bột thành phẩm Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong [4] Củ dong sau khi được rửa sạch bằng hệ thống máy rửa củ sẽ được đưa vào máy nghiền mịn để phá vỡ cấu trúc hạt tinh bột. Bột nhào sau khi nghiền mịn được đưa sang máy công đoạn lọc tách bã bằng máy vắt ly tâm. Phần tinh bột trong nước 7 được đưa sang bể lắng, phần bã và xơ được tách và đưa ra máng xả riêng. Tinh bột ở bể lắng sau 4 - 5 giờ là có thể tách được tinh bột đen. Tinh bột đen sau đó được rửa sạch lần hai bằng máy khuấy cánh gạt giúp đánh tơi và hòa tan tinh bột trong nước sau đó để lắng để tách riêng tinh bột. Công đoạn cuối cùng là làm khô để thu tinh bột. Chất thải rắn từ quá trình sản xuất tinh bột bao gồm vỏ và bã dong chứa chủ yếu cellulose và lượng nhỏ tinh bột. 1.1.2. Ô nhiễm môi trường do bã thải từ quá trình sản xuất tinh bột dong riềng Đặc thù của làng nghề chế biến nông sản là lượng bã thải và nước thải lớn nhưng hầu hết các làng nghề chế biến tinh bột dong riềng ở khắp nước ta đều chưa được xây dựng các mô hình và hệ thống xử lý nước thải, bã thải hoặc có nhưng chưa triệt để. Cho đến nay, phần lớn nước thải và bã thải tại các làng nghề đều thải thẳng ra ngoài môi trường không qua bất kỳ khâu xử lý nào, hầu như toàn bộ khối lượng nước thải và bã thải đều được bà con nông dân làm nghề xả thải thẳng ra môi trường xung quanh do đó môi trường ở các làng nghề này và các vùng lân cận đều bị ô nhiễm nghiêm trọng. Hình 1.2: Hiện trạng môi trường tại làng nghề sản xuất miến dong Hình 1.2 là hai ví dụ cụ thể về ô nhiễm nước thải và bã thải tại làng nghề Dương Liễu - Hoài Đức. Do không đầu tư nhiều cho vấn đề môi trường, bã thải được xả trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý nên gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe của dân cư làng nghề. 8 Số liệu khảo sát năm 2013 tại làng nghề Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội, vào chính vụ chế biến, kéo dài từ tháng mười đến tháng tư, trung bình mỗi ngày làng nghề Dương Liễu thải ra hơn 500 tấn bã thải và 15000 m3 nước thải. Trong số này, gần 300 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn thô được tận dụng làm thức ăn gia súc. Còn lại hơn 200 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột dong riềng không được thu gom, xử lỹ mà xả thẳng vào hệ thống thoát nước. Mặt khác, hệ thống tiêu thoát nước thiếu đầu tư, cải tạo đồng bộ nên thường xuyên xảy ra tình trạng ứ đọng cục bộ. Bã thải chảy theo hệ thống thoát nước dân sinh, dồn vào mương Đan Hoài rồi thải trực tiếp ra kênh. Một phần nhỏ bã thải được công ty TNHH Mặt trời xanh xử lý, sử dụng làm phân vi sinh, còn lại trực tiếp ra kênh T5… Ngoài ra, còn thêm lượng chất thải chăn nuôi, phế thải xây dựng, rác thải sinh hoạt càng khiến môi trường ô nhiễm nặng. Chính quyền xã đã thành lập tổ vệ sinh môi trường gồm 15 thành viên với công việc chủ yếu là khơi thông cống rãnh, xử lý cục bộ các điểm ùn tắc, thu gom rác hằng ngày. Việc xây hầm biogas được thực hiện nhưng không đem lại hiệu quả do diện tích đất ở chật hẹp, đầu tư cải tạo hệ thống thoát nước, bể chứa tốn kém. Nhiều đoàn nghiên cứu môi trường trong nước và quốc tế cũng đã đến khảo sát tìm hiểu. Tuy nhiên do lượng rác thải, bã thải quá lớn, nguồn kinh phí đầu tư có hạn nên ô nhiễm môi trường làng nghề Dương Liễu ngày càng xấu đi. Các bụng chứa nước thải, bã thải hiện đang quá tải, trở thành nguồn ô nhiễm lớn, tình trạng ô nhiễm trầm trọng cũng xảy ra tại địa bàn các xã lân cận là Cát Quế, Minh Khai. Tại làng nghề chế biến dong Cộng Hòa, Tân Hòa, huyện Quốc Oai chỉ cần đứng cách xa cổng làng, nhiều người có thể choáng váng khi phải hứng chịu mùi chua từ giàn miến, kênh mương, đống rác, cống rãnh… bốc ra. Đoạn mương bị tắc nghẽn, nước đặc quánh, đen xì… Một thực tế đáng báo động là trong quá trình sản xuất miến dong, tỉ lệ thành phẩm sau khi chế biến chỉ được 25 - 30%, còn lại hơn 70% trọng lượng tồn tại dưới dạng chất thải rắn và lỏng như vỏ và bã dong. Do không có nơi tập kết nên các chủ hộ đành đổ xuống ao, kênh mương nên hầu hết các nguồn nước ở các làng nghề đều có các thông số ô nhiễm vượt mức cho phép nhiều lần. 9 Tại làng nghề Tân Hòa có gần 60 hộ chuyên chế biến tinh bột dong, nấu nha, làm bún. Các hộ sản xuất mạnh nhất vào 3 tháng cuối năm, trung bình mỗi ngày chế biến khoảng 540 tấn bột dong, rác thải từ chế biến tinh bột dong là 200 tấn và 700 - 900m3 nước thải. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường làng nghề là do sản xuất theo quy mô hộ gia đình, cơ sở nằm xen kẽ trong khu dân cư, nhiều công đoạn sản xuất thủ công nên rác thải vứt bừa bãi trên diện rộng, không được thu gom ngay. Hệ thống cấp thoát nước sản xuất và sinh hoạt do các hộ xây dựng, không đạt tiêu chuẩn vệ sinh môi trường khiến nguồn nước ô nhiễm trầm trọng. Tại xã Mường Phăng, mỗi ngày có hàng trăm tấn củ dong được nghiền xát thành bã thải xuống suối hàng nghìn mét khối nước và bã không qua xử lý, tạo ra một dòng nước đen bốc mùi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguồn nước thải chảy qua một số bản sau đó đổ dồn về đầu nguồn hồ Pa Khoang khiến nhiều cá bị chết. Nguy cơ nước hồ Pa Khoang bị ô nhiễm trên phạm vi rộng là đáng lo ngại. Ở Minh Hồng - Minh Quang, Ba Vì, vào những tháng cao điểm trung bình mỗi hộ chế biến khoảng 4 tấn nguyên liệu/ngày thì cả làng sẽ thải ra khoảng trên 400 tấn bã và hàng nghìn m3 nước thải ra môi trường qua các mương, cống chung của làng rồi đổ ra suối và song. Do xả nguồn nước bẩn này ra sông Đà nên con sông này cũng chịu ô nhiễm nặng. Vào vụ chế biến chính thì những con mương có màu đen kịt, hôi thối. Bảng 1.1: Nguyên liệu đầu vào và bã thải rắn của làng nghề Dương Liễu [19] Vật Nguyên liệu đầu vào (tấn) liệu 2000 2001 2008 2010 2000 2001 2008 2010 116.000 125.000 150.000 171.000 47.000 48.000 51.000 57.000 31.000 52.000 66.000 82.000 10.000 16.000 22.000 25.600 147.000 177.000 216.000 253.000 57.000 64.000 73.000 82.600 Củ sắn Củ dong Tổng Bã thải rắn (tấn) Từ bảng 1.1 có thể thấy, hằng năm lượng bã thải dong riềng thải ra môi trường là rất lớn và có xu hướng tăng qua từng năm, nếu như không được xử lý triệt 10