Nhóm nghiên cứu Cao Lưu Ngọc Hạnh, Nguyễn Thành Nhiều và Nguyễn Trường Giang, Trường đại học Cần Thơ đã tìm ra giải pháp chế tạo tấm composit gia cường bằng tấm mat sợi xơ dừa. Vật liệu composit đang được quan tâm để thay thế các hầm ủ truyền thống vì có khả năng chịu được áp suất cao, dễ vận chuyển và lắp đặt, nhưng giá thành cao, chưa thể áp dụng được cho những hộ chăn nuôi vừa và nhỏ.

Giải pháp cho sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi

Đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước được thực hiện nhưng các nghiên cứu này chỉ dừng lại ở các hầm ủ sử dụng các sợi gia cường là sợi thủy tinh, hoặc các túi ủ. Năm 2004, Viện khoa học năng lượng, Sở khoa học và công nghệ tỉnh Thái Bình và Công ty TNHH phát triển khí sinh học Môi Trường Xanh kết hợp nghiên cứu và cho ra đời hầm ủ biogas composit đầu tiên, thích hợp với điều kiện chăn nuôi ở miền núi Việt Nam. Công trình nghiên cứu chế tạo túi ủ biogas bằng vật liệu plastic thân thiện với môi trường do nhóm tác giả Melea Atkins, Miriam Fuchs, Adam Hoffman, Natalie Wilhelm thực hiện năm 2010, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công túi ủ biogas bằng vật liệu plastic. Tác giả Nguyễn Huân cũng giới thiệu và phân tích thế mạnh của hầm ủ bằng vật liệu composit vào tháng 11/2011. Theo đó, hầm ủ composit nếu được nghiên cứu đầy đủ và sâu rộng hơn nữa sẽ là giải pháp tối ưu cho sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi ở Việt Nam.

Hầm ủ bigogas (ảnh minh họa)

Tuy nhiên, việc nghiên cứu hầm ủ biogas bằng vật liệu composit từ sợi thiên nhiên thay thế sợi tổng hợp còn rất hạn chế, đặc biệt là sợi xơ dừa. Song song đó, khi sử dụng sợi xơ dừa thô chưa được định hình trong gia công hầm ủ biogas thì rất khó khăn. Như vậy, việc gia công tấm mat sợi xơ dừa giúp cho việc gia công hầm ủ dễ dàng hơn. Nhóm nghiên cứu cũng khảo sát tỷ lệ chất độn CaCO3 nhằm nâng cơ tính sản phẩm và giảm giá thành sản xuất, từ đó xây dựng các bước gia công hầm ủ biogas composit gia cường bằng sợi xơ dừa theo phương pháp thủ công. Có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu tại chỗ, sản phẩm thân thiện với môi trường và đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật.

Hầm ủ biogas composit sợi xơ dừa

Khuôn gia công hầm ủ là composit gia cường bằng sợi thủy tinh, gồm có 4 bộ phận tách rời nửa bán cầu trên, nửa bán cầu dưới, bể nạp và thải. Ở khuôn bê tông, nhóm nghiên cứu quét một lớp nhựa lên bề mặt khuôn nhằm mục đích làm bề mặt trở nên nhẵn hơn và giúp sản phẩm khi tạo thành có thể tách ra dễ dàng. Vì khuôn bê tông sau khi gia công sản phẩm khó tách và không sử dụng được lâu nên nhóm nghiên cứu chép khuôn bằng composit sợi thủy tinh, có thể làm được nhiều sản phẩm và tách ra dễ dàng. Khuôn composit bằng sợi thủy tinh được gia công với nhựa được trộn với chất độn (CaCO3) và vật liệu cốt là sợi thủy tinh, có bề dày thành khoảng 3 mm.

Hầm ủ được chế tạo bằng phương pháp đắp tay sử dụng khuôn composit, có giá thành thấp hơn giá thị trường, có cơ tính có thể chấp nhận được. Bên cạnh đó, chiều dày của sản phẩm tạo thành tương đối đồng đều do sự phân bố đồng đều giữa sợi và nhựa. Tuy nhiên, sản phẩm vẫn còn xuất hiện nhiều bọt khí, mặt trong của sản phẩm không được bóng láng do chỉ dùng khuôn ngoài. Nhưng nhìn chung, chất lượng và hình dáng bên ngoài của sản phẩm là có thể chấp nhận và có khả năng cạnh tranh với thị trường hầm ủ hiện nay.Trong nghiên cứu này, xơ dừa lấy từ huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre; nhựa polyester và chất độn CaCO3 được sử dụng làm nguyên liệu. Hầm ủ biogas được gia công theo phương pháp thủ công với các tấm mat xơ dừa được gia công theo phương pháp ép nóng bằng máy ép nóng, hoạt động nhờ hệ thống thủy lực, điều khiển tự động và các thiết bị gia nhiệt trên khuôn ép. Các khảo sát được đánh giá thông qua cơ tính kéo và uốn của các tấm composit gia cường bằng tấm mat sợi xơ dừa. Các kết quả khảo sát cho thấy tỷ lệ chất độn CaCO3 thích hợp cho gia công hầm ủ là 60% so với trọng lượng nhựa polyester (UPE); xây dựng được các bước gia công hầm ủ từ khuôn cho đến sản phẩm.

Với các điều kiện nghiên cứu, rất thích hợp cho việc gia công hầm ủ biogas composit sợi xơ dừa theo phương pháp thủ công, đóng rắn tự nhiên ở nhiệt độ phòng. Việc tạo ra các tấm mat sợi xơ dừa giúp cho việc gia công hầm ủ dễ dàng hơn, tiết kiệm được nguồn nguyên liệu, tăng hiệu suất gia công.

Như Quỳnh

Nguồn: Báo Khoa Học Phổ Thông