Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) - cái tên vốn gợi lên hình ảnh một vựa lúa, một miền sông nước trù phú với những vườn cây trĩu quả. Thế nhưng, ẩn sau bức tranh thiên nhiên hào phóng ấy là một thách thức không nhỏ về quản lý phế phụ phẩm nông nghiệp. Hàng năm, sau những mùa vụ bội thu, lượng vỏ, hạt từ các loại trái cây như sầu riêng, xoài, chôm chôm, mãng cầu... lại chất đống, phần lớn bị đốt bỏ hoặc vứt bỏ lãng phí, góp phần gây ô nhiễm môi trường và phát thải khí nhà kính. Trong bối cảnh đó, một giải pháp kép vừa xử lý rác thải, vừa tạo ra sản phẩm giá trị cao đang mở ra một hướng đi bền vững: công nghệ nhiệt phân sản xuất than sinh học (biochar) từ chính những phế phẩm tưởng chừng như bỏ đi này.
Tiềm năng khổng lồ từ những nguồn nguyên liệu bị lãng quên
ĐBSCL chiếm hơn 50% sản lượng cây ăn trái của cả nước. Con số ấn tượng này đi kèm với một khối lượng khổng lồ phế phẩm. Ước tính từ năm 2010 đến nay, sản lượng các loại trái cây chủ lực không ngừng tăng lên. Chỉ riêng với sầu riêng, sản lượng trung bình có thể đạt từ 550.000 đến 750.000 tấn/năm. Khi tỷ lệ hạt chiếm từ 20-30% trọng lượng quả, mỗi năm chúng ta có thể thu về từ 110.000 đến 225.000 tấn hạt sầu riêng. Tương tự, với sản lượng xoài từ 650.000 - 850.000 tấn, khối lượng hạt xoài tiềm năng rơi vào khoảng 65.000 - 127.500 tấn. Cộng dồn thêm từ các loại cây như chôm chôm, mãng cầu, tổng khối lượng hạt trái cây có thể tận dụng để sản xuất than sinh học ở ĐBSCL mỗi năm lên tới con số khổng lồ từ 222.500 đến 472.500 tấn.
Nếu nhìn vào Biểu đồ 1: Cơ cấu nguồn nguyên liệu hạt trái cây tiềm năng, chúng ta sẽ thấy rõ sự đóng góp của từng loại. Hạt sầu riêng, với sản lượng lớn và tỷ trọng hạt cao, dẫn đầu với gần một nửa tiềm năng nguyên liệu. Kế đến là hạt xoài và mãng cầu. Đây là một nguồn tài nguyên tại chỗ, chi phí thấp, gần như chưa được khai thác một cách có hệ thống và khoa học. Việc thu gom chúng không chỉ giải quyết bài toán ô nhiễm mà còn mở ra một ngành nguyên liệu mới cho sản xuất nông nghiệp bền vững.
Hình 1. Minh họa: Lượng lớn hạt sầu riêng được thu gom sau quá trình chế biến, cho thấy khối lượng chất thải rất lớn cần được quản lý và xử lý.
Ứng dụng đa diện của than sinh học trong thực tiễn sản xuất
Khi được đưa vào lò nhiệt phân trong điều kiện yếm khí hoặc thiếu khí, những chiếc hạt cứng cáp kia sẽ biến đổi thành than sinh học - một vật chất màu đen, xốp rỗng, có diện tích bề mặt cực lớn. Chính cấu trúc đặc biệt này mang lại cho nó những khả năng kỳ diệu, đặc biệt là trong lĩnh vực cải tạo đất nông nghiệp.
Đất đai tại ĐBSCL dù phì nhiêu nhưng sau nhiều thập kỷ thâm canh cũng đã bộc lộ những dấu hiệu suy thoái: đất bị chua hóa, rửa trôi, hàm lượng chất hữu cơ suy giảm. Than sinh học, với khả năng trao đổi cation (CEC) cao, trở thành một "ngân hàng" lưu giữ và từ từ giải phóng chất dinh dưỡng cho cây trồng. Nó cải thiện đáng kể khả năng giữ nước và giữ phân bón của đất, giúp giảm thiểu thất thoát. Hơn nữa, với tính kiềm nhẹ, biochar có tác dụng trung hòa độ chua trong các vùng đất phèn, ổn định pH đất một cách tự nhiên. Quan trọng không kém, cấu trúc tổ ong của nó trở thành nơi trú ẩn lý tưởng cho các quần thể vi sinh vật có lợi trong đất, thúc đẩy một hệ sinh thái đất khỏe mạnh.
Hiệu quả này được minh chứng rõ ràng qua Biểu đồ 2: Ảnh hưởng của Biochar đến hàm lượng hữu cơ và năng suất lúa tại ĐBSCL. Từ một thí nghiệm thực tế tại Hậu Giang, các nhà khoa học nhận thấy rằng, trên những cánh đồng chỉ được canh tác thông thường (đối chứng), hàm lượng hữu cơ trong đất chỉ ở mức 2.1%. Tuy nhiên, khi bón bổ sung 2 tấn và 4 tấn biochar/ha, con số này đã tăng lên lần lượt là 2.8% và 3.4%. Sự cải thiện về độ phì nhiêu của đất đã phản ánh trực tiếp vào năng suất. Trong khi ruộng đối chứng cho năng suất 6.5 tấn/ha/vụ, thì các lô có sử dụng biochar đã đạt từ 7.2 đến 7.8 tấn/ha/vụ. Đây là một minh chứng sống động cho thấy lợi ích kinh tế thiết thực mà than sinh học mang lại cho chính người nông dân.
Hình 2 minh họa: Than sinh học thành phẩm từ hạt sầu riêng, có dạng hạt màu đen, xốp, sẵn sàng để ứng dụng vào đất
Bên cạnh vai trò cải tạo đất, than sinh học còn là một công cụ đắc lực trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Khác với việc đốt bỏ phế phẩm trực tiếp – vốn thải ra một lượng lớn CO2 và các khí độc hại – quá trình nhiệt phân chuyển hóa carbon trong sinh khối thành một dạng carbon bền vững, có thể tồn tại trong đất hàng trăm đến hàng ngàn năm. Đây chính là công nghệ "thu giữ và lưu trữ carbon" (Carbon Sequestration) hiệu quả. Biểu đồ 3: Ước tính khả năng thu giữ carbon của Biochar từ phế phẩm vỏ hạt tại ĐBSCL đã vẽ nên một viễn cảnh đầy hứa hẹn. Với giả định hiệu suất nhiệt phân 30% và hàm lượng carbon trong biochar là 70%, tổng lượng carbon có thể được thu giữ ổn định mỗi năm từ nguồn hạt trái cây ở ĐBSCL lên tới hơn 200 nghìn tấn. Đóng góp này không chỉ có ý nghĩa trong phạm vi quốc gia mà còn góp phần vào nỗ lực giảm phát thải toàn cầu.
Biểu đồ 1: Thành phần các nguồn nguyên liệu tiềm năng từ hạt trái cây.
Ngoài ra, than sinh học còn có nhiều ứng dụng linh hoạt khác. Nó có thể được sử dụng như một chất độn chuồng trong chăn nuôi, giúp hấp thụ ẩm và khí ammoniac, cải thiện môi trường chuồng trại, và sau đó lại tiếp tục được tái sử dụng để bón cho đất, hoàn thiện một vòng tuần hoàn khép kín. Trong xử lý môi trường, với diện tích bề mặt lớn, biochar là một vật liệu lọc lý tưởng cho nước thải hoặc khử mùi. Thậm chí, nó còn có thể được sử dụng như một dạng nhiên liệu rắn có giá trị.
Biểu đồ 2: Ảnh hưởng của biochar (than sinh học) đến hàm lượng chất hữu cơ trong đất và năng suất lúa.
Thách thức và lộ trình cho tương lai
Dù tiềm năng là rất lớn, con đường đưa than sinh học từ phòng thí nghiệm ra đồng ruộng rộng rãi vẫn còn không ít chông gai. Một trong những rào cản lớn nhất là chi phí đầu tư ban đầu cho các lò nhiệt phân công nghệ cao, đảm bảo hiệu suất và kiểm soát được khí thải. Nhận thức của đa số nông dân về lợi ích lâu dài của biochar vẫn còn hạn chế, khi họ thường ưa chuộng các loại phân bón hóa học có tác dụng nhanh. Hệ thống chính sách hỗ trợ, quy chuẩn về chất lượng sản phẩm và thị trường tiêu thụ ổn định cho than sinh học vẫn chưa thực sự hình thành.
Biểu đồ 3: Tiềm năng cô lập (lưu giữ) carbon.
Để vượt qua những thách thức này, một lộ trình đồng bộ là cần thiết. Trước hết, cần đẩy mạnh nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình nhiệt phân cho từng loại nguyên liệu cụ thể, từ đó hạ giá thành sản xuất. Tiếp theo, cần có những chương trình chuyển giao công nghệ, phát triển các mô hình lò nhiệt phân quy mô nhỏ, vừa túi tiền của các hợp tác xã hoặc hộ gia đình. Công tác tuyên truyền, tập huấn để người nông dân hiểu rõ "lợi ích kép" của biochar là vô cùng quan trọng. Về phía nhà nước, cần sớm công nhận than sinh học như một loại phân bón hữu cơ cải tạo đất trong danh mục, đồng thời xây dựng các chính sách ưu đãi về thuế, tín dụng để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào lĩnh vực đầy tiềm năng này.
Kết luận
Những chiếc hạt sầu riêng, xoài, mãng cầu... tưởng chừng như vô dụng, giờ đây đang được khoa học khoác lên mình một sứ mệnh mới. Chúng không còn là gánh nặng cho môi trường, mà đã trở thành "biomass vàng" - nguyên liệu đầu vào cho một chu trình nông nghiệp tuần hoàn và bền vững. Việc phát triển ngành sản xuất than sinh học từ phế phẩm nông nghiệp ở ĐBSCL không chỉ là một giải pháp kỹ thuật đơn thuần, mà là một sự chuyển dịch tư duy chiến lược: từ "xả thải" sang "tái tạo", từ "khai thác" sang "phục hồi". Để biến tiềm năng thành hiện thực, cần một sự kết nối chặt chẽ giữa "bốn nhà": nhà khoa học, nhà quản lý, nhà doanh nghiệp và nhà nông. Khi đó, ĐBSCL sẽ không chỉ nổi tiếng với những vườn cây trái ngọt lành, mà còn là hình mẫu về một nền nông nghiệp xanh, thông minh và thích ứng với biến đổi khí hậu.
Tài liệu tham khảo:
- Tổng cục Thống kê (GSO). (2010-2023). Số liệu thống kê nông, lâm nghiệp và thủy sản.
- Trần Văn Dũng, Lê Thanh Phong, & Nguyễn Thị Thanh Thủy. (2020). Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ hạt sầu riêng làm giá thể trồng cây và cải tạo đất. Tạp chí Khoa học Đất, 54, 45-52.
- Lê Văn Bé Ba, & Võ Thị Gương. (2019). Ảnh hưởng của biochar từ vỏ trấu và hạt điều đến tính chất đất phèn và năng suất lúa tại ĐBSCL. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 22(4), 123-134.
- International Biochar Initiative (IBI). (2015). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil.
- Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (MNARD). (2018). Báo cáo hiện trạng môi trường nông nghiệp, nông thôn vùng ĐBSCL.