TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MƠI TRƢỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG CELLULOSE,
HEMICELLULOSE VÀ LIGNIN TRONG RƠM RẠ

BÙI NGUYỄN HUYỀN LINH

AN GIANG, 07 – 2020


TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MƠI TRƢỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG CELLULOSE,
HEMICELLULOSE VÀ LININ TRONG RƠM RẠ

BÙI NGUYỄN HUYỀN LINH
MÃ SỐ SV: DMT166102

ThS. DƢƠNG MAI LINH

AN GIANG, 07 - 2020


Khóa luận “Khảo sát hàm lƣợng cellulose, hemicellulose và lignin
trong rơm rạ”, là do sinh viên Bùi Nguyễn Huyền Linh thực hiện dƣới sự

hƣớng dẫn của thầy Dƣơng Mai Linh. Tác giả đã báo cáo và Hội đồng Khoa
học và Đào tạo thông qua ngày.............................
Thƣ ký

Phản biện 1

Phản biện 2

Giang viên hƣớng dẫn

Chủ tịch Hội đồng

i


LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
(DHQG-HCM) trong khn khổ Đề tài mã số “C2020-16-01”
Trƣớc tiên em xin cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học An Giang,
Ban Chủ nhiệm khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trƣờng, Ban Quản lý khu
thí nghiệm Thực hành trƣờng Đại học An Giang đã tạo điều kiện cho em hồn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Để hồn thành đƣợc khóa luận này em xin chân thành cảm ơn giảng viên
hƣớng dẫn là thầy Dƣơng Mai Linh đã đồng hành cùng em trong suốt quãng
thời gian thực hiện thí nghiệm.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến hội đồng bảo vệ đề cƣơng và báo
cáo hồn chỉnh khóa luận tốt nghiệp đã và sẽ góp ý xây dựng để khóa luận của
em hồn thiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Dƣơng Mai Linh, cô Võ Thị Dao Chi và
cô Ngô Thúy An, Nguyễn Hồng Nhật đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức,

kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hồn thành tốt khóa
luận tốt nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn thầy Lê Ngọc Hăng, thầy Lê Trí Thích, cơ Nguyễn
Thị Quỳnh Anh và các thầy cơ trong Khu thí nghiệm Đại học An Giang đã
giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận tốt nghiệp tại Khu thí
nghiệm.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã ln đồng hành,
động viên, chia sẻ trong suốt quá trình thực hiện

An Giang, ngày…tháng… năm…..
Sinh viên thực hiện

Bùi Nguyễn Huyền Linh

ii


LỜI CAM KẾT
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các
số liệu trong cơng trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng. Những kết
luận mới về khoa học của cơng trình nghiên cứu này chƣa đƣợc cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
An Giang, ngày…tháng… năm…..
Sinh viên thực hiện

Bùi Nguyễn Huyền Linh

iii



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
1. Về hình thức trình bày báo cáo khóa luận:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
2. Nội dung thực hiện khóa luận:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
3. Đánh giá chuyên cần của sinh viên về thực hiện khóa luận tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
4.Ƣu điểm và khuyết điểm của SV về thực hiện khóa luận:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
5. Kết luận:
 Đƣợc báo cáo

 Không đƣợc báo cáo

An Giang, ngày…tháng… năm…..
Giảng viên hƣớng dẫn

Dƣơng Mai Linh

iv



NHẬN XÉT CỦA PHẢN BIỆN 1
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

An Giang, ngày…tháng… năm…..
Giảng viên phản biện

Phan Phƣớc Toàn

v


NHẬN XÉT CỦA PHẢN BIỆN 2
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

An Giang, ngày…tháng… năm…..
Giảng viên phản biện

Ngô Thúy An

vi


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU .............................................................................. 1
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .............................................................1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................2
1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ...................................................................3
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................3
1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI ........................................................3
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 4

2.1 GIỚI THIỆU VỀ RƠM .............................................................................4
2.1.1 Giới thiệu chung .............................................................................4
2.1.2 Các thành phần của rơm..................................................................4
2.1.3 Ứng dụng và xử lý rơm ...................................................................4
2.2 CELLULOSE ............................................................................................7
2.2.1 Khái niệm .......................................................................................7
2.2.2 Tính chất vật lý và hóa học .............................................................7
2.2.3 Phản ứng hóa học của cellulose.......................................................8
2.2.4 Ứng dụng cellulose trong ngành môi trƣờng ................................ 10
2.3 HEMICELLULOSE ................................................................................ 11
2.3.1 Khái niệm ..................................................................................... 11
2.3.2 Thành phần ................................................................................... 12
2.3.3 So sánh về cấu trúc với cellulose................................................... 12
2.3.4 Cấu trúc tự nhiên .......................................................................... 13
2.3.5 Chức năng..................................................................................... 13
2.4 LIGNIN ................................................................................................... 13
2.4.1 Khái niệm ..................................................................................... 13
2.4.2 Chức năng sinh học....................................................................... 14
vii


2.4.3 Cấu trúc ........................................................................................ 14
2.4.4 Phân hủy sinh học ......................................................................... 14
2.5 CÁC THÀNH PHẦN PHỤ ..................................................................... 15
2.5.1 Các chất trích ly ............................................................................ 15
2.5.2 Tro ................................................................................................ 16
2.6 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CELLULOSE,
HEMICELLULOSE VÀ LIGNIN......................................................... 16
2.6.1 Thủy phân axit .............................................................................. 16
2.6.2 Thủy phân enzyme ........................................................................ 17

2.7 NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC VỀ CELLULOSE VÀ ỨNG
DỤNG CELLULOSE TRONG CƠNG NGHIỆP MÔI TRƢỜNG ........ 19
2.7.1 Nghiên cứu trong nƣớc .................................................................19
2.7.2 Nghiên cứu ngoài nƣớc .................................................................22
2.8 CHỢ MỚI TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TỪ SINH KHỐI RƠM RẠ ...... 28
2.8.1 Tổng quan về Chợ Mới .................................................................28
2.8.2 Diện tích gieo trồng của Chợ Mới ................................................. 30
2.8.3 Hệ thống nhân giống ..................................................................... 30
2.8.4 Tình hình sử dụng rơm rạ của huyện Chợ Mới .............................. 35
CHƢƠNG 3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................. 36
3.1 CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU...................................................................... 36
3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 36
3.2.1 Phƣơng pháp khảo sát ................................................................... 36
3.2.2 Phƣơng pháp thu mẫu ................................................................... 37
3.2.3. Phƣơng pháp phân lập cellulose từ rơm rạ ...................................... 37
3.2.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................. 41
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................... 42
viii


4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT SƠ BỘ VỀ RƠM RẠ TẠI CHỢ MỚI ............... 42
4.1.1 Cơ cấu mùa vụ và năng suất .......................................................... 42
4.1.2 Tình hình sử dụng giống ............................................................... 42
4.1.3 Tình hình xử lý rơm, rạ .................................................................42
4.2 PHÂN LẬP CELLULOSE, HEMICELLULOSE VÀ LIGNIN TỪ RƠM
............................................................................................................. 43
4.2.1 Kết quả phân lập cellulose, hemicellulose và lignin từ rơm ........... 43
4.2.2 Đánh giá đặc tính cellulose, hemicellulose và lignin ..................... 44
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 49

PHỤ LỤC 1 .................................................................................................. 53
PHỤ LỤC 2 .................................................................................................. 57
PHỤ LỤC 3 .................................................................................................. 59
PHỤ LỤC 4 .................................................................................................. 60
PHỤ LỤC 5 .................................................................................................. 61
PHỤ LỤC 6 .................................................................................................. 65
PHỤ LỤC 7 .................................................................................................. 69

ix


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến ở ĐBSCL: ............................. 6
Bảng 2: Lƣợng rơm đốt ngoài đồng của các tỉnh và ĐBSCL năm 2011: .......... 7
Bảng 3: Kết quả phân tích thành phần hóa học của rơm sau mỗi giai đoạn
xử lý .............................................................................................................. 25
Bảng 4: Kết quả thu hồi cellulose .................................................................. 26
Bảng 5: Hệ thống nhân giống lúa huyện Chợ Mới ......................................... 30
Bảng 6: Phƣơng thức xử lý rơm sau thu hoạch .............................................. 30
Bảng 7: Khối lƣợng rơm sử dụng cho quá trình ngâm với dung dịch NaOH .. 43

x


DANH SÁCH BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1: Rơm rạ đƣợc đốt sau thu hoạch........................................................... 5
Hình 2: Sử dụng rơm để trồng nấm.................................................................. 5
Hình 3: Cấu trúc của Cellulose (Herrent P. và Lude A., 1951) ......................... 7
Hình 4: Cấu trúc của hemicellulose (Abey.S.D, năm 2016) ........................... 12
Hình 5: Cấu trúc của Lignin (Hetti Palone, năm 2004) .................................. 14

Hình 6: Phổ EDX của (a) mặt trong và (b) mặt ngồi của rơm lúa
Việt Nam……………………………………………………………………..22
Hình 7: Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier của rơm rạ trong quá trình
chiết suất sau: (a) rửa nƣớc, (b) khử sáp, (c) khử hóa và (d) loại bỏ
hemicellulose

và

silica…………………………………………………………………………..24
Hình 8: Phân bố đƣờng kính và tỷ lệ khung hình của các tinh thể cellulose
đƣợc chiết xuất từ rơm. ................................................................................. 25
Hình 9: Bản đồ hành chính huyện Chợ Mới (Cổng thơng tin điện tử huyện
Chợ Mới, 2017) ............................................................................................. 29
Hình 10: Giản đồ TGA của cellulose ............................................................. 44
Hình 11: Nhiễu xạ tia X của cellulose ........................................................... 45
Hình 12: Giản đồ TGA của hemicellulose ....................................................... 45
Hình 13: Nhiễu xạ tia X của hemicellulose .................................................... 46
Hình 14: Nhiễu xạ tia X của lignin ................................................................ 46

xi


TĨM TẮT
Rơm rạ là phụ phẩm nơng nghiệp với tiềm năng sinh khối lớn. Kết quả nghiên cứu cho
thấy bằng phƣơng pháp xử lý kiềm NaOH 2M và thủy phân với bằng axit H2SO4 0,1M.
Hiệu suất phân lập cellulose, hemicellulose và lignin lần lƣợt là 35,6936%; 41,8410%
và 21,2265%. Đánh giá đặc tính Cellulose, hemicellulose và lignin bằng chỉ số TGA
và XRD.

Straw is agricultural by-product with great biomass potential. The research results

show that by alkali treatment of NaOH 2M and hydrolysis with 0.1M H2SO4 acid.
The efficiency of isolating cellulose, hemicellulose and lignin was 35.6936%;
41.8410% and 21.2265%. Evaluate Cellulose, hemicellulose and lignin properties with
TGA and XRD index.

1


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Lúa thuộc họ Poaceae, là một loại cây bán thủy sinh với khả năng tự thụ
phấn gồm các mô hương. Do sự hiện diện của các tế bào mô hương trên lá và
rễ nên cây lúa có thể khuếch tán oxy từ các bộ phận trên khơng xuống rễ. Vì
vậy, cây lúa có thể thực hiện các hoạt động sinh lý bình thường trong điều
kiện ngập nước (Poudel M.N và cs, 2017).
Ở Việt Nam, đây là loại cây lương thực quan trọng nhất về tổng diện tích
canh tác, thói quen ăn uống của người dân và tác động của nó đối với nền kinh
tế. Với diện tích trồng lúa hằng năm gần 4 triệu ha. Năm 2015, diện tích gieo
trồng là 43.236 héc-ta, với sản lượng 196.856 tấn (Hạnh Châu, 2015).
An Giang là một trong những tỉnh có sản lượng lúa lớn nhất đồng bằng
sông Cửu Long với tổng lượng rơm ước tính trên tồn tỉnh An Giang khoảng 2
triệu tấn/hàng năm (Công Mạo, 2020). Đặc biệt được sự ưu đãi của thiên nhiên
về khí hậu, thổ nhưỡng. Chợ Mới, một huyện cù lao của tỉnh An Giang rất phù
hợp phát triển sản xuất nơng nghiệp (Hạnh Châu, 2019). Với diện tích trồng
lúa 1.412,30 ha/năm, lượng rơm, rạ ước tính trên tồn huyện khoảng 2
tấn/năm (Sở nông nghiệp và PTNN tỉnh An Giang).
Ở nhiều quốc gia, rơm là một sản phẩm phụ chứa nhiều cellulose được
tạo ra từ các cây trồng như lúa mì, gạo, ngơ và đậu tương. Cellulose là thành
phần chính trong rơm, đó là một cấu trúc nhỏ gọn của hemicellulose trong liên

kết chặt chẽ với lignin. Đây là tiềm năng nguyên liệu sinh khối lớn do bên
trong rơm rạ, vỏ trấu có chứa rất nhiều cellulose. Theo nghiên cứu của Trần
Diệu Lý (2008) cho thấy hàm lượng cellulose trong rơm rạ cây lúa là 43,96%
trên tổng sinh khối rơm.
Cellulose là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt
xích β-D-Glucose; là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật
1


(90% của cây bông và 50% của gỗ là cellulose). Cellulose được ứng dụng ở
rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt, trong ngành môi trường cellulose được
sử dụng làm nhiên liệu sinh học, phân bón hữu cơ, sản xuất than sinh khối, sản
xuất ethanol, làm vật liệu xử lý môi trường... Tuy nhiên, tại Việt Nam nguồn
cellulose từ rơm rạ chưa được tận thu hiệu quả. Nông dân chủ yếu đốt rơm rạ
hoặc bán với giá rất thấp. Rơm được thương lái thu mua tại ruộng với giá từ
40.000-50.000 đồng/cơng. Bên cạnh đó, việc đốt rơm rạ trên các cánh đồng
gây ô nhiễm môi trường... Khi rơm rạ bị đốt cháy, thành phần C,H,O sẽ biến
thành khí CO2, CO và hơi nước; protein bị phân hủy và biến thành các khí
NO2, NO3, SO2… và tro sót lại chứa một ít P, K, Ca và Si...Theo GS Nguyễn
Lân Dũng (2018), khi bị đốt thành tro, các chất hữu cơ trong rơm rạ do nhiệt
độ cao đều biến thành các chất vô cơ, làm cho đất ruộng bị chai cứng. Hơn
nữa, phần tro than sót lại chỉ có chút ít khống như phốt pho, kali, canxi và
silic...khơng giúp ích cho cây trồng. Cũng theo nhiều chuyên gia nông nghiệp,
việc đốt rơm rạ ngay trên đồng sẽ làm mất chất dinh dưỡng của đất, làm đất
biến chất, chai cứng hơn. Ngoài ra, khói rơm làm ơ nhiễm bụi mịn, gây nguy
hại lớn đến môi trường và sức khỏe (Trần Bá Thoại, 2018).
Để xác định tiềm năng cellulose trong rơm rạ ở An Giang nhằm phát
triển ngành vật liệu với thành phần chính là cellulose, đề tài “Khảo sát hàm
lượng cellulose, hemicellulose và lignin trong rơm rạ” được tiến hành. Mục
tiêu mà đề tài hướng đến là xác định hàm lượng cellulose, hemicellulose và

lignin trong rơm rạ được thu mẫu tại An Giang. Từ đó, cung cấp số liệu tiền đề
cho các nghiên cứu xác định tiềm năng phát triển nghiên cứu chiết xuất/phân
lập cellulose. Đề tài thành công là bước khởi đầu cho việc sản xuất nên các sản
phẩm có giá trị khác với thành phần chính là cellulose, góp phần giải quyết
được vấn đề ô nhiễm môi trường do đốt rơm rạ cũng như nâng cao giá trị kinh
tế của rơm rạ.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Khảo sát hàm lượng cellulose, hemicellulose và lignin trong rơm rạ tại
Chợ Mới, An Giang.
2


1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Rơm rạ tại huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang.
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Khảo sát sơ bộ về rơm rạ tại vùng lấy mẫu: Giống lúa, sản lượng
lúa/sản lượng rơm rạ, hiện trạng sử dụng rơm rạ, giá thành rơm rạ tại Chợ
Mới.
- Phân lập cellulose, hemicellulose và lignin từ rơm rạ.
1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
Cung cấp cơ sở khoa học về hàm lượng cellulose, hemicellulose, lignin
trong rơm rạ tại An Giang. Từ đó, làm tiền đề cho các nghiên cứu phân lập và
ứng dụng cellulose trong việc sản xuất các sản phẩm mới.

3


CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1 GIỚI THIỆU VỀ RƠM

2.1.1 Giới thiệu chung
Rơm là các loại cây lúa (lúa nước, lúa mì) hoặc là các loại cỏ, cây họ đậu
hay cây thân thảo khác đã được cắt, sấy khô (phơi nắng) và được lưu trữ để sử
dụng làm thức ăn cho gia súc chủ yếu là các động vật ăn cỏ.
Ngoài việc cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cho những lồi động
vật ăn cỏ, rơm cịn được sử dụng để làm chất đốt rất tốt. Ở Việt Nam, những
vùng nông thôn người ta thường dùng rơm để đun nấu. Khơng những thế, rơm
cịn là ngun liệu để trồng nấm.
Việc đốt rơm, rạ ngoài đồng sau thu hoạch lúa chẳng những lãng phí
nguồn ngun liệu mà cịn gây ô nhiễm môi trường, tác động đến sức khỏe
con người là tiềm ẩn gây ung thư (Trương Nguyễn Đạt Thành, 2013).
2.1.2 Các thành phần của rơm
Các thành phần chính của rơm, rạ gồm: cellulose 37,4%; hemicellulose
44,9%; lignin 4,9% và hàm lượng tro (oxit silic) cao từ 9 đến 14%. Đó là điều
gây cản trở việc sử dụng rơm, rạ một cách kinh tế.
2.1.3 Ứng dụng và xử lý rơm
Việc đốt rơm, rạ trực tiếp ngay trên đồng ruộng gây bất lợi cho đồng
ruộng lớn hơn nhiều lần so với việc làm phân bón như ta tưởng. Các chất hữu
cơ trong rơm rạ và trong đất biến thành các chất vô cơ do nhiệt độ cao. Đồng
ruộng bị khô, chai cứng, một lượng lớn nước bị bốc hơi do nhiệt độ hun đốt
trong quá trình cháy rơm, rạ. Quá trình đốt rơm, rạ ngồi trời khơng kiểm sốt
được, lượng cacbon dioxit CO2 phát thải vào khí quyển cùng với cacbon
monoxit CO; khí metan CH4; các oxit nito NOx và một ít lưu huỳnh dioxit
SO2.
4


Hình 1: Rơm rạ được đốt sau thu hoạch (Đại Nghĩa, 2018)
Phần rơm, rạ sót này thường được cày lấp trong đất làm phân bón cho
mùa vụ sau. Việc phân hủy gốc rạ và rơm phụ thuộc vào độ ẩm của đất, nó

ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng khí metan CH4 được giải phóng trong khi
ủ. Hầu hết các nước đã và đang tìm kiếm các phương pháp tận dụng rơm, rạ và
xử lý theo cách an toàn, thân thiện với môi trường.
Ở nước ta, từ lâu đời đã biết trồng nấm rơm ngay ngồi trời tận dụng
diện tích trồng. Trồng nấm rơm mang lại hiệu quả kinh tế cao, không những
hấp dẫn thị trường trong nước mà thị trường thế giới ngày càng ưa chuộng.
Bởi theo các nhà khoa học, nấm rơm là thực phẩm nhiều dinh dưỡng mà
khơng làm tăng lượng cholesterol trong máu, giúp phịng trừ bệnh huyết áp,
chống béo phì, xơ cứng động mạch, chữa bệnh đường ruột...

Hình 2: Sử dụng rơm để trồng nấm (Vũ Tuấn Thanh, 2019)

5


Đồng bằng sơng Cửu Long là nơi có nhiều tiềm năng phát triển nghề
trồng nấm. Bởi sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng và tháng lạnh khơng
đáng kể, có thể trồng nấm rơm quanh năm. Trung bình cứ 1 tấn lúa có 1,2 tấn
rơm rạ, mà nó lại là nguồn nguyên liệu lớn để trồng nấm rơm. Giải quyết tốt
các nguồn thu nhập cho nơng dân.
Ngồi ra, rơm cịn là nguồn phân bón hữu ích cho đồng ruộng. Thay vì
đổ xuống ruộng đồng phân bón hóa học, khiến cấu trúc đất bị thay đổi, nhanh
chóng mất dần độ phì nhiêu và gây ơ nhiễm ngày một nặng nề, thì nơng dân đã
có phân từ rơm, rạ của mình, làm cho đất đai thêm phì nhiêu và mơi trường an
tồn, nâng cao giá trị kinh tế, xã hội. Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học
Công nghệ Việt Nam, đã áp dụng thành cơng phương pháp sản xuất phân bón
từ rơm, rạ tại ruộng bằng công nghệ vi sinh.
Việc sử dụng rơm, rạ cho sản xuất năng lượng, gồm nhiên liệu sinh khối
rắn, nhiên liệu sinh học, sản xuất bột giấy... là phương pháp tận dụng tối ưu.
Song thu gom, vận chuyển là rào cản lớn từ nghiên cứu triển khai đến sản

xuất. Hi vọng rơm, rạ sẽ trở thành nguồn thực phẩm bổ sung và phân vi sinh,
nguyên liệu đưa vào sản xuất mà khơng cịn là gánh nặng ô nhiễm môi trường
do đốt bỏ.
Ngoài việc dùng làm nấm, sản xuất phân bón hữu cơ thì rơm, rạ cịn
được sử dụng làm vật liệu xây dựng hay làm đệm lót trong vận chuyển hàng
hóa dễ vỡ, vận chuyển hoa quả...(Trương Nguyễn Đạt Thành, 2013).
Bảng 1: Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến ở ĐBSCL:
Hình thức

Đốt rơm

sử dụng

trên đồng

%

98,23

Trồng nấm

Bán rơm

Cho rơm

0,99

0,73

0,06


(Trần Sỹ Nam và cs, 2014)
 Đốt rơm là hình thức sử dụng chủ yếu.
6


Bảng 2: Lƣợng rơm đốt ngoài đồng của các tỉnh và ĐBSCL năm 2011:
Đơn vị: triệu tấn
Kiên Giang

Đồng Tháp

Cần Thơ

An Giang

ĐBSCL

1,96

3,05

1,20

4,63

20,93

(Trần Sỹ Nam và cs, 2014)
2.2 CELLULOSE

2.2.1 Khái niệm
Cellulose là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt
xích β-D-Glucose, có cơng thức cấu tạo là (C6H10O5) hay [C6H7O2(OH)3]n
trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000 đến 14000, là thành phần chủ yếu
cấu tạo nên vách tế bào thực vật.

Hình 3: Cấu trúc của Cellulose (Herrent P. và Lude A., 1951)
2.2.2 Tính chất vật lý và hóa học
 Tính chất vật lý
Là chất màu trắng, không mùi, không vị. Cellulose không tan trong nước
ngay cả khi đun nóng và các dung mơi hữu cơ thông thường. Tan trong một số
dung dịch axit vô cơ mạnh như: HCl, HNO3... một số dung dịch muối: ZnCl2,
PbCl2...

7


Là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật, giúp cho các mơ
thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi.Cellulose có nhiều trong bơng (9598%) , đay, gai, tre, nứa, gỗ... (cellulose chiếm khoảng 40-45% trong gỗ).
 Tính chất hóa học
Cellulose do các mắt xích β-D-Glucose liên kết với nhau bằng liên kết
1-4 Glycozit do vậy liên kết này thường không bền trong các phản ứng thủy
phân.
2.2.3 Phản ứng hóa học của cellulose
 Phản ứng thủy phân
Đun nóng cellulose với dung dịch axit sunfuric, các liên kết β- glycozit
bị đứt tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucozơ:
(C6H10O5)n + nH2O --> nC6H12O6
Phản ứng này áp dụng trong sản xuất ancol etylic công nghiệp, xuất phát
từ nguyên liệu chứa cellulose (vỏ bào, mùn cưa, tre, nứa...)

Phản ứng thủy phân cellulose có thể xảy ra nhờ tác dụng xúc tác của
enzim celluaza có trong cơ thể động vật nhai lại (trâu, bị). Cơ thể người
khơng có enzim này nên khơng thể tiêu hóa được cellulose.
 Tác dụng với một số tác nhân bazơ
- Phản ứng với NaOH và CS2 Sản xuất tơ visco:
Cho cellulose tác dụng với NaOH người ta thu được sản phẩm gọi là “
cellulose kiềm”, đem chế hóa tiếp với cacbon disunfua sẽ thu được dung dịch
cellulose xantogenat:
[C6H7O2(OH)3]n --> [C6H7O2(OH)2ONa]n --> [C6H7O2(OH)2O-CS2Na]n
Cellulose

cellulose kiềm

cellulose xantogenat

Cellulose xantogenat tan trong kiềm tạo thành dung dịch rất nhớt gọi là
visco. Khi bơm dung dịch nhớt này qua những ống có các lỗ rất nhỏ (φ<
8


0,1mm) ngâm trong dung dịch H2SO4, cellulose xantogenat sẽ bị thủy phân
cho cellulose hiđrat ở dạng óng nuột gọi là tơ visco:
[C6H7O2(OH)2O-CS2Na]n + n/2H2SO4 --> [C6H7O2(OH)3]n + nCS2 + Na2SO4
cellulose xantogenat

cellulose hidrat

Cellulose hidrat có cơng thức hóa học tương tự cellulose, nhưng do q
trình chế biến hóa học như trên, mạch polymer trở nên ngắn hơn, độ bền hóa
học kém đi và háo nước hơn.

- Tác dụng của dung dịch Cu(OH)2 trong amoniac:
Cellulose tan được trong dung dịch Cu(OH)2 trong amoniac có tên là
“nước Svayde”, trong đó Cu2+ tồn tại chủ yếu ở dạng phức chất
Cu(NH3)n(OH)2. Khi ấy sinh ra phức chất của cellulose với ion đồng ở dạng
dung dịch nhớt. Nếu ta cũng bơm dung dịch này đi qua ống có những lỗ rất
nhỏ ngâm trong nước, phức chất sẽ bị thủy phân thành cellulose hidrat ở dạng
sợi, gọi là tơ đồng – amoniac.
 Phản ứng với một số axit hoặc anhidrit axit tạo thành este
- Tác dụng của HNO3:
Đun nóng cellulose với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đậm đặc, tùy theo điều
kiện phản ứng mà một, hai hay cả ba nhóm –OH trong mỗi mắt xích C6H10O5
được thay thế bằng nhóm –ONO2 tạo thành các este cellulose nitrat.
Hỗn hợp cellulose mononitrat và cellulose đinitrat (gọi là colocxilin)
được dùng để tạo màng mỏng tại chổ trên da nhằm bảo vệ vết thương và dùng
trong công nghệ cao phân tử (chế tạo nhựa celluloit, sơn, phim ảnh...),
cellulose trinitrat thu được (có tên gọi piroxilin) là một sản phẩm dễ cháy và
nổ mạnh, được dùng làm chất nổ cho mìn, lựu đạn... và chế tạo thuốc súng
khơng khói.

9


2.2.4 Ứng dụng cellulose trong ngành môi trƣờng
- Làm nhiên liệu sinh học
- Phân bón hữu cơ
- Sản xuất than sinh khối
- Sản xuất ethanol
- Làm vật liệu xử lý mơi trường:
+ Vật liệu nanocellulose: Ngồi những ứng dụng như làm màn hình
dẻo, pin có thể uống cong, áo giáp siêu bền và siêu nhẹ... thì đáng

chú ý là bộ lọc và gel thần kỳ. Khi thề giới ngày càng trở nên ơ
nhiễm, con người càng có nhu cầu lọc nguồn nước để có được
lượng nước sử dung sạch nhất. Nanocellulose có thể giải quyết
được vấn đề này khi người ta có thể chế tạo một bộ lọc cực kỳ tốt,
giá rẻ dựa trên việc định hình cấu trúc mạng tinh thể của nó. Bộ lọc
này khồng chỉ áp dụng cho việc lọc nước sử dụng mà cịn có thể áp
dụng cho việc loc máu trong y học., thậm chí là có thể lọc thuốc lá.
Hơn nữa, Nanocellulose cịn được ứng dụng trong một kỹ thuật khử
muối để lọc nước ngọt từ nước mặn một cách nhanh chóng và rẻ
tiền.Người ta cịn sử dụng Nanocellulose để tạo các gel khí hoặc tạo
bọt, có khả năng hấp thu được một trọng lượng gấp 10000 lần trọng
lượng của chính nó. Nó cũng có thể được sử dụng để tọa ra siêu bọt
biển sử dụng cho việc băng vết thương hoặc vận chuyển các loại
nhiên liệu lỏng do tính chất hút nước của nó. Hoặc cũng có thể hấp
thụ nhanh chóng các loại hóa chất bị tràn ra mơi trường trong
những nhu cầu khẩn cấp.Với hàng loạt những ứng dụng trong nhiều
ngành công nghiệp, giá thành rẻ, duy trì được độ bền trong nhiều
mơi trường, Nanocellulose lại có thể dễ dàng tái chế hoặc tự phân
hủy nhanh chóng, điều đó tạo nên cho nó sự thân thiện tuyệt vời với
mơi trường. Với tất cả những đặc tính đó, Nanocellulose xứng danh

10


là một siêu vật liệu, một loại vật liệu của tương lai (Ogban Pl và
cs, 2001).
+ Màng phủ cellulose: một vật liệu đóng vai trị quan trọng trong việc
bảo tồn độ ẩm của đất trong thời kỳ khô hạn, cũng như cải thiện các
tính chất vật lý, sinh học và hóa học của đất. Lớp phủ là một vật
liệu được đặt trên hoặc trải trên bề mặt đất để bảo vệ đất khỏi xói

mịn, bảo tồn độ ẩm của đất và ngăn chặn sự phát triển của cỏ dại.
Phủ rơm là một thực hành, giúp cho sự tăng trưởng và phát triển
thích hợp của cây bằng cách điều chỉnh nhiệt độ đất, cung cấp chất
dinh dưỡng tốt hơn và bảo tồn độ ẩm tốt hơn (Gargi N và cs, 2007).
Các vật liệu thường được sử dụng cho mùn là hữu cơ bao gồm lá
chuối, cắt cỏ, dăm gỗ hoặc vỏ cây, v.v. Có những báo cáo về tác
dụng của việc phủ lên việc cải thiện chất lượng vi sinh của đất và
năng suất cây trồng. Các loại mùn hữu cơ như rơm rạ và trấu rất
giàu hàm lượng carbon trong đó mật độ vi sinh vật rất cao. Quần
thể vi sinh vật từ đất chủ yếu là vi khuẩn và nấm (Ogban Pl và cs,
2001).
2.3 HEMICELLULOSE
2.3.1 Khái niệm
Một hemicellulose (còn được gọi là polyose) là một trong số
heteropolymer (mạng lưới polysacarides), chẳng hạn như arabinoxylans, hiện
diện cùng với cellulose trong gần như tất cả các thành tế bào thực vật. Trong
khi cellulose là tinh thể, mạnh và khả năng chống thủy phân, hemiaelluloses
có cấu trúc ngẫu nhiên, vơ định hình với độ bền kém. Nó có thể dễ dàng thủy
phân bởi axit lỗng cũng như vơ số enzyme hemixenlulaza.

11