Than bùn hình thành khi thực vật bị vùi lấp dưới đáy sông, hồ… nơi có độ ẩm rất cao và hiếm khí. Than bùn phân bố trên phạm vi rộng toàn cầu, tập trung phần lớn ở Bắc Mỹ và Tây Âu. Tuy nhiên, theo khảo sát cho thấy than bùn ở khu vực nhiệt đới có chứa nhiều thành phần khoáng thích hợp cho sự phát triển cây trồng hơn là than bùn từ các khu vực khác.

Điều kiện nhiệt đới của nước ta là điều kiện thích hợp để hình thành nên đất than bùn. Than bùn của Việt Nam phân bố hầu hết ở các tỉnh thành với tổng diện tích đất than bùn cả nước vào khoảng 53.000ha. Tuy nhiên, miền Nam Việt Nam có điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều, sông ngòi nhiều hơn miền Bắc nên các mỏ than bùn với trữ lượng lớn tập trung chủ yếu ở khu vực phía Nam; cụ thể là các tỉnh thuộc vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Trong đó, mỏ than bùn U Minh Thượng (thuộc tỉnh Kiên Giang) và mỏ than bùn U Minh Hạ (thuộc tỉnh Cà Mau) chiếm trữ lượng lớn nhất, trên dưới 60% tổng lượng than bùn cả nước.

Than bùn của nước ta có những đặc tính rất đặc biệt: hàm lượng cacbon lớn, lượng mùn cao, độ xốp cao, khả năng giữ nước và vi khoáng cao… Do đó, than bùn nước ta có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: phân bón, nhiên liệu, hóa học... Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng không hiệu quả đất than bùn như hiện nay chẳng những không mang lại nhiều lợi ích về kinh tế mà còn làm tăng thêm nguy cơ ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, việc khai thác than bùn tràn lan khiến cho các mỏ than bùn bị hư tổn, ảnh hưởng tới sinh thái, khí hậu, hệ thực vật, động vật…

Giá trị sử dụng đất than bùn ở nước ta còn rất thấp. Phần lớn, than bùn nước ta được khai thác và sử dụng dưới dạng thô dùng làm nhiên liệu và phân bón sinh học. Khi sử dụng than bùn thô làm nhiên liệu hay phân bón thì luôn sinh ra lượng CO2 đáng kể trong quá trình sử dụng. Lượng CO2 này có thể xâm nhập vào đất, làm cho đất trở nên xốp, dễ sụp lún. Do đó, việc khai thác, sử dụng hiệu quả và quản lý được mỏ than bùn là một vấn đề cấp thiết. Theo một số thống kê trên thế giới cho thấy, khi phân tách than bùn và sử dụng các sản phẩm sau phân tách làm phân bón thì lượng CO2 thoát ra từ quá trình sử dụng là không đáng kể.

Trước tình hình khai thác và sử dụng than bùn chưa hiệu quả như ngày nay bộ Công Thương đã ra quyết định về việc thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng than bùn trên phạm vi cả nước tính đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030. Theo đó, vấn đề chế biến và sử dụng than bùn hiệu quả là một trong bốn mục tiêu chính của quyết định.

Việc đánh giá giá trị than bùn đã được một số tác giả trên thế giới nghiên cứu. Tuy nhiên, những công trình này còn mang tính chất chung và được thành lập từ các công trình nghiên cứu riêng lẻ về mục đích sử dụng than bùn. Để có được một bức tranh tổng quát và cụ thể về giá trị than bùn Việt Nam, than bùn nước ta cần phải được nghiên cứu một cách có hệ thống từ khi khai thác đến chế biến và sử dụng. Có như thế, các nhà quản lý khoáng sản các tỉnh thành sẽ đánh giá được tính chất của than bùn và sẽ định hướng khai thác hay bảo tồn than bùn và nên dùng than bùn vào mục đích gì để đạt giá trị sử dụng cao từ nguồn khoáng sản này.

Dựa trên những phân tích về thực trạng than bùn nước ta cho thấy vấn đề sử dụng than bùn một cách hiệu quả, bền vững đang là vấn đề cấp thiết nhằm phát huy cao nhất giá trị sử dụng than bùn Việt Nam. Và để góp phần thực hiện, trường đại học Tài nguyên và Môi trường TP. HCM đề xuất đề tài “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng hợp lý than bùn vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, thí điểm tại Hòn Đất, Kiên Giang” do Thạc sĩ Vũ Lê Vân Khánh làm chủ nhiệm nghiên cứu. Đề tài tập trung vào mục đích xây dựng quy trình sử dụng than bùn nước ta theo công nghệ hiện đại nhằm nâng cao giá trị sử dụng của nguồn khoáng sản này và sử dụng than bùn một cách bền vững.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Các yếu tố nhiệt độ phản ứng, nồng độ than bùn, thời gian phản ứng, nồng độ axit và kích thước than bùn lần lượt được khảo sát để tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân than bùn bằng axit. Kết quả cho thấy khi tiến hành thủy phân than bùn hàm lượng 5% với kích thước hạt 60 mesh tương đương 0.25 mm trong dung dịch axit HCl nồng độ 1.5% ở nhiệt độ 90 độ C trong vòng 75 phút thì Hàm lượng lignin còn lại trong than bùn giảm từ 68,1% xuống còn 54,3%, ngược lại các hàm lượng còn lại thì lên rõ rệt, cellulose tăng từ 16,3% lên 25,3% và hemicellulose từ 22,3% lên còn 27,2%.

- Qua các khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ NaOH, thời gian và kích thước hạt than bùn lên quá trình trích ly axit Humic, điều kiện tối ưu để chiết xuất axit Humic đạt được là 62.5% khi tiến hành ngâm than bùn có kích thước 60 mesh tương đương 0.25 mm trong dung dịch NaOH 0.5N trong 6 giờ ở nhiệt độ 75 độ C.

- Môi trường có sự bổ sung kết hợp NPK và axit Humic theo TN5 100 g N + 90 g P2O5 + 20 g K2O + 25 g HA là thích hợp nhất đối với sự phát triển cũng như năng suất, chất lượng quả cây cà chua, quả cà chua có chất lượng cao nhất, khối lượng quả lớn, thịt quả dày, mọng nước.

- Trong trường hợp tinh chế Humin bằng HF/HCl điều kiện phản ứng tối ưu là ngâm humin trong hỗn hợp HF/HCl tỷ lệ 1:1 ở nhiệt độ 80 độ C trong 60 phút và hiệu suất Humin đạt được 85.8%, trong đó hàm lượng Al khoảng 8-10%, Fe 0.21-0.54%; Ca 0.8 - 1.6%; Mg khoảng 1.5%; Mn; Cu và Ti gần như không có.Trong trường hợp tinh chế Humin bằng DMOS/HCl điều kiện phản ứng tối ưu là ngâm humin trong hỗn hợp DMSO/HCl tỷ lệ 1:1 ở nhiệt độ 30 độ C trong 60 phút và hiệu suất Humin đạt được 36.6%, trong đó hàm lượng Al khoảng 2-5%, Fe 29 - 32%; Ca 0.01-0.09%; Mg khoảng 0.01%; Mn; Cu gần như không có còn Ti khoảng 1-2%.

- Humin được hoạt hóa bằng KOH tỉ lệ Humin/KOH là 1:4 ở 700 độ C dưới dòng khí N2 có diện tích bề mặt riêng 731 m2/g tăng hơn 70 lần so với Humin chưa hoạt hóa. Humin đã hoạt hóa có khả năng hấp phụ Hg2+ và Pb2+ với dung lượng tối đa lần lượt là 163.9 mg/g và 54.68 mg/g

- Căn cứ vào khả năng cung cấp nguyên vật liệu đầu vào của địa phương, đánh giá nhu cầu thị trường, quy mô tiêu thụ sản phẩm dự kiến là 900 tấn/năm. Tổng mức đầu tư cho dự án là 65,6 tỷ và hoàn vốn trong vòng 5 năm 10 tháng. Theo phân tích khả năng hoàn vốn đơn giản của dự án thì chì số hoàn vốn của dự án là 3.56 lần. chứng tỏ rằng cứ 1 đồng vốn bỏ ra sẽ được đảm bảo bằng 3.56 đồng thu nhập. Dự án có đủ khả năng tạo vốn cao để thực hiện việc hoàn vốn.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15819/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)