Phương pháp sử dụng chế phẩm enzim thuỷ phân chất thải rắn là một biện pháp nhằm tái sử dụng các chất thải rắn nói chung và chất thải diềm, dẻo da chưa qua thuộc nói riêng, tìm ra quy trình tối ưu qua việc xác định các thông số nhiệt độ, pH, độ ẩm cùng với thời gian thích hợp để thuỷ phân các chất diềm, dẻo da chưa qua thuộc, chuyển hoá chúng thành sản phẩm phân bón dùng trong nông nghiệp.
Để thực hiện việc nghiên cứu thí nghiệm một cách có hiệu quả, cần phải hiểu rõ cơ sở lý thuyết của cấu tạo vật lý, thành phần hoá học, sự trương nở và thuỷ phân của sợi da Colagen cũng như cấu tạo của enzim, các yếu tố ảnh hưởng cũng như cơ chế hoạt động của enzim với chất phụ gia mùn hoạt tính.
Về cấu tạo, da động vật cơ bản giống nhau, đều được tạo bởi 3 lớp: biểu bì, bì phu và các mô liên kết dưới da. Thành phần hoá học của da động vật bao gồm: nước, protit các chất béo và một số muối khoáng. Quy trình công nghệ thuộc da: da sau khi lột, rửa, bảo quản ướp muối, hồi tươi, tẩy lông, ngâm vôi, tẩy vôi, làm mầu thuộc, xẻ, bào, thuộc lại và hoàn tất.
Enzim là những protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hoá học là chất xúc tác sinh học, bản chất hoá học của phần lớn enzim là protein, nó chỉ được xác định đúng đắn từ sau khi kết tinh được enzim. Giống như các protein hình hạt khác, các enzim có thể hoà tan trong nước, trong dung dịch muối loãng, nhưng không tan trong dung môi không phân cực, dung dịch enzim có tính chất của dung dịch keo của nước. Khi hoà tan enzim vào nước, các phân tử nước lưỡng cực sẽ kết hợp với cacbon, các nhóm ion hoặc các nhóm phân cực trong phân tử enzim tạo thành lớp vỏ hydrat, lượng nước hydrat này có vai trò quan trọng đối với các phản ứng sinh hoá.
Tính đặc hiệu cao của enzim là một trong những thành phần chủ yếu giữa enzim với các xúc tác khác. Mỗi enzim chỉ có khả năng chuyển hóa một số chất nhất định, theo kiểu phản ứng nhất định. Đặc tính tác dụng lựa chọn cao này gọi là tính đặc hiệu hoặc tính chuyển hoá của enzim. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc, phản ứng, nồng độ enzim, bản chất và nồng độ các chất phản ứng, nhiệt độ, pH của môi trường, các ion kim loại, các chất vô cơ và hữu cơ khác.
Thành phần của chất mang gồm: than bùn (75%), phân lân nung chảy (10%), phụ gia mùn hoạt tính (1%), phụ gia khác (2%), nước (12%). Nguyên liệu than bùn đã tuyển chọn sẽ được kiểm định đạt các yêu cầu về hàm lượng hữu cơ, độ ẩm, điều chỉnh pH bằng KOH, phối chế phụ gia, phân lân nung chảy, cân bằng đạm và tỉ số C/N bằng ure cũng như bổ sung các nguyên tố vi lượng (dựa vào phân tích than bùn) theo tỉ lệ thích hợp.
Trước khi tiến hành các thí nghiệm, Viện Nghiên cứu Da Giầy Việt Nam đã thăm dò tại Nhà máy Thuộc da Vinh, dùng chế phẩm enzim và chất mang của Công ty Cổ phần An Sinh, thực hiện phân huỷ các bạc nhạc, diềm dẻo da tươi, muối, các bạc nhạc, diềm dẻo da đã qua tẩy lông, ngâm vôi.
Đối với bạc nhạc, diềm dẻo da tươi và muối: Dùng men Công ty Cổ phần An sinh (ASC), sau 5 ngày không thấy xuất hiện mùi. Sau đó dùng protect để phân huỷ thì quá trình xảy ra rất chậm, Đối với bạc nhạc diềm dẻo da đã qua tẩy lông, ngâm vôi, do pH của cơ chất quá lớn, nên đã dùng muối sunphát amoni để trung hoà, đưa pH xuống từ 6- 8.
Sau 5 ngày dùng men ASC không thấy xuất hiện mùi, sau đó dùng protect thuỷ phân, quá trình phân huỷ xảy ra rất chậm mặc dù đã tăng nồng độ của enzim. Sau khi thăm dò khả năng hoạt động của chế phẩm enzim đối với các chất, rút ra kết luận sau:
+ Sở dĩ quá trình phân huỷ bạc nhạc và diềm dẻo da rất chậm là do cơ chất chưa được băm nhỏ để tăng khả năng tiếp xúc.
+ Khi phân thuỷ các bạc nhạc và diềm dẻo da đã qua quá trình tẩy lông, ngâm vôi, không cần dùng dùng muối sunphát amôni để trung hoà, thay vào đó là điều chế chất mang, không qua xử lý KOH. Vì trong thành phần của than bùn đã có một lượng axit humic có khả năng giảm pH của cơ chất xuống từ 6- 8.
Các bước tiến hành tiếp theo để tìm mẫu có khả năng làm phân bón từ quá trình phân huỷ cơ chất bằng chế phẩm enzim của Công ty Cổ phần An sinh như sau:
- Men ASC khử mùi và men ASC protect. Men ASC khử mùi bao gồm một số sinh vật và enzim phân huỷ mùi hôi từ các hợp chất sinh mùi như: mecaptan, hydro sunfua có nguồn gốc từ đạm hữu cơ (protein có sự góp mặt của lưu huỳnh). Tồn tại dạng bột (mầu trắng ngà) hoặc dạng nước (mầu nâu nhạt) hòa tan trong nước, có thể phun lên cơ chất sinh mùi. Điều kiện thích nghi pH từ 6 - 8, đổ ẩm 60 - 70%, nhiệt độ 30- 50%.
- Men vi sinh ASC protect bao gồm: Tập đoàn vi sinh phân huỷ Lignocellulose và Pedtinocellulose (hiếu khí và kỵ khí). Nấm sợi, xạ khuẩn và vi khuẩn, vi sinh vật phân huỷ. Protein bao gồm: Vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn và một số vi sinh vật chức năng khác. Tồn tại dạng bột, dạng nước. Điều kiện thích nghi: pH từ 6- 8, độ ẩm 60- 70%, nhiệt độ 30- 50%.
Các bước tiến hành dùng chế phầm enzim của Công ty Cổ phần An sinh thuỷ phân các diềm dẻo và bạc nhạc: Các dẻo da, diềm da và bạc nhạc được chia làm 4 mẫu:
Mẫu M1: Phần bạc nhạc(muối).
Mẫu M2: Bạc nhạc và dẻo da đã qua vôi sunfua.
Mẫu M3: Bạc nhạc và dẻo da tươi.
Mẫu M4: Dẻo da muối.
Dùng men ASC khử mùi và men protect ASC hoạt động tối ưu ở pH= 6 á8, nhiệt độ:30- 700C, độ ẩm: 60- 70%.
Kết luận:
Mẫu M1: Bạc nhạc sau khi rửa sạch muối. Sau một số thí nghiệm phân huỷ cơ chất, kết quả đã thu được sản phẩm có độ phân huỷ 75- 80%, mùi giảm 95%, tình trạng sau xử lý mẫu tạo ra mùn sau 20 ngày.
Mẫu M2: mùi giảm, độ phân huỷ cao sau 20 ngày.
Mộu M3: Dẻo da muối sau khi rửa sạch muối. Thu được sản phẩm có độ phân huỷ 80- 90%, mùi giảm, tình trạng sau xử lý mẫu tạo ra mùn sau 20 ngày.
Mẫu M4: Da do còn lông nên quá trình thí nghiệm cho 250 ml protect, sau 20 ngày phần lông có bớt đi.
Tất cả các mẫu sau quá trình nghiên cứu và thí nghiệm, kiểm chứng, đều đạt yêu cầu chỉ tiêu phân bón dùng trong nông nghiệp.
Về hiệu quả kinh tế có thể tính như sau
(Giá thành sản xuất 1kg sản phẩm phân bón)
Thị trường
Tên hoá chất
Lượng dùng
Giá (đồng VN/kg)
Thành tiền (đồng VN)
1
Men ASC
0,0023
20.000
4,60
2
Protect
0,0181
30.000
543,0
3
Than bùn và các phụ gia
0,6300
400
252,00
4
Diềm dẻo da và bạc nhạc
0,3642
5
Điện nước và khấu hao
100,0
6
Lương công nhân
50,0
Tổng
949,6
Vấn đề môi trường nói chung, lĩnh vực da giầy nói riêng đã và đang là vấn đề toàn cầu. Chính vì vậy, Đề tài nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Da Giầy Việt Nam bước đầu đã đưa ra phương pháp xử lý chất thải rắn chưa qua thuộc bằng chế phẩm enzim, vừa góp phần giảm ô nhiễm môi trường, vừa có thể chế biến thành phân bón dùng trong nông nghiệp. Công nghệ xử lý chất thải này có tính khả thi cao, hoàn toàn có thể áp dụng cho các cơ sở thuộc da hiện nay. Theo Viện Nghiên cứu Da Giầy Việt Nam, Bộ Công nghiệp cần quan tâm hơn nữa đến vấn đề môi trường cho ngành Da Giầy nói chung và thuộc da nói riêng. Đặc biệt là tạo điều kiện cho các cơ sở thuộc da có khu xử lý chất thải tập chung để góp phần tạo nên một môi trường trong sạch cho cộng đồng. /.
