Báo cáo Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí chất thải hửu cơ nông nghiệp trồng trọt

. Hình: rơm rạ đốt trên đồng ruộng. Theo phân tích, thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm xenluloza, đạm hữu cơ, chất béo. Nếu tính theo nguyên tố thì carbon (C) chiếm 44%, hyđrô (H)- 5%. Oxygen (O)- 49%, N- khoảng 0,92%, và một lượng rất nhỏ photpho (P), lưu huỳnh (S), kali (K). Đó là điều gây cản trở việc sử dụng rơm, rạ một cách kinh tế. Đề góp phần giảm thiểu ô nhiễm sử dụng chế phẩm sinh học biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ thử nghiệm thành công tại nhiều địa phương khác nhau (Thái Bình, Nam Định, Thanh Hóa, Hòa Bình, Hưng Yên, Hà Nội...) đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, được các chuyên gia nông nghiệp và bà con nông dân đánh giá cao. Như chúng ta biết, trong tự nhiên, tất cả các chất hữu cơ tự nhiên đều bị nhóm này hay nhóm khác của vi sinh vật phân huỷ, trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí. Chất hữu cơ càng phức tạp bao nhiêu thì sự phân huỷ nó càng phải trải qua nhiều giai đoạn, do nhiều nhóm vi sinh vật kế tiếp nhau phân huỷ, trước khi tới sản phẩm cuối cúng là các chất vô cơ. Tuỳ theo loại chất hữu cơ bị phân huỷ, các sản phẩm cuối cùng có thể là CO2, CH4, H2O, NH3, NO2, H2S, v.v... Như vậy một sản phẩm của phản ứng phân huỷ nào đó có thể tích luỹ trong môi trường tự nhiên nơi nó được sinh ra, cũng như có thể được phân huỷ trong một phản ứng tiếp theo, nhờ một nhóm vi sinh vật khác. II.3.1.1. Chế phẩm sinh học FITO-BIOMIX-RR  Thành phần lignocellulose trong rơm, rạ khó phân hủy sinh học. Chế phẩm có tên là Fito-Biomix RR, bao gồm các vi sinh vật hữu ích: nấm men, nấm mốc, vi khuẩn, xạ khuẩn,Chế phẩm Fito-Biomix RR là một hỗn hợp vi sinh vật xử lý rơm, rạ và vi sinh vật kháng bệnh cho cây trồng có mật độ ≥ 107 CFU/g, các nguyên tố khoáng, vi lượng có tác dụng phân giải triệt để rơm, rạ sau thu hoạch thành phân bón hữu cơ vi sinh giàu dinh dưỡng phục vụ sản xuất nông nghiệp. Chế phẩm sinh học FITO-BIOMIX-RR  được sử dụng phổ biến nhất   do Công cổ phần công nghệ sinh học Hà Nội sản xuất đã được cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số HI-2010 của Cục Sở hữu trí tuệ - Bộ Khoa học và Công nghệ. Chuẩn bị  xử lý: Xác định lượng rơm rạ cần xử lý. Lựa chọn địa điểm ủ: Địa điểm ủ xử lý gần nguồn nguyên liệu (rơm rạ). Thuận tiện và hợp lý với nguồn nước khi bảo quản xử lý theo quy mô hộ gia đình nên tập trung để tiện quản lý kỹ thuật Chuẩn bị đủ lượng chế phẩm sinh học, phân hóa học bổ sung và một số vật tư cần thiết. Quy trình biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ được thực hiện thông qua các bước Hình: quy trình chuyển hóa rơm rạ thành phân. Rơm rạ tươi sau thu hoạch được chất đống với chiều rộng 2 m, cứ mỗi lớp 30cm tưới một lượt dung dịch chế phẩm Fito-Biomix RR, bổ sung thêm NPK và phân chuồng nếu có. Trong quá trình ủ phát hiện chỗ nào chưa đảm bảo độ ẩm thì tưới bổ sung thêm để cho nguyên liệu hoại hoàn toàn. Tiến hành ủ rơm rạ bằng cách sử dụng nilon, bạt, tải rách, bùn che đậy kín đảm bảo nhiệt độ ủ từ 45-50 độ C. Sau 10 đến 15 ngày tiến hành kiểm tra và đảo trộn. Điều này làm cho rơm rạ vụn thêm do tác động cơ học, đảm bảo độ ẩm cũng như nhiệt độ của đống ủ luôn trong mức tối ưu, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy rơm rạ diễn ra nhanh chóng và triệt để. Sau 25 đến 30 ngày rơm rạ phân hủy thành phân ủ hữu cơ. Nếu phân hủy tốt, sẽ chuyển sang màu nâu, vi khuẩn, nấm mốc phát triển tốt, rơm rạ phân hủy được khoảng 80-85%. Hàm lượng cacbon tổng số giảm, hàm lượng đạm, lân hữu hiệu, mật độ các vi sinh vật đều tăng. Thành phẩm phân hữu cơ từ rơm rạ được sử dụng bón ngay cho vụ kế tiếp hoặc bảo quản để sử dụng cho vụ sau. Sau mỗi vụ thu hoạch 1ha lúa sẽ thu được 6 tấn rơm rạ, nếu đem đốt sẽ mất đi hơn 5, 5 triệu đồng, trong khi cùng khối lượng rơm rạ ấy nếu đem xử lý bằng chế phẩm sinh học sẽ thu được khoảng 400kg phân hữu cơ, giảm từ 20-30% lượng phân bón hóa học, năng suất cây trồng tăng từ 10-15%. Người nông dân sẽ không phải bỏ tiền mua phân hóa học khi có phân bón hữu cơ được tạo ra từ chính rơm rạ sau thu hoạch góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất và gia tăng giá trị kinh tế cho bà con nông dân. Ngoài ra vấn đề môi trường được bảo vệ, tăng độ phì cho đất và nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng. Vd: 200g chế phẩm Fito-Biomix RR và 5kg phân NPK dùng cho 1 tấn rơm rạ sau quá trình ủ 1 tháng sẽ thu được 1 lượng phân hữu cơ được xác định bằng khoảng 9kg đạm, 9kg lân và 20kg kali.  II.3.1.2. Ứng Dụng Chế Phẩm Sinh Học (Nấm Trichoderma). Hình : Sản phẩm Trichoderma và hoạt động ủ rơm rạ. Hình: Rơm rạ sau thu hoạch bằng máy phân bố đều trên ruộng. Tại Việt Nam nói chung và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng cây lúa có một vai trò rất quan trọng, diện tích gieo trồng chiếm gần 4 triệu ha, do đó lượng rơm rạ thải ra sau thu hoạch chứa nguồn hữu cơ rất lớn. Tuy nhiên, rơm rạ nếu để tự nhiên sẽ cần thời gian phân hủy rất lâu, và do tỷ lệ C/N rất cao nên nếu cày vùi rơm rạ trực tiếp vào đất, sẽ gây hiện tượng bất động dinh dưỡng trong đất, hoặc trong quá trình phân hủy sẽ gây ra hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây lúa (Martin và ctv, 1978; Elliott và ctv, 1981). Do đó đại đa số nông dân thường đốt bỏ để chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo.Theo ước tính nếu đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO, 4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg bụi tro ( Jefferey Jacobs và ctv., 1997) và 56,00 kg CO2 (C.A.M. 1991) góp phần gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm môi trường sống và hệ sinh . Trong tự nhiên, đất chứa nhiều vi sinh vật sống chung với nhau. Chúng cạnh tranh nhau về không gian sinh sống và chất dinh dưỡng. Một số vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, số khác là những sinh vật phân hủy các chất hữu cơ nhưng không gây hại cho cây trồng, số còn lại giúp ích cho cây trồng bằng cách đối kháng với vi sinh vật gây bệnh hoặc tăng cường khả năng kháng bệnh của cây. Trichoderma thuộc vào nhóm này, chúng sống trên các xác bã thực vật và các chất hữu cơ trong đất nhưng không gây hại cho thực vật, một số loài Trichoderma có khả năng ký sinh trên các loài nấm gây bệnh cho cây. Các nấm bệnh có thể bị Trichoderma ức hế: Pythium, Phytophthora, Fusarium, Rhizoctonia, Sclerotinia và Verticillium. Trichoderma được xếp vào nhóm nấm nhỏ, phân bố ở hầu hết các loại đất trên thế giới.  Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm sinh học Trichoderma dạng bột hòa tan, phun xịt trực tiếp vào bề mặt rơm rạ, giúp xử lý rơm rạ nhanh rút ngắn thời gian phân hủy, rẻ tiền, hiệu quả cao trong điều kiện sản xuất ở Đồng bằng sông Cửu Long, chế phẩm này có nguồn gốc sinh học, là sản phẩm thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng, góp phần bảo vệ sinh thái cũng như bầu khí quyển của chúng ta. Quy trình sử dụng chế phẩm sinh học Trichoderma dạng bột hòa tan như sau: Sau khi thu hoạch lúa xong (áp dụng với vụ Đông Xuân, vụ Hè Thu và ruộng phải thu hoạch bằng biện pháp cơ giới), rơm rạ trải đều trên ruộng, cho máy cày vào chặt gốc rạ, làm cho sợi rơm mềm hơn, sau đó tiến hành phun xịt. Quá trình xử lý đạt hiệu quả cao bà con nông dân cần thực hiện theo các bước: Bước 1: Chuẩn bị và phun chế phẩm (sử dụng cho 1 hecta) Hòa 4 kg chế phẩm vào 40 lít nước, tạo thành dung dịch, dùng tay bóp nhẹ cho bột chế phẩm hòa tan hoàn toàn vào nước. Tiếp theo, dùng vải lượt phần dung dịch này để loại bỏ cặn lắng. Sau đó, lần lượt lấy 1 lít dung dịch này cho vào bình phun (loại bình 16 lít) thêm vào 15 lít nước sạch, quậy đều và bắt đầu phun trực tiếp vào rơm rạ (phun ướt đều rơm rạ) đến cho hết phần dung dịch còn lại. Bước 2: Cày vùi rơm rạ Sau khi phun chế phẩm xong, cho máy cày vào cày lật gốc rạ lại, đảm bảo cho rơm rạ được cày vùi kỹ vào đất. Sau đó, cho nước vào ruộng và dùng máy xới tay trục và trạc lại cho bằng phẳng và tháo cạn nước cho ráo mặt đất. Hình: Máy cày vào cày lật gốc rạ Bước 3: Hoàn tất quá trình, để ruộng trống 5 -7 ngày rồi cho nước vào sạ lúa bình thường cho vụ mùa kế tiếp. Hiện nay, chế phẩm xử lý rơm rạ Trichoderma dạng bột hòa tan có thể phun xịt trực tiếp trên rơm rạ đang được nhiều nông dân ở An Giang, Cần Thơ ủng hộ và ưa chuộng Lợi ích sau sử dụng Trichoderma : Tận dụng được phế liệu thực vật làm nguyên liệu sản xuất (phân bón). Bảo vệ rễ cây khỏi các tác nhân gây bệnh tăng hàm lượng Silic trong thân và hạt giúp cây lúa chống chịu sâu bệnh tốt hơn so với bón hoàn toàn phân hoá học đẩy nhanh quá trình hấp thu chất dinh dưỡng và kích thích tăng trưởng cây trồng.  Có phổ đối kháng rộng trên các loài nấm gây bệnh trên cây trồng giảm thiểu việc dùng thuốc trừ sâu hóa học để tiêu diệt các nấm gây bệnh cải thiện được lý tính của đất và cải thiện được độ phì sinh học của đất chuyên canh cây lúa Tồn tại lâu dài trong đất nhờ khả năng tự sản sinh ra bào tử, phát triển nhanh trong đất giảm thiểu dùng phân bón hóa học. Giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trichoderma vừa có khả năng phân hủy cellulose vừa có khả năng đối kháng lại các loài nấm gây bệnh ở thực vật nên việc dung Trichoderma trong phân bón là lựa chọn tốt vừa bảo vệ được cây trồng, tăng thêm thu nhập, giảm chi phí đầu tư và bảo vệ môi trường, vì vậy mà được sử dụng ở nhiều quốc gia (New Zealand, Mỹ, Pháp, Đức, Israel, Thái Lan, Ấn Độ, Việt Nam, ...). Trichoderma được dùng rộng rãi trong các trồng trọt các loài rau, cây ăn quả, trồng hoa, nho và các cây trồng làm cảnh quan.  II.3.1.3. Ứng dụng chế phẩm sinh học EMIC: Chế phẩm sinh học EMIC được xem là một trong những loại chế phẩm được nhiều bà con nông dân chọn mua. Hình: sản phẩm và quá trình ủ rơm rạ của người dân. Chế phẩm này có đặc tính ưu việt là an toàn với môi trường và con người, không tạo ra các chủng vi sinh vật mới gây bệnh. Kích thích cây trồng sinh trưởng phát triển đồng thời bảo đảm sự cân bằng sinh thái. Trong chế phẩm EMIC-YTB có khoảng 80 loài vi khuẩn cả kỵ khí và hiếm khí thuộc 10 chi khác nhau. Chúng bao gồm các vi khuẩn quang hợp (tổng hợp ra chất hữu cơ từ CO2 và H20), vi khuẩn cố định Nitơ (sử dụng chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp để chuyển N2 trong không khí thành các chất Nitơ), xạ khuẩn (sản sinh chất kháng sinh ức chế vi khuẩn sinh vật gây bệnh và phân giải chất hữu cơ), vi khuẩn lactic (chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu), nấm men (sản sinh vitamin và các axit amin). Các vi khuẩn sinh vật trong chế phẩm EMIC tạo ra một hệ sinh thái, hỗ trợ lẫn nhau, cùng sinh trưởng và phát triển. Ðây là loại chế phẩm sinh học sử dụng các chủng vi sinh vật hữu ích trong tự nhiên nhằm phân giải nhanh các chất hữu cơ có trong rác thải, rơm rạ thành các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây. Thành phần sinh học chính của chế phẩm này chủ yếu là các chủng loại vi sinh vật được phân lập tại các vùng sinh thái của Việt Nam. Nguồn nguyên liệu chính để ủ phân gồm: rác, rơm rạ, bèo, cỏ, dây dưa dây bí và phân chuồng tươi kết quả cho thấy khi sử dụng chế phẩm trong quá trình ủ không có mùi hôi thối bay ra, nhìn bằng cảm quang các loại phế thải thực vật sau khi ủ hoai mục hơn. Sau ủ 20 - 25 ngày là có phân hoai mục để bón cho cây trồng, cây trồng phát triển tốt hơn, ít bị bệnh hơn. Ðặc biệt sử dụng chế phẩm để ủ đất hoặc phân làm bầu cho cây gốc ghép tại vườn ươm giống cây ăn quả khi ra ngôi cây sinh trưởng nhanh, không bị nấm bệnh hại. Các hộ dân được hưởng ứng dụng chế phẩm vi sinh đều khẳng định việc sử dụng chế phẩm EMIC-YTB để ủ phân bón cho cây trồng mang lại kết quả khả quan”. Ðánh giá chất lượng xử lý rác, rơm rạ bằng chế phẩm EMIC-YTB tại 3 xã Phương Công, Tây Ninh và Vũ Lăng (Tiền Hải) cho thấy chất lượng đống ủ phân vi sinh đạt kết quả cao với đánh giá tốt từ 75,5% đến 84,9%. Thời gian sử dụng chế phẩm sinh học EMIC để ủ nhằm tạo ra phân hữu cơ vi sinh cho cây trồng là từ 45 đến 50 ngày. Loại phân hữu cơ này sẽ có màu đen sẫm, tơi xốp. Trong quá trình sử dụng, bà con cần lưu ý nên bảo quản phân hữu cơ ở một nơi râm mát, che đậy kín, tránh ánh nắng trực tiếp. Quy trình ủ cần được tiến hành kỹ lưỡng, buộc người dân phải nắm rõ các bước, có như vậy mới tạo ra loại phân hữu cơ chất lượng cao. II.3.2. Sản xuất ethanol từ rơm rạ. Trên thế giới: dầu mỏ và khí đốt chiếm khoảng 60% -80%. Khả năng duy trì sử dụng trong vòng 40 – 50 năm. Giá xăng diễn biến phức tạp. Bất ổn trong việc xuất nhập khẩu dầu mỏ...nhưng nhu cầu sử dụng ngày càng cao. Yêu cầu thiết thực tìm ra và phát triển nguồn năng lượng thay thế, phải đáp ứng giải quyết nhu cầu sử dụng năng lượng, thân thiện với môi trường, khả năng tái tạo cao (như là năng lượng gió, mặt trời, hạt nhân, năng lượng sinh học). Năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là đối với các nước nông nghiệp và nhập khẩu nguyên liệu vì nó có các ưu diểm sau: Công nghệ sản xuất không quá phức tạp Thân thiện với môi trường Sử dụng nguồn nhiên liệu tái sinh Năng lượng sinh học: là loại nhiên liệu được hình thành từ hợp chất có nguồn góc từ động thực vật và có 3 loại chính: Xăng sinh học (Biogasoline): là nhiên liệu lỏng, sử dụng ethanol như một loại phụ gia thay cho chì trong xăng. Ethanol là sản phẫm của quá trình lên men các sản phẩm hửu cơ như tinh bột, cellulose, lignocellulosic Khí sinh học (Biogas) : là một loại khí hữu cơ chủ yếu gồm khí metal (CH4), một số H2S, khí carbon dioxide (CO2) và hơi nước, được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, sản phẩm tạo thành ở dạng khí. Khí sinh học là nguồn năng lượng tái tạo sạch, dễ dàng kiểm soát từ chất thải hữu cơ, có thể thay thế củi đun và nhiên liệu hóa thạch. Nguyên liệu sinh học (Biodiesel) : là loại nhiên liệu có những tính chất tương đương với dầu diesel tự nhiên nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật, năng lượng tái tạo và về phương diện hoá học là methyl este (hay ethyl ester) của những axit béo trong dầu hay mỡ khi được ester hoá bởi các ancol methanol hoặc ethanol. Biodiesel là một chất lỏng, có màu giữa vàng hay nâu tối phụ thuộc vào nguyên liệu để chế biến. Vd: Methyl ester điển hình có điểm bốc cháy khoảng ~150 0C (3000 F), tỷ trọng thấp hơn nước (d= ~0,88g/cm3), có độ nhớt tương tự diesel từ dầu mỏ Biodiesel giúp giải quyết được vấn đề môi trường cấp bách hiện nay cũng như làm giảm đi sự phụ thuộc vào nhiên liệu dầu mỏ. Nguồn rơm rạ và tình hình sử dụng ở Việt Nam : Sản lượng lương thực và rau màu cao đồng nghĩa với việc nước ta có một nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất dồi dào nhất là rơm. Trung bình để tạo ra 1 tấn gạo thải ra khoảng 1,2 tấn rơm rạ. Lượng rơm rạ thải ra là rất lớn, nhưng phần lớn sẽ được xử lí bằng các biện pháp như đốt tại chổ, làm thức ăn cho gia súc hoặc làm chất đốt phục vụ nhu cầu nấu nướng. Rơm là phụ phẩm chứa nhiều lignocellulosic, cellulose cao và hemicelluloses có thể dể dàng thủy phân lên men đường đây cũng là tiềm năng sản xuất nhiên liệu ethanol. Quy trình sản suất : Hình: Quy trình sản suất ethanol. II.3.2.1. Các loại của tiền xử lý: Rơm bao gồm nhiều thứ phức tạp không đồng nhất của các polyme carbohydrate. Cellulose và hemicellulose được bảo vệ bởi lớp lignin dày đặc chống lại thủy phân của enzym.Vì vậy, cần thiết phải có một bước tiền xử lý để phá vỡ lignin để lộ cellulose và hemicellulose cho quá trình thủy phân của enzyme được dễ dàng. Tiền xử lý nhằm mục đích giảm kết tinh của cellulose, tăng diện tích bề mặt sinh khối, loại bỏ hemicellulose, và phá vỡ lignin. Tiền xử lý làm cho cellulose dễ tiếp cận hơn với các enzyme để chuyển đổi polyme carbohydrate thành đường lên men có thể đạt được nhanh hơn và với sản lượng lớn hơn. Tiền xử lý bao gồm các phương pháp hóa học, vật lý, nhiệt và sự kết hợp giữa chúng. Tiền xử lý đã được xem là một trong những bước quan trọng xử lý các bước trong việc chuyển đổi đường cellulose để lên men (Mosier et al, 2005). Tiền xử lí vật lý: Tiền xử lý vật lý sẽ làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và kích thước của lỗ chân long, giảm tinh thể và mức độ trùng hợp của cellulose. Thường được sử dụng vật lý trị liệu để làm suy giảm dư lượng lignocellulosic bao gồm hấp, mài và xay xát, chiếu xạ, nhiệt độ và áp suất. A. NGHIỀN VÀ XAY: Thông thường mài và phay là những bước đầu tiên của tiền xử lý của bất kỳ sinh khối nào làm giảm kích thước hạt, mặc dù sự kết hợp của phương pháp mài với phương pháp tiền xử lý khác đã được thử. Ở một mức độ nào đó nó làm giảm sự kết tinh của sinh khối. Để nghiền rơm rạ ướt dùng đĩa phay tốt hơn so với bóng phay cả về thu hồi glucose cũng như tiết kiệm năng lượng (Hideno et al, 2009). Phát triển trong lĩnh vực này cung cấp một số thiết bị tiền xử lý cho phép đường hóa enzyme, ví dụ như bóng phay, phay lăn, phay đĩa ướt, và chúng đã được sử dụng dựa trên sinh khối, mặc dù không có báo cáo đặc biệt trên rơm rạ như vậy. B. BỨC XẠ CHÙM ELECTRON: Phần cellulose của các nhiên liệu lignocellulose có thể bị suy thoái bằng các tia phóng xạ nhỏ, oligosaccharides trọng lượng phân tử thấp và cellobiose (Kumakura và Kaetsu, 1983). Nó có thể là do sự phân ly tối đa của các glucosidal không tự do, của các chuỗi phân tử cellulose bằng phóng xạ khi  có mặt của lignin.Phương pháp chiếu xạ là đắt tiền, đòi hỏi năng lượng cao và khó khăn trong việc áp dụng trong công nghiệp. Jin et al (2009). Thực hiện tiền xử lý vật lý của rơm khô được sử dụng chiếu xạ chùm tia điện tử với các điện tử tăng tốc bởi một máy gia tốc thẳng có khả năng sản xuất các chùm electron. Chế phẩm enzim dùng thủy phân rơm rạ bằng chùm electron chiếu xạ và không được chiếu xạ đã được tiến hành và kết quả cho thấy rơm rạ không được chiếu xạ sản xuất một sản lượng glucose là 22,6% và mẫu co sử dụng chiếu xạ sản xuất một sản lượng glucose 52,1%, sau khi thuỷ phân trong khoảng 132h. SEM và phân tích nhiễu xạ tia X cho rơm kiềm hoá đã cho thấy những thay đổi vật lý sau khi chiếu xạ bằng chùm tia điện tử.Bởi vì những phương pháp này không liên quan đến việc sử dụng nhiệt độ khắc nghiệt, các chất ức chế sản xuất trong quá trình tiền xử lý bằng axit hoặc kiềm có tránh hoặc giảm thiểu. C. TIỀN XỬ LÝ VI SÓNG: Chiếu xạ vi sóng đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực vì hiệu quả sưởi ấm cao và hoạt động dễ dàng. Chiếu xạ vi sóng có thể thay đổi cấu trúc siêu cellulose (Xiong et al, 2000) làm suy giảm lignin và hemicelluloses trong vật liệu lignocellulose, và làm tăng tính nhạy cảm enzyme trong vật liệu lignocellulose (Azuma et al, 1984). Chế phẩm enzim dùng thủy phân rơm rạ có thể được tăng cường bởi tiền xử lý lò vi sóng khi có mặt của nước (Azuma et al, 1984;. Ooshima et al, 1984) hoặc trong môi trường glycerine với số lượng ít hơn nước (Kitchaiya et al, 2003.). Tiền xử lý hóa học: Enzyme có thể không có hiệu quả chuyển đổi lignocelluloses các loại đường lên men mà không có tiền xử lý hóa học. Các hóa chất quan trọng nhất cho tiền xử lý rơm rạ bao gồm kiềm và ammoniac. A. TIỀN XỬ LÝ KIỀM: Tiền xử lý kiềm liên quan đến việc ứng dụng các giải pháp kiềm như NaOH hoặc KOH để loại bỏ lignin và một phần của hemicelluloses, và hiệu quả làm tăng khả năng tiếp cận các men tiêu hóa cellulose. Tiền xử lý kiềm có thể gây ra một sự gia tăng mạnh về sản lượng đường hóa. Tiền xử lý có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp, nhưng với một thời gian tương đối dài và nồng độ cao của các bước cơ sở. So với axit hoặc các chất phản ứng oxy hóa, xử lý bằng kiềm dường như là phương pháp hiệu quả nhất trong việc phá vỡ liên kết este giữa lignin, hemicellulose và cellulose, và tránh sự phân mảnh của hemicellulose polyme (Gaspar et al, 2007). Tiền xử lý Alkaline rơm rạ băm nhỏ với 2% NaOH với 20% tải rắn ở 850C trong 1 giờ giảm 36% lignin (Zhang và Cai, 2008), tách ra và phơi bày đầy đủ vi sợi làm tăng diện tích bề mặt bên ngoài và độ xốp của rơm rạ, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho thủy phân enzym. B. TIỀN XỬ LÍ AMMONIAC: Là một tiền xử lý thuốc thử ammonia có số lượng đặc tính mong muốn.Nó là một thuốc thử hiệu quả đối với nguyên liệu lignocellulose. Nó có tính chọn lọc cao cho các phản ứng với lignin hơn so với carbohydrate. Biến động cao của nó làm cho nó dễ dàng để phục hồi và tái sử dụng. Đây là một hóa chất không gây ô nhiễm môi trường và không ăn mòn. Một trong các phản ứng được biết đến dung dịch nước amoniac với lignin là phân cắt liên kết của C-O- lignin cũng như liên kết ether và ester trong lignin carbohydrate phức tạp (Kim và Lee, 2007). Một dòng chảy thông qua quá trình gọi là Amoniac Recycle thấm (ARP) được phát triển để xử lý trước. Trong quá trình này, ammonia được bơm qua một lớp sinh khối duy trì ở 1700C. Bởi quá trình này có thể đạt được lên đến gần như 85% năng suất lý thuyết của glucose trong quá trình thủy phân enzyme (Drapcho et al, 2008). Ngâm mình trong tiền xử lý nước (SAA) Amoniac ở nhiệt độ nhẹ từ 40 đến 900C cho thời gian phản ứng dài hơn đã được sử dụng để bảo quản hầu hết các glucan và xylan trong các mẫu, sau đó được lên men bằng cách sử dụng đồng thời quá trình lên men và đường (SSCF) (Kim và Lee, 2007; Kim et al, 2008). SAA vẫn là một phương pháp mới và hiệu quả của nó vẫn chưa được thử nghiệm cho nhiều nguyên liệu lignocellulose bao gồm rơm rạ. So với chất kiềm khác như natri hydroxit hoặc vôi, ammonia có tính chọn lọc cao đối với việc loại bỏ lignin và cho thấy hiệu lực đáng kể của nó trên lignocellulose. Ngoài ra, nó có thể dễ dàng phục hồi do biến động cao của nó (Wyman et al, 2005). Hiệu quả của quá trình SAA là phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ tiền xử lý. Amoniac nổ sợi / đông / mở rộng (AFEX) quá trình sử dụng ammonia khan thay vì dung dịch nước amoniac. Tương tự như quá trình ARP và SAA, amoniac được sử dụng trong quá trình AFEX có thể được phục hồi và tái chế do biến động cao của nó. Sau khi xử lý, lối thoát duy nhất là kết hợp các dòng khí có chứa ammonia và hơi nước, tất cả các thành phần sinh khối còn lại với các chất rắn được xử lý. Vì vậy, không có sự mất mát của bất kỳ phần carbohydrate nào vì tất cả các amoniac sẽ nhanh chóng bay hơi, không có nhu cầu để điều chỉnh pH của vật liệu được xử lý trên một phạm vi rộng trước khi nó có thể được sử dụng trong tiếp theo enzyme thủy phân và lên men ethanol. Enzyme thủy phân sinh khối AFEX được xử lý có thể sản xuất glucose có năng suất lý thuyết lớn hơn 90% và xylose  lên đến 80% năng suất lý thuyết. Không có hình thành các hợp chất ức chế (Drapcho et al, 2008). AFEX được báo cáo là một quá trình tiền xử lý có hiệu quả đối với rơm nhưng nó dẫn đến mất đường 3% trong thời gian tiền xử lý (Zhong et al, 2009). Ferrer et al.(1997) thực hiện tiền xử lý rơm rạ bằng một quá trình được gọi là ammonia và xả áp điều áp (PDA) bằng cách sử dụng một đơn vị quy mô phòng thí nghiệm lò phản ứng amoniac bao gồm một lò phản ứng 4-L với các thiết bị hỗ trợ thích hợp.Tiền xử lý tiếp theo là thủy phân enzym dẫn đến sự gia tăng đáng kể về sản lượng đường. Ko et al. (2009) thực hiện tiền xử lý dung dịch nước amoniac và các điều kiện tối ưu là 21% ammonia tập trung tại 690C trong 10h.Khi AFEX được sử dụng kết hợp với 60 FPU-glucan g cellulase / và b-glucosidase, xylanase, bổ sung khác, sản lượng glucose tối đa điển hình sau khi 72-168 giờ thủy phân 60-100% của lý thuyết (Murnen et al., 2007). C. TIỀN XỬ LÝ ACID: Tiền xử lý lignocellulose với axit ở nhiệt độ môi trường xung quanh tăng cường khả năng oxy hoá kỵ khí. Pha loãng axit tiền xử lý chủ yếu ảnh hưởng đến hemicellulose và ít tác động tới suy thoái lignin. Acid tiền xử lý sẽ hòa tan hemicellulose, và bằng cách này, làm cho cellulose tiếp cận với các enzym tốt hơn. Tiền xử lý axit thường được thực hiện bằng cách sử dụng các axit vô cơ như HCl và H2SO4. Sau khi xử lý axit loãng, enzyme cellulase cần thiết cho sự thủy phân của các carbohydrate còn lại trong sinh khối được xử lý. Pha loãng axit tiền xử lý có thể là một giai đoạn có quá trình đơn giản, trong đó sinh khối được xử lý bằng dung dịch acid sulfuric loãng ở nồng độ axit và nhiệt độ phù hợp cho một khoảng thời gian. Để giảm lượng enzyme, một quá trình hai giai đoạn được phát triển tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) ở Golden, Colorado. Tác phẩm văn học liên quan đến quá trình thủy phân axit loãng của rơm rạ bị giới hạn vì sự bất lực của quá trình để loại bỏ lignin và sản lượng đường thấp (Sumphanwanich et al, 2008). B. TIỀN XỬ LÝ VỚI TÁC NHÂN OXY HÓA: Tiền xử lí với tác nhân oxy hóa liên quan đến việc bổ sung thêm một hợp chất oxy hóa, như hydrogen peroxide hoặc axit peracetic, sinh khối, được treo lơ lửng trong nước. Tiền xử lý này loại bỏ hemicellulose và lignin tăng khả năng tiếp cận của cellulose. Trong quá trình tiền xử lý oxy hóa nhiều phản ứng có thể xảy ra, như thay thế electrophilic, chuyển của chuỗi bên, sự phân tách của ether aryl alkyl liên kết hoặc chia tách oxy hóa của hạt nhân thơm (Hon và Shiraishi, 2001). Hydrogen peroxide sử dụng tiền xử lý oxy hóa tách delignification ra, hòa tan lignin và nới lỏng các cấu trúc lignocellulosic do đó cải thiện khả năng tiêu hóa enzyme (Martel và Gould, 1990). Wei và Cheng (1985) đánh giá hiệu quả của hydrogen peroxide tiền xử lý về việc thay đổi các tính năng cấu trúc và enzyme thủy phân rơm rạ, hay đổi trong hàm lượng lignin, giảm trọng lượng, khả năng tiếp cận Cadoxen, khả năng giữ nước, và kết tinh của rơm được đo trong quá trình tiền xử lý để thể hiện sự biến đổi của cấu trúc lignocellulosic trong rơm. Tỷ lệ và mức độ thủy phân enzym cel