Nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ từ bã thải hạt jatropha sau khi ép dầu

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU DẦU VÀ CÂY CÓ DẦU BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SẢN XUẤTPHÂN BÓN HỮU CƠ TỪ BÃ THẢI HẠT JATROPHA SAU KHI ÉP DẦU MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 227.11.RD/ HĐ-KHCN CHỦ TRÌ THỰC HIỆN: CN. Lê Thị Xuân Mai 9160 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12/ 2011 i BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU DẦU VÀ CÂY CÓ DẦU BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ TỪ BÃ THẢI HẠT JATROPHA SAU KHI ÉP DẦU Thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 227.11.RD/HĐ-KHCN ngày 09/06/2011 giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Dầu và Cây có dầu Chủ trì thực hiện: CN. Lê Thị xuân Mai Tham gia thực hiện: THS. Trần Yên Thảo KS. Nguyễn Đăng Phú KS. Đinh Thị Hà KS. Lại Văn Sấm KS. Huỳnh Thị Trang Thùy KTV. Phan Phạm Như Liên TP. Hồ Chí Minh, tháng 12/ 2011 ii LỜI NÓI ĐẦU Sự bền vững của chuỗi sản xuất cây Jatropha-biodiezel được xác định bởi giá trị của bản thân sản phẩm biodiezel và các sản phẩm phụ từ bã hạt sau khi ép dầu (Stephan Mieth, 2009 – Nghiên cứu tính khả thi của sản xuất biodiezel từ canh tác Jatropha tại Việt Nam).Với năng suất và chi phí sản xuất hạt Jatropha hiện tại ở nước ta thì người đầu tư trồng không có lời mà lợi nhuận chính sẽ là ở sản phẩm biodiezel và bã hạt chế biến. Do đó, mục tiêu dài hạn của đề tài là nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của chuỗi sản xuất cây Jatropha- biodiezel. Trong khuôn khổ đề tài này mục tiêu đặt ra nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ từ bã thải hạt Jatropha sau khi ép dầu, phục vụ sản xuất nông nghiệp. iii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i Mục lục ii Danh mục các bảng iv Danh mục các biểu đồ v Danh mục các hình ảnh vi TÓM TẮT ĐỀ TÀI vii MỞ ĐẦU 1 1. Cơ sở pháp lý 1 2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1 3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 1 3.1. Đối tượng nghiên cứu 1 3.2. Mục tiêu nghiên cứu 1 3.3. Nội dung nghiên cứu 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 3 1.2. Tình hình nghiên cứu trong n ước 4 1.2.1. Tổng quan về lợi ích của cây Jatropha và các nghiên cứu về nông sinh học 4 1.2.2. Phân bón hữu cơ và các yếu tố ảnh hưởng 5 1.2.3. Lợi ích của phân bón hữu cơ 6 1.2.4. Vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ và vai trò của chúng 7 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 9 2.1. Nguyên liệu: 9 2.2. Phương pháp phân tích thành phần lý hóa học của bã hạt Jatropha 9 2.3. Phương pháp thực nghiệm 9 2.3.1. Phân lập và thu thập giống 9 2.3.2. Lựa chọn các chủng nấm mố c có khả năng phân hủy bã hạt 10 2.3.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy 11 iv 2.3.3.1. Ảnh hưởng của ẩm độ đến quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha 11 2.3.3.2. Ảnh hưởng của việc bổ sung chất hữu cơ giàu C đến quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha 12 Qui trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha 12 2.4. Thực hiện sản xuất thử nghiệm, xác định chất lượng phân bón 12 2.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế 13 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 15 3.1. Phân tích thành phần bã hạt jatropha 15 3.2. Lựa chọn vi sinh vật phù hợp có khả năng phân hủy cao bã hạt 16 3.2.1. Khả năng phân giải CMC 21 3.2.2. Khả năng sinh trưởng của các chủng nấm mốc trên giấy lọc. 24 3.2.3. Khả năng phân huỷ bã hạt Jatropha 26 3.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ bã hạt và xây dựng qui trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha 28 3.3.1. Ảnh hưởng của ẩm độ đến quá trình phân huỷ bã h ạt Jatropha 28 3.3.2. Ảnh hưởng của các chất hữu cơ giàu C bổ sung đến quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha 29 3.3.3. Ảnh hưởng của lượng bụi xơ dừa bổ sung đến sự phân hủy bã hạt 30 Qui trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha 31 3.4. Thực hiện sản xuất thử nghiệm, xác định chất lượng phân bón bã hạt 32 3.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾ N NGHỊ 39 1. Kết luận 39 2. Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 42 Phụ lục 1. Kết quả các thí nghiệm 42 Phụ lục 2. Hình ảnh thí nghiệm 45 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu lý hóa của bã Jatropha sau khi ép dầu 15 Bảng 3.2. Nguồn phân lập của các chủng nấm mốc vừa được phân lập 16 Bảng 3.3. Hình thái của các chủng nấm mốc phân lập được 17 Bảng 3.4. Khả năng phân giải CMC của các chủng nấm mốc 21 Bảng 3.5. Khối lượng CO 2 sinh ra (mg) trong quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha theo thời gian đối với các chủng nấm mốc khác nhau 44 Bảng 3.6. Khối lượng CO 2 sinh ra trong quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha ở các ẩm độ cơ chất khác nhau 44 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của các nguồn C hữu cơ khác nhau đến sự phân huỷ của bã hạt Jatropha. 45 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của khối lượng bụi xơ dừa đến sự phân huỷ bã hạt Jatropha. 45 Bảng 3.9. Đặc điểm và chất lượng phân bón thực hiện tại phòng 30 Bảng 3.10. Sự thay đổi về nhiệt độ ở các đống ủ đối chứng và cấy vi sinh 46 Bảng 3.11. Chất lượng phân bón hữu cơ bã hạt Jatropha theo thời gian phân huỷ 33 Bảng 3.12. Tính toán tổng chi phí sản xuất phân bón hữu cơ bã hạt Jatropha 35 Bảng 3.13. Chiều cao cây và năng suất của cây cải xanh và cải ngọt có bón phân hữu cơ bã hạt Jatropha và không sử dụng phân hữu cơ vi sinh 36 Bảng 3.14. Chiều cao cây, sinh khối và năng suất của cây cải ngọt có bón phân hữu cơ bã hạt Jatropha và không sử dụng phân gà 36 Bảng 3.15. Phân tích hiệu quả kinh tế 38 vi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ Đồ thị 1. Lượng CO 2 sinh ra trong quá trình phân huỷ bã hạt Jatropha ở các thời gian khác nhau 27 Biểu đồ 1. Tổng khối lượng CO 2 sinh ra ở sau 24 ngày ủ 28 Biểu đồ 2. Ảnh hưởng của ẩm độ đến sự phân hủy bã hạt Jatropha theo thời gian. 29 Biểu đồ 3. Ảnh hưởng của các nguồn chất hữu cơ bổ sung khác nhau đến sự phân hủy bã hạt Jatropha 29 Biểu đồ 4. Ảnh hưởng của lượng bụi xơ dừa bổ sung đến sự phân hủy bã hạt 30 Đồ thị 2. Sự thay đổi nhiệ t độ trong quá trình phân hủy bã hạt 32 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Các dạng bã hạt Jatropha sau khi ép dầu. 15 Hình 2. Hình thái khuẩn lạc của các chủng nấm mốc sau 3 ngày cấy (A1,A3, A4, A5, A6, A8, A9, A10) và sau 6 ngày cấy (A2, A7) 19 Hình 3. Hình ảnh dưới kính hiển vi (x100) của các chủng nấm mốc phân lập được sau 3 ngày cấy trên môi trường PGA 21 Hình 4. Vòng phân giải CMC của các chủng nấm mốc 24 Hình 5. Khả năng phát triển của nấm mốc trên môi trường giấy lọc 26 Hình 6. Sản xuất thử nghiệm 34 Hình 7. Chiều cao cây sau 15 ngày cấy 45 Hình 8. Thu hoạch rau cải xanh sau 20 ngày cấy 45 Hình 9. Thu hoạch rau cải ngọt sau 20 ngày cấy 46 Hình 10. Chiều cao cây cải ngọt của 3 luống sau khi thu hoạch 46 viii TÓM TẮT ĐỀ TÀI Bã hạt Jatropha sau khi ép dầu có hàm lượng chất hữu cơ rất cao (lên đến 90%), hàm lượng N cao (3.5%), pH nước 6,2 và ẩm độ thấp (10,4%). Qui trình công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha sau khi ép dầu đã được xác định trong đó chọn lọc được chủng nấm mốc ký hiệu là A12 (Trichoderma harzianum) có hoạt tính phân hủy cao, phù hợp cho sản xuất. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy bã hạt Jatropha và chất lượ ng phân bón hữu cơ tạo ra là ẩm độ nguyên liệu, loại và hàm lượng chất hữu giàu C bổ sung. Đã sản xuất thử nghiệm 1 tấn phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha. Sản phẩm phân bón hữu cơ bã hạt Jatropha sản xuất theo qui trình này có hàm lượng chất hữu cơ cao (80%), N tổng cao (3,5%), K hữu hiệu cao (3,32%), lân hữu hiệu đạt (1,23%), mật độ Trichoderma harzianum là 1,2x10 7 CFU/g, ẩm độ 20-25%, pH 6,5-7. Phân bón hữu cơ Jatropha có hiệu quả cao trên cây rau cải xanh và cây cải ngọt, có thể thay thế cho nguồn phân gà và phân bón vi sinh trong sản xuất. Năng suất tăng trung bình là 16.5%, lợi nhuận tăng thêm 29,02 triệu đồng/ha. 1 MỞ ĐẦU 1. Cở sở pháp lý/xuất xứ của đề tài - Cơ sở pháp lý: Hợp đồng số 227.11.RD/HĐ-KHCN “Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ” giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Dầu và Cây có dầu. 2. Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài Stephan Mieth, 2009 đã nghiên cứu tính khả thi của sản xuất biodiezel tại Việt Nam. Kế t quả cho thấy trong chuỗi sản xuất Jatropha – biodiezel có phần quan trọng đóng góp vào sự bền vững của chuỗi sản xuất này đó chính là bản thân sản phẩm biodiezel và các sản phẩm phụ sản xuất từ bã hạt sau khi ép dầu. Cụ thể hơn với năng suất và chi phí sản xuất hạt Jatropha hiện tại ở nước ta thì người đầu tư trồng không có lời mà lợi nhuận chính sẽ là ở sản phẩm biodiezel và bã hạt chế biến. Đây chính là bài toán cần giải quyết: một mặt nghiên cứu tăng năng suất cây Jatropha một mặt thúc đẩy sử dụng bã hạt một cách hiệu quả nhất. Trong khi ngành công nghiệp ép dầu hạt Jatropha đang khởi động để đáp ứng đầu tư trồng trồng cây Jatropha trên diện rộng hiện tại thì việc ưu tiên chọn sản phẩm và xác đị nh công nghệ cho sử dụng bã hạt Jatropha cần đặt ra. Bã hạt sau khi ép dầu với hàm lượng protein cao có khả năng trở thành nguyên liệu cho thức ăn gia súc. Bã hạt có đầy đủ các thành phần để trở thành sản phẩm phân bón hữu cơ và là nguồn phân bón hữu cơ tốt cho cây trồng (Bodake P.S., 2008). Công nghệ sản xuất không phức tạp, không đòi hỏi đầu tư lớn và dài hạn cho nghiên cứu vì công nghệ sản xuất các loại phân bón hữ u cơ đã được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Vấn đề là xác định một số thông số kỹ thuật phù hợp cho sản xuất do nguồn nguyên liệu hữu cơ ban đầu thay đổi (bã hạt Jatropha). Về hiệu quả kinh tế, hiện nay thị trường phân bón hữu cơ rất đa dạng và mang lại nguồn lợi lớn cho nhà sản xuất bên cạnh hiệu quả về bảo v ệ môi trường. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha sau khi ép dầu để phục vụ sản xuất nông nghiệp. 3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là bã hạt Jatropha sau khi ép dầu. 3.2. Mục tiêu nghiên cứu Tận dụng bã thải Jatropha sau khi ép dầu để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phục vụ sản xu ất nông nghiệp. Tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha đạt tiêu chuẩn chất lượng. [...]... 3 lần Qui trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha Với kết quả khảo sát ẩm độ, loại và lượng chất hữu cơ giàu C bổ sung vào bã hạt Jatropha, thực hiện thử nghiệm sản xuất phân bón hữu cơ từ bã thải hạt Jatropha và áp dụng qui trình sản xuất phân bón hiện tại để xác định qui trình sản xuất phân bón từ bã hạt Jatropha trong phòng thí nghiệm Qui trình sản xuất bao gồm khâu sản xuất giống vi sinh,...3.3 Nội dung nghiên cứu - Phân tích nguyên liệu bã hạt Jatropha sau khi ép dầu - Lựa chọn các chủng vi sinh vật phù hợp, có khả năng phân hủy cao bã hạt - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy bã hạt - Xây dựng qui trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha - Sản xuất thử nghiệm, phân tích chất lượng và đánh giá hiệu quả phân bón hữu cơ sản xuất từ bã hạt Jatropha - Phân tích hiệu... của bã hạt Jatropha sau khi ép dầu với phân bò, phân gà, phân vịt và một số phân bón hữu cơ khác Bảng 1: thành phần N, P, K của bã hạt Jatropha và các loại phân hữu cơ N(%) P(%) K(%) Bã hạt Jatropha 4,40 2,09 1,68 Phân bò 0,97 0,69 1,66 Phân gà 3,04 6,27 2,08 Phân vịt 2,37 2,10 1,09 Phân hữu cơ từ rơm 0,89 0,18 0,68 rạ Phân hữu cơ từ rác 1,25 1,25 0,65 Nguồn: WWW.svlele.com/biofert.htm Bã hạt Jatropha. .. cây, Bã Jatropha : phân hữu cơ + 5% vôi (1:1) đôi khi vàng) A4 (mốc cam) Phân bò A5 (mốc nâu) Phân hữu cơ A6 (mốc trắng xám) Bã Jatropha : bụi xơ dừa+5% vôi (1:2), Bã Jatropha : bụi xơ dừa : phân bò+5%vôi (1:5:1), Phân hữu cơ A7 (mốc xanh, vòng Bã Jatropha, Bã Jatropha+ 5% vôi trắng bao quanh) A8 (mốc trắng) Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân hữu cơ (1:2:1), Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân bò, Bã Jatropha. .. (1:5), Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân hữu cơ+ 5% vôi (1:5:1), phân bò A9 (mốc đen) Bã Jatropha : Bụi xơ dừa, Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân hữu cơ (1:5:1), Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân bò (1:5:1), Phân hữu cơ A10 (mốc trắng vàng) Bã Jatropha : Bụi xơ dừa : Phân hữu cơ (1:2:1), Phân bò 16 Bảng 3.2 trình bày nguồn gốc của các chủng phân lập được Tổng cộng đã phân lập được 10 chủng nấm mốc từ các... biodiezel Nghiên cứu các sản phẩm từ bã thải Jatropha sau khi ép dầu là một trong các hướng nghiên cứu để xác định tính hiệu quả này 1.2.2 Phân bón hữu cơ và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân huỷ Phân bón hữu cơ hay compost là sản phẩm của quá trình chuyển hóa vi sinh của các loại chất hữu cơ được thực hiện bởi các vi sinh vật, nấm hoặc xạ khuẩn hoặc cả hai có trong tự nhiên hoặc chủ động cấy vào để phân. .. độ phòng Sau 4 tuần lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu: pH, ẩm độ, chất hữu cơ, N tổng, P, K hữu hiệu Thí nghiệm lập lại 2 lần 2.4 Thực hiện sản xuất thử nghiệm, xác định chất lượng phân bón Thực hiện sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha dựa vào qui trình đã được xác định ở phần 3 Nguồn gốc bã được cung cấp bởi Công ty TNHH Xây dựng Thương mại Sài Gòn Bã đã được ép dầu bằng phương pháp ép cơ học Hàm... Jatropha có hàm lượng N cao hơn các loại phân hữu cơ có chất lượng tốt như phân bò, gà, vịt Chất lượng bã hạt Jatropha cao hơn rất nhiều so với phân hữu cơ từ rơm rạ hay rác Điều này chứng tỏ nó là nguồn hữu cơ tốt để sản xuất phân bón hữu cơ Bã hạt Jatropha như là nguồn dinh dưỡng cho cây và cho đất có tác động tốt đến tăng trưởng và năng suất của cây bắp ở vụ trồng sau trong hệ thống hướng dương- bắp... chất hữu cơ, N tổng, P, K hữu hiệu) 2.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế Đánh giá hiệu quả kinh tế thông qua thực hiện thí nghiệm đồng ruộng để xác định hiệu quả của phân bón hữu cơ Jatropha đối với cây rau Thí nghiệm 1: Xác định hiệu quả của phân bón hữu cơ Jatropha đối với cây cải xanh và cây cải ngọt khi không sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh - Nghiệm thức thí nghiệm: 1 Đối chứng có sử dụng phân bón hữu cơ. .. được gieo trong luống ươm, sau 7 ngày cây được cấy sang luống trồng Dùng lưới đậy cây sau khi cấy Mở lưới khi cây khỏe (khoảng 3 ngày) - Phân bón: Ở cả 2 nghiệm thức đối chứng và thí nghiệm được bón phân như nhau ngoại trừ nghiệm thức đối chứng áp dụng phân bón hữu cơ vi sinh (CovarRofor), nghiệm thức thí nghiệm sử dụng phân bón hữu cơ Jatropha Phân hữu cơ vi sinh (ẩm độ 30%) bón với liều lượng là 2kg . là bã hạt Jatropha sau khi ép dầu. 3.2. Mục tiêu nghiên cứu Tận dụng bã thải Jatropha sau khi ép dầu để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phục vụ sản xu ất nông nghiệp. Tạo ra sản phẩm phân. là nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ từ bã hạt Jatropha sau khi ép dầu để phục vụ sản xuất nông nghiệp. 3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu. NGHIÊN CỨU DẦU VÀ CÂY CÓ DẦU BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ TỪ BÃ THẢI HẠT JATROPHA SAU KHI ÉP DẦU Thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sản