II. Giới thiệu phân bón nhả chậm
2. Tình hình nghiên cứu về phân bón nhả chậm
2.1. Tình hình trên thế giới
Phân nhả chậm được sự quan tâm nghiên cứu rộng rãi của các nhà khoa học trên thế giới trong nhiều thập niên qua. Nhiều công trình nghiên cứu về các loại phân nhả chậm bằng cách bao bọc các hạt phân ban đầu bởi các chất nền khác nhau hay tạo liên kết giữa các hạt phân với một số chất khác nhau đã được coâng boá:
Tháng 7.1995 Ray S. K. và cộng sự [10] đã nghiên cứu ra phân boron (B) nhả chậm với thành phần chính là polyborophosphate. Phân được điều chế từ MgO phản ứng với H3PO4 và NaH2PO4 ở nhiệt độ 3000C. Sản phẩm là một
copolymer anion của borax và phosphate cùng hai cation là Na và Mg . Sản phẩm này có nhiều lợi ích hơn phân boron bình thường là tan chậm trong nước, giảm sự thất thoát, giảm độc hại, tăng hiệu quả khi sử dụng.
Tháng 3.2000 Geortz Harvey M. và cộng sự [11] đã nghiên cứu được 1 loại phân nền nhả chậm từ nền dầu hữu cơ như dầu lanh và các loại phân: NPK, urea hay các loại phân Ca, Mg, S. Phân này có khả năng nhả chậm từ 10% (14 ngày), 11% (20 ngày).. tùy loại phân.
Tháng 10.2000 một phương pháp điều chế phân nhả chậm từ màng polymer bao bọc các hạt phân đã được Tijsma Edze J. và cộng sự [12] nghiên cứu. Màng polymer bao bọc là chất dẻo nhiệt hay chất rắn nhiệt như nhựa vinyl, polyolefine, polymer acrylic, polyester, alkyd, epoxy, urethane… Phân sử dụng để bao bọc là urea, KNO3, K2SO4, NH4NO3, KHSO4, (NH4)3PO4 hay hỗn hợp. Kết quả thu được phân nhả chậm từ 0,07% - 0,17%.
Năm 2001 Mangrich A. S. và cộng sự [13] đã điều chế được phân K nhả chậm từ cặn của dầu phiến nham ở 9000C thu được phân có độ tan 30,3% K2O (trong HCl 0,5M), 23,2% (trong acid citric 0,1M) và 6,9% (trong H2O). Sản phẩm này tốt hơn những sản phẩm cùng loại cũ, nó tránh được vấn đề chất thải và giá thành sản phẩm thấp.
Tháng 2. 2001 Locquenghien K. H. và cộng sự [14] đã nghiên cứu thành công phân bao bọc nhả chậm từ copolymer ethylene mang nhóm carboxyl (nhóm carboxyl hình thành muối của nó) bao bọc các hạt phân. Copolymer ethylene mang nhóm carboxyl bao gồm 75 – 90% khối lượng ethylene, 10 – 25% khối lượng một acid alkanecarboxylic C3 – C8 bất bão hòa ∝-olefine. Các hạt phân gồm NP, NK, PK và NPK. Phân thu được có %N nhả là 4,8% sau 24h và 31%
Fujita T. và cộng sự [15] (tháng 2. 2001) cũng đã điều chế phân nhả chậm được bao bọc bằng polymer đường hay dẫn xuất của nó. Polymer đường như glucose, fructose, hay daón xuaỏt nhử xylose, ribose cellulose, agar, starch, chitin.
Phân được bọc là urea, NH4Cl, (NH4)2SO4, KCl, KNO3, NaNO3, K3PO4, (NH4)3PO4, Ca3(PO4,.. Phân thu được có khả năng nhả chậm tốt.
Cũng bằng cách bao bọc, Hirano Y. và cộng sự [16] (tháng 5. 2001) cũng đã nghiên cứu về phân nhả chậm từ những hạt phân được bao bọc bởi nhựa nhiệt rắn và một hợp chất kỵ nước. Nhựa nhiệt rắn được sử dụng như nhựa epoxy, nhựa xylene, nhựa melamine, nhựa silicon,.. Hợp chất kỵ nước như sáp động vật, sáp khoáng, sáp dầu hỏa,..Phân được sử dụng để bọc bao gồm phân: urea, (NH4)2SO4, NH4Cl, NH4NO3, (NH4)3PO4,.. Phaân phosphorus: Ca3(PO4)2, superphosphate,..Phân K: KCl, K2CO3, K3PO4, KNO3,.. Phân thu được nhả chậm tốt như phân urea tan 80% trong 85 ngày.
Tháng 7.2001 Goertz Harvey M. [17] đã nghiên cứu và sản xuất thành công phân hỗn hợp NPK nhả chậm từ hỗn hợp dung dịch urea và formaldehyde với các chất nền khô từ nguồn phosphorus và kalium để tạo nên hỗn hợp những hạt phân đồng nhất NPK. Nguồn P được sử dụng là superphosphate, Ca3(PO4)2, K3PO4, (NH4)3PO4,.. Nguồn K được sử dụng là KHCO3, K2CO3, K3PO4, KNO3, KOH, K2SO4,.. và có thể sử dụng thêm hợp chất của phân trung, vi lượng. Phân hỗn hợp thu được nhả chậm tốt.
Tháng 8. 2001 Nakonieczny J. [18] đã điều chế được phân khoáng đa thành phần nhả chậm. Phân này bao gồm N ở dạng hợp chất hữu cơ và vô cơ, P ở dạng superphosphate và trisuperphosphate và K ở dạng chloride hay sulfate.
Phân chứa 30 – 50% N, P2O5, K2O và 10% tinh bột. 25 – 17% N tồn tại ở dạng urea – aldehyde. Tỉ lệ N, P, K khác nhau, P + K > 0.
Tháng 9. 2001 Liu F. và cộng sự [19] đã nghiên cứu được phân N nhả chậm từ dicyandiamite, 1,4–benzenediol, acid humic, zeolite, bột kích thích rễ và nguyên tố vi lượng. Sản phẩm thu được đã cải thiện chất lượng của mùa màng.
Trộn hỗn hợp của các nguyên liệu như các loại phân N (78 – 95%), nước (0 – 3%), sáp (3 – 15%), nhũ tương (0,2 – 5%) và chất tạo nhũ hóa (0 – 1%) để tạo thành phân N nhả chậm đã được Wang D. và cộng sự [20] (tháng 11. 2001) thực hiện thành công. Phân N được chọn là NH4NO3, Ca(NO3)2, NH4Cl, NH4HCO3 và (NH4)2SO4. Sáp bao gồm paraffin (30 – 100 khối lượng) và sáp microcystal.
Markusch P. H. và cộng sự [21] (tháng 1.2002) thực hiện phản ứng giữa isocyanate hay polyisocyanate với các hạt phân tạo thành phân bao bọc polyurethane nhả chậm. Phân này chứa 5,16% polyurethane và 30,16% urea hòa tan sau 8h trong nước so với phân urea là 90,2% bị hòa tan.
Tháng 3.2002, một phương pháp tạo phân nhả chậm bằng cách bao bọc cũng được Markusch P. H. và cộng sự [22] nghiên cứu. Phương pháp này bao gồm cho vật liệu hấp thụ nước vào các hạt phân và sau đó phủ nó thấp nhất bằng một lớp nhựa urethane. Phân được sử dụng ở đây là phân N: urea, (NH4)3PO4, (NH4)3SO4, NH4Cl, NH4NO3,.. Phaân P: superphosphate, Ca3(PO4)2. Phân K: KCl, KHCO3, K3PO4, KNO3, K2SiO3,.. Vật liệu hấp thụ nước là các polymer nhử polymer acrylate, acrylic acid-vinyl alcol copolymer, isobutylene polymer, ethylene oxide polymer,.. liên kết với nhựa urethane tại nhóm hydroxy cuối. Ngoài ra còn sử dụng polymer tự nhiên như tinh bột, tinh bột ghép, muối carboxymethyl cellulose. Nhựa urethane được tạo thành từ polyisocyante và
polyol. Phân thu được có kết quả nhả chậm tốt như phân urea trong nước sau 8h tan ra từ 30 – 90%.
Tháng 5.2002, Hamada E. và cộng sự [23] đã nghiên cứu thành công phân K nhả chậm. Thành phần chính của phân là K2O, SiO2 và CaO. Ngoài ra còn có Al2O3, MgO, MnO, Fe2O3,và FeO. Tỉ lệ nhả K2O được kiểm tra bởi tỉ lệ khối lượng của toàn bộ K2O đối với dung dịch K2O trong nước.
Tháng 9.2002, Zhu Zhenliu và cộng sự [24] đã tổng hợp được phân urea nhả chậm từ cyanamide Ca và dung dịch urea đậm đặc hay urea nóng chảy. Sản phẩm thu được có hiệu quả cao và giá thành thấp.
Tháng 10.2002, Setani M. [25] đã tổng hợp urea-fomaldehyde dùng làm phân urea nhả chậm từ urea, formaldehyde với sự hiện diện của kiềm, acid mạnh và dung dịch ammonia hay amine. Sản phẩm thu được có độ tan trong nước nóng là 15% về khối lượng và sự phân rã là đều đặn.
Shao J. và cộng sự [26] (tháng 10.2002) trộn phân N, P, K với phân nguyên tố trung vi lượng và chất kết dính để tạo thành phân NPK nhả chậm.
Chất kết dính được chọn là Na2SiO3, khoáng đại phân tử thiên nhiên. Sản phẩm thu được có hiệu quả cao và giá thành thấp.
Tháng 12.2002, Haeberle K. và cộng sự [27] đã nghiên cứu ra phân N nhả chậm từ việc bao bọc các hạt phân bằng huyền phù của polyurea-polyurethane.
Việc bao bọc này ngăn chặn vón cục, tan chậm trong nước và bị vi khuẩn phân huûy.
Sakai Y. và cộng sự [28] (tháng 12.2002) đã thành công trong việc sử dụng màng có thể phân hủy chứa 10% (hay nhiều hơn) polyolefine hay sáp dầu hỏa có khối lượng phân tử trung bình từ 300 – 10000 và các loại phân, cùng một
chất hoạt động bề mặt để làm thành phân nhả chậm. Polyolefine được sử dụng trong nghiên cứu này là polyethylene, polypropylene, polybutene, butene–
ethylene copolymer, ethylene–propylene copolymer, butene–propylene copolymer. Sáp dầu hỏa: paraffin, microcrystalline, petrolatum. Phân sử dụng là urea, NH4NO3, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4 (NH4)2SO4, NH4Cl, NaNO3, KCl, KNO3, K2SO4,.. Chất hoạt động bề mặt như polyoxyethylene alkylester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenol ether. Kết quả: phân nhả từ 4 – 25% lượng phân sau 3 ngày tuỳ theo loại phân.
Năm 2002, Yao G. [29] đã oxi hóa và amine phân dưới 1500C lignin kiềm (chứa 33% ammonia) thành phân urea nhả chậm.
Tháng 1.2004 Bagdasarov V. R. và cộng sự [30] sử dụng zeolite và ammonium nitrate hay urea để điều chế phân nhả chậm. Phân này chứa 79 – 94% ammonium nitrate hay urea, 6 – 24% zeolite và một lượng nhỏ khoáng vi lượng dưới dạng muối.
Du C. và cộng sự [31] (tháng 1.2004) nghiên cứu thành công phân N, P, K nhả chậm trên những chất mang như methacrylic acid, PAM, PVA, polyethyleneglycol hay từ chitosan thiên nhiên và dẫn xuất, pectin, tinh bột và dẫn xuất, cellulose và dẫn xuất hay hỗn hợp của hơn môt chất mang cùng những chất tạo liên kết ngang như formaldehyde, ethylenediamine, glutaraldehyde, borax hay ZnO. Phân nền sử dụng là phân đơn hay hỗn hợp N, P, K và phân vi lượng.
Phân P hay K nhả chậm được Rohwer G. [32] (5.2004) điều chế trên nền zeolite. Quặng thô zeolite, CaCO3 được nghiền nhỏ và trộn với nước và phân P hay K.
Năm 2004 Zhan F. và cộng sự [33] đã tổng hợp thành công polymer siêu hấp thụ đồng thời mang phân P nhả chậm. Sản phẩm được điều chế từ phản ứng ester hóa của PVA (polyvinylalcol) với H3PO4 (acid phosphoric). Sản phẩm thu được chứa 31,2% P2O5.
Ngoài ra còn nhiều bài báo và patent công bố về những thành công trong nghiên cứu về phân nhả chậm trong nhiều năm qua.