LÝ PHẾ THẢI LÀM PHÂN BÓN
2.4.1. Nghiên cứu trên thế giới
Năm 1946, Hungate ựã phân lập ựược loài xạ khuẩn tên là Micromonospora propionici có khả năng thủy phân xenluloza caọ Sau ựó, năm 1966, Hungate và Prévot tiếp tục phân lập ựược 9 chủng vi khuẩn yếm khắ có hoạt tắnh xenlulaza thuộc chi: Bactecroides, Butyrivibrio, Clostridium, Ruminococcus và Cillobacterium [29].
Nối tiếp các nghiên cứu của Hungate và Shuval (1981), Veeken (2001), năm 2007, Hesham khi ựi nghiên cứu về khả năng xử lý rơm rạ của 3 chủng xạ khuẩn thuộc chi: Micromonospora, Streptomyces và Nocardiodes ựã kết luận rằng: việc bổ sung xạ khuẩn vào ựống ủ ựã giúp ựẩy nhanh quá trình phân hủy rơm rạ và làm giảm thể tắch của ựống ủ; sau 3 tháng ở ựống ủ có bổ sung xạ khuẩn thể tắch ựống ủ giảm xuống 38,6Ờ64% so với ban ựầu, trong khi ựó ở các ựống ủ ựối chứng thể tắch ựống ủ giảm xuống 13,6% so với ban ựầu; việc bổ sung xạ khuẩn vào ựống ủ còn làm tăng các chất hữu cơ lên 34,9% và hàm lượng nitơ lên 0,59 mg/g, trong khi ựó ở ựống ủ ựối chứng không bổ sung xạ khuẩn chất hữu cơ là 20% và hàm lượng nitơ chỉ ựạt 0,21 mg/g [26].
Veiga và cs. (1983) ựã phân lập ựược 36 chủng xạ khuẩn từ bùn ở vịnh La Corufia (Tây Ban Nha), trong ựó có 19 chủng có khả năng tổng hợp xenlulaza và sinh trưởng tốt trong môi trường có chứa 3,5% NaCl [43].
Stutzemberger (1971) ựã nuôi cấy Thermonospara curyata trên môi trường chứa xenluloza và cao nấm men có bổ sung 0,1% bông nghiền nhỏ thì thấy chúng có khả năng tắch lũy enzym phân hủy xenluloza [54].
Jeris và Regan (1973) thấy trong ựống ủ có các loài vi khuẩn phân giải xenluloza sau: Achromobater, Clostridium, Cellulomonas, Cytophaga, Cellvibrio, Bacillus, Preudomonas, Sorangium, Sporocytophara,... và các loài nấm phân giải xenluloza như: Alternaria, Aspergillus, Polyponus, Rhizoctonia, Rhozopus,...[32].
Lamot, Voets (1979) ựã dùng 7 chủng VSV phân giải xenluloza ựể phân hủy xenlophan. Aspergillus.sp, Penicillium.sp, 2 loài Chactamium, 1 loài
Sderotium roflssi, 2 loài xạ khuẩn Streptomyces. Xenlophan là chất không tan trong tất cả dung môi hữu cơ, chứa 10% nitroxenluloza và clorua polivinyliden, 90% xenlophan (trong ựó 70% là xenluloza). Tác giả nhận thấy: nếu ựể từng VSV tác dụng thì sự phân giải hầu như không diễn ra, còn khi hỗn hợp các chủng nói trên thì sự phân giải xenluloza mới diễn rạ Khi dùng 7 chủng thì sau 100 ngày, 85% xenlopha bị phân hủy, sản phẩm cuối cùng dùng làm phân bón gồm có: 30% protein, 60% ựường hòa tan, 10% các gốc còn lại [38].
Tại New Delhi Ờ Ấn độ, từ năm 1985 ựến 1987, Gaur và Bhardwaj ựã phân lập và tuyển chọn ựược rất nhiều chủng VSV có khả năng phân hủy xenluloza và lignin. Sau ựó, Gaur ựã sử dụng các chủng nấm Trichurus, Spiralis, Trichoderma viride, Paecilomyces fusisporus, Aspergillus sp, ựể ựưa vào ựống ủ và kết quả cho thấy: hàm lượng cacbon hữu cơ giảm từ 48% xuống 25% trong vòng một tháng ựầu tiên của quá trình ủ; và chỉ trong 8 ựến 10 tuần rơm rạ ựã phân hủy hoàn thành một loại phân hữu cơ có chất lượng tốt. Trong phân này chứa khoảng 1,7% N, tỉ lệ C/N là 12:3 [24].
Ở Trung Quốc cũng có rất nhiều nghiên cứu về việc phân lập VSV và ứng dụng trong xử lý phế thải hữu cơ. Năm 2005 WenỜJing Lu và cs. ựã phân lập ựược 5 chủng vi khuẩn ưa ấm phân giải xenluloza cao từ phế thải rau quả và thân lá hoa thuộc giống Bacillus, Halobacillus, Aeromicroblum, Brevibacterium [57]. Khi ứng dụng các chủng VSV này ựể ủ phế phụ phẩm rau quả và thân lá hoa cho thấy: bổ sung 1% các chủng VSV vào ựống ủ ựã làm tăng quá trình phân hủy sinh học các nguyên liệu lên 23,64% so với ựống ủ không bổ sung thêm VSV, do ựó, rút ngắn thời gian ủ và tăng chất lượng của phân ủ [28,40].
Ở Cuba, nghiên cứu thành công trong phạm vi thắ nghiệm sử dụng một số loài vi khuẩn có khả năng phân giải xenluloza thuộc giống Cellulomonas ựể chế biến thành chế phẩm có sinh khối vi khuẩn giàu protein và giàu vitamin ((Osmanetal, (1972 - 1974)).
Năm 1980, Teruo Higa Ờ Trường đại học Tổng hợp Ruykuya Okinawa Ờ Nhật Bản ựã phân lập, tuyển chọn ra một hỗn hợp các VSV có ắch thuộc nhóm yếm khắ và hiếu khắ gồm: vi khuẩn quang hợp, nấm men, vi khuẩn lactic, xạ khuẩn, nấm lên men và chế tạo ra một chế phẩm VSV hữu hiệu ỜEM. EM ựã ựược chứng minh là có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của ựời sống và sản xuất như: trong trồng trọt, chăn nuôi, trong bảo vệ môi trường. Khi sử dụng EM ựể xử lý rác cho thấy làm giảm mùi hôi thối của quá trình phân hủy, rút ngắn thời gian xử lý xuống còn 30 Ờ 40 ngày và góp phần nâng cao chất lượng của phân ủ [27].
Hiện nay, các nước trên thế giới rất quan tâm ựến việc xử lý ô nhiễm môi trường, ựồng thời có rất nhiều loại chế phẩm xenlulaza dùng trong xử lý phế thải và sản xuất phân bón sinh học xuất hiện.
Từ năm 2005, chắnh phủ Hồng Kông ựã thành lập dự án quản lý phế thải rắn giai ựoạn 2005Ờ2014 với tiêu chắ: dùng lại; tái sử dụng và tái chế; giảm thiểụ Ở Pháp, người ta sản xuất nước uống sạch từ nước bị ô nhiễm, trong ựó sử dụng khu hệ VSV trong nước thải ựể xử lý các chất hữu cơ.
Ở Nga, có nhiều nhà máy xử lý rác, vừa thu hồi kim loại nhờ máy móc, vừa sản xuất ra phân bón hữu cơ thông qua các loại VSV phân giải các chất hữu cơ. Một loại chế phẩm xenlulaza ở Nga là chế phẩm "Cellolignorin" ựược nuôi cấy từ Trichoderma lignorum ựã sấy khô ựến ựộ ẩm 13%, chứa từ 1 ựến 50 ựơn vị xenlulaza trên 1g. Ngoài các enzym C1, Cx, còn có cả hemixenlulaza, pectinaza và xylanazạ
Chế phẩm "Biosin" của Mỹ ựược sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt Aspergillus oryzae chứa 26 enzym khác nhau trong ựó có xenlulaza, amylaza, proteaza, pectinazạ
Nhìn chung, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật thì các nước trên thế giới ựã phân lập tuyển chọn ựược rất nhiều giống VSV có khả năng phân hủy phế thải hữu cơ. Các kết quả nghiên cứu ựều cho thấy rằng, việc bổ sung VSV vào ựống ủ phế thải hữu cơ ựã rút ngắn thời gian ủ, làm giảm thể tắch và tăng hàm lượng dinh dưỡng của ựống ủ, do ựó, góp phần bảo vệ môi trường. Sau ựây là một số kết quả nghiên cứu về việc sử dụng VSV trong xử lý phế thải hữu cơ ở Việt Nam.
2.4.2. Nghiên cứu ở Việt Nam
Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng 80% dân số làm nghề nông, do vậy, phế thải nông nghiệp rất lớn và thắch hợp cho việc làm phân ủ. Có nhiều phương pháp làm phân ủ có thể áp dụng, từ phương pháp ủ ựống tĩnh ựơn giản nhất ựến hệ thống lên men trong các thiết bị phức tạp. Việt Nam có khắ hậu nóng ẩm nên các quá trình phân hủy phế thải xảy ra mạnh mẽ, vì thế việc xử lý phế thải làm phân ủ là biện pháp thắch hợp. Tuy nhiên, việc xử lý phế thải ở Việt Nam gặp một số khó khăn: vốn ựầu tư cho xử lý phế thải còn thiếu thốn; ựòi hỏi phải có các biện pháp kĩ thuật ựơn giản, dễ vận hành, dễ bảo quản và sửa chữa; ý thức người dân chưa caọ..
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công VSV trong việc xử lý rác thải, phế thải hữu cơ. Trong ựó, các ựề tài cấp Nhà nước KHCNỜ02Ờ04, cấp Bộ B99Ờ32Ờ46, B2001Ờ32Ờ09 và các nghiên cứu khác về xử lý phế thải hữu cơ như: lá, bã mắa, vỏ thải cà phê, rác thải nông nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học ựã khẳng ựịnh VSV bổ sung vào các ựống ủ phế thải hữu cơ góp phần rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân ủ.
2.4.2.1. Xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp
Phạm Văn Ty và cộng sự. ựã phân lập ựược hàng trăm chủng VSV có khả năng phân giải xenluloza, hemixenluloza, lignin. Xây dựng ựược quy trình sản xuất chế phẩm VSV phân giải chất hữu cơ ựạt huy chương vàng Hội chợ triển lãm Kinh tế Kĩ thuật toàn quốc năm 1987. Kết quả thử nghiệm cho thấy chế phẩm ựã rút ngắn thời gian ủ xuống còn 45Ờ60 ngày thay vì 6 tháng ựến 1 năm ủ trong ựiều kiện tự nhiên [12].
đề tài cấp Nhà nước KHCN 02Ờ04 (1998) ựã phân lập ựược 585 chủng xạ khuẩn, 327 chủng vi khuẩn và 58 chủng nấm sợi có khả năng phân giải CMC. Trong ựó tuyển chọn ựược một số chủng có hoạt lực cao gồm: Streptomyces gougero, Streptomyces macrosporreus, Cellulomonas sp., Corynebacterium sp., Aspergillus japonicus, Ạ Unilateralis Thrower. Các chủng lựa chọn có khả năng sinh tổng hợp xenlluaza hoạt lực cao, tổng hợp các enzym ngoại bào như: amylaza, proteaza, pectinazạ..[13].
Năm 2001, Lê Văn Nhương ựã phân lập tuyển chọn ựược 11 chủng nấm sợi, 7 chủng vi khuẩn, 6 chủng xạ khuẩn có hoạt lực cao xenllulaza caọ đã xác ựịnh khi các VSV này ựược phối trộn với nhau theo một tỉ lệ thắch hợp sẽ cho hiệu suất phân giải cao nhất, ựã tạo ra ựược 3 bộ phối trộn các chủng VSV thắch ứng với phân giải lá mắa, rác nông thôn và vỏ cà phê. Khi xử lý rác thải nông thôn bằng EMUNI, ựảm bảo ựộ ẩm 50Ờ60%, 7 ngày ựảo trộn một lần thì sẽ cho hiệu quả xử lý nhanh nhất [6].
Năm 2004, Nguyễn Xuân Thành và cộng sự. ựã nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ và phế thải công nghiệp bằng VSV bón cho cây trồng. Kết quả cho thấy: xử lý phế thải bằng chế phẩm VSV hạn chế mùi hôi; rút ngắn thời gian ủ xuống
còn 45 Ờ 60 ngày; phân hữu cơ VSV chế biến từ rác thải và phế thải hữu cơ ựạt tiêu chuẩn quốc gia TCVN 134BỜ1996; phân bón sản xuất ra ựược thử nghiệm trên cây ựậu tương ựạt kết quả tăng năng suất từ 9Ờ15%; ựề tài có nhiều ý nghĩa kinh tế, văn hóa xã hội và môi trường.
Nguyễn Xuân Thành và cộng sự. nghiên cứu thành công ựề tài khoa học cấp Bộ B2004Ờ32Ờ66 "Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm VSV xử lý tàn dư thực vật trên ựồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng". đề tài ựã phân lập ựược 8 chủng VSV ựể làm giống sản xuất chế phẩm VSV. đã xây dựng ựược quy trình sản xuất chế phẩm VSV, chế phẩm vi sinh ựạt tiêu chuẩn quốc gia TCVN 134B Ờ 1996. đã xây dựng ựược quy trình xử lý tàn dư thực vật bằng chế phẩm VSV tại nông hộ với thời gian từ 30 Ờ 60 ngày ủ phụ thuộc vào từng nhóm cây trồng khác nhau, phế thải sau ủ có hàm lượng mùn, hàm lượng dinh dưỡng tăng... có thể làm phân bón hữu cơ tại chỗ cho các loại cây trồng. Tắnh trung bình trong một vụ, lượng tàn dư thực vật ựể lại trên ựồng ruộng là 28,17 tấn/ha, nếu ựem toàn bộ ựi xử lý bằng chế phẩm VSV, thì sẽ cho ra ựược 8,1 tấn phân hữu cơ. Lãi suất mang lại cho nông hộ là 718.000 ựồng/ha [9].
Năm 2001, Lý Kim Bảng và cộng sự. ở viện Khoa học Công nghệ Việt Nam ựã nghiên cứu thành công chế phẩm VIXURA và công nghệ xử lý rơm rạ ựem lại hiệu quả kinh tế, xã hội rất caọ Chế phẩm VIXURA chứa 12Ờ15 chủng VSV ựược phân lập tại Việt Nam, có khả năng sinh ra các enzym khác nhau ựể phân hủy chất hữu cơ trong rác thải và rơm rạ, ựồng thời tăng khả năng ựồng hóa dinh dưỡng, khả năng chống chịu sâu bệnh của cây trồng. Tàn dư cây lúa sau thu hoạch ựược gom thành từng ựống; rơm rạ ựược xếp thành từng lớp có rắc xen kẽ phân chuồng, phân NPK và chế phẩm VIXURA, chiều cao mỗi ựống ủ từ 1,5Ờ2m, phủ kắn bằng nilon, có một lỗ nhỏ ựể tưới nước, ựống ủ ựược tưới ẩm thường xuyên. Sau 5Ờ7 ngày, nhiệt ựộ ựống ủ tăng lên 70Ờ800C, ựống ủ xẹp xuống, rơm rạ mềm ựị Sau 25Ờ30 ngày, nhiệt ựộ ựống ủ giảm dần, rơm rạ trong ựống ủ mềm hết, chuyển sang màu ựen và trở thành một loại phân bón hữu cơ rất tốt cho ựồng ruộng [1].
Năm 2003, Lý Kim Bảng ựã nghiên cứu "Hiệu quả sử dụng chế phẩm Micromix 3 trong xử lý rác thải bằng phương pháp ủ hiếu khắ tại nhà máy chế
biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ". Trong thắ nghiệm, rác ựược cho vào các bể lên men có dung tắch 150m3, bể ựối chứng và bể thắ nghiệm ựược bổ sung 8kg ựạm ure, 16kg rỉ ựường, riêng bể thắ nghiệm ựược bổ sung thêm 30kg chế phẩm Micromix 3. Kết quả cho thấy: xử lý rác thải bằng chế phẩm Micromix 3 ựã rút ngắn thời gian ủ từ 50 ngày xuống còn 40 ngày, hàm lượng mùn tinh tăng hơn 50% so với ựối chứng. Trước ựây, mỗi tháng nhà máy ựã xử lý ựược 18 bể ủ/tháng, do ựó cũng làm tăng nguồn thu nhập hàng tháng cho công ty [2].
Phan Bá Học (2007) trong nghiên cứu về ỘỨng dụng chế phẩm VSV xử lý tàn dư thực vật trên ựồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng trên ựất phù sa sông HồngỢ ựã có kết luận: Cứ 1 tấn rơm rạ ủ thì cho ra 0,2Ờ0,25 tấn phân hữu cơ; 1 tấn thân và lá ngô sau khi ủ cho ra 0,3 Ờ 0,33 tấn phân hữu cơ; 1 tấn thân và lá khoai tây sau khi ủ cho 0,2 tấn phân hữu cơ. Phân hữu cơ chế biến từ tàn dư thực vật khi bón cho cây rau cho các kết quả sau: đối với cây cải bắp, năng suất khi bón phân khoáng kết hợp với 18 tấn phân chuồng/ha tăng thêm 3,9 tấn/ha, khi bón phân khoáng kết hợp với 18 tấn phân hữu cơ tái chế/ha tăng thêm 6,6 tấn/ha so với ựối chứng chỉ bón phân khoáng. Hiệu quả kinh tế khi bón phân hữu cơ tái chế tăng thêm 3,12 triệu ựồng/ha, khi bón phân chuồng tăng 0,96 triệu ựồng/ha so với ựối chứng. đối với súp lơ, năng suất, hiệu quả khi bón phân hữu cơ tái chế kết hợp với phân khoáng so với ựối chứng tăng thêm 4,9 tấn/ha và tăng 5,55 triệu ựồng/ha [9].
Năm 2010, Lưu Hồng Mẫn và cộng sự. ở Viện Lúa ựồng bằng sông Cửu Long ựã sử dụng nấm Trichoderma, ựây là nhóm nấm vừa có khả năng phân hủy rơm rạ nhanh, vừa có khả năng hạn chế ựược sự phát triển của nấm bệnh khô vằn tồn lưu trong rơm rạ, ựể sản xuất chế phẩm sinh học xử lý rơm rạ và tạo nguồn phân hữu cơ cho ựất. Nghiên cứu cho thấy, nếu sử dụng 10kg chế phẩm cho 1ha rơm rạ sau khi thu hoạch, thì khoảng 5 Ờ 6 tuần sẽ tạo ựược khoảng 6 tấn phân hữu cơ tại chỗ. Khi bón toàn bộ số phân hữu cơ này ngay vụ ựầu tiên sẽ tiết kiệm ựược 40% lượng phân NPK/hạ Nếu bón liên tục khoảng 10 vụ lúa có thể tiết kiệm ựược 80% lượng phân NPK/hạ Lợi nhuận thu ựược ở công thức chỉ bón phân khoáng là 1.829.000 ựồng/ha, ở công thức bón phân kết hợp giữa phân khoáng và phân hữu cơ tái chế là 2.475.000 ựồng/hạ Như vậy,
sử dụng phân hữu cơ từ rơm rạ không những sản lượng lúa vẫn ựược ựảm bảo mà còn giảm số lượng phân hóa học, giúp hạn chế ô nhiễm môi trường, dần trả lại ựộ phì cho ựất thông qua việc cung cấp chất mùn hữu cơ trong quá trình sản xuất lúạ Chế phẩm VSV phân hủy rơm rạ ựược nghiên cứu và sản xuất thành hai dạng: dạng xử lý trực tiếp vào rơm rạ và dạng hòa tan trong nước tưới hoặc phun trực tiếp vào rơm rạ [10].
2.4.2.2. Xử lý vỏ cà phê làm phân hữu cơ sinh học
đề tài cấp Nhà nước KHCN 02Ờ04 (1998) của Lê Văn Nhương ựã xử lý phế thải cà phê theo 3 kiểu: (1) Ủ thành ựống lớn có vách ngăn ở ngoài trời, phun chế phẩm VSV; (2) Xử lý trong các hố ủ có vách ngăn ở trong nhà, phun chế phẩm VSV; (3) đối chứng (tự nhiên ngoài trời không phun chế phẩm VSV).
Kết quả cho thấy: Thời gian mùn hóa ựược 80% trong trường hợp (2) là nhanh nhất sau 3 tháng, trường hợp (1) là sau 4 tháng, trường hợp (3) phải sau 1 năm. Sau khi ủ vỏ cà phê 3Ờ4 tháng, ựem phối trộn với NPK, vi lượng và VSV