Cải tạo cơ cấu
Quân bình độ pH trong đất. Tạo ra sự màu mỡ trong đất. Duy trì độ ẩm cho đất.
2.1.6. Những lợi ích và hạn chế của quá trình làm compost 2.1.6.1. Lợi ích của quá trình làm compost
- Ổn định chất thải: Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình làm phân hữu
cơ sẽ chuyển hóa chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất và nước.
- Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt độ của chất thải sinh ra từ
quá trình phân hủy sinh vật có thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh, virut và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này duy trì ít nhất một ngày. Do đó, các sản phẩm của quá trình làm phân hữu cơ có thể thải bỏ trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất.
- Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình làm phân hữu cơ, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3-, PO43- thích hợp cho cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến phân từ CTR hữu cơ bổ sung dinh dưỡng cho đất, có khả năng làm giảm sự thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu dưới dạng không tan. Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn.
- Làm khô bùn: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80÷95% nước,
do đó chi phí thu gom, vận chuyển và thải bỏ cao. Làm khô bùn trong quá trình ủ phân là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn.
- Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: Với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ
hấp thụ và chủng loại VSV đa dạng, phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh trên cây trồng. Đối với các loại phân hóa học khác cây trồng chỉ hấp thu được một phần chất dinh dưỡng nhưng đối với phân hữu cơ cây trồng có khả năng hấp thụ hầu hết các chất dinh dưỡng, đồng thời cây trồng phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao. Ứng dụng phân hữu cơ trồng cây sầu rêng do trung tâm nghiên cứu cây Ăn Qủa Miền Đông Nam Bộ thực hiện cho thấy chỉ số bệnh Phytophthora trên cây Sầu Riêng giảm đáng kể sau 2÷3 năm bón phân hữu cơ là một ví dụ điển hình.
- Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân hữu cơ không thỏa mãn yêu cầu. - Do đặc tính của chất hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian, khí hậu và phương pháp thực hiện, nên tính chất của sản phẩm cũng khác nhau. Bản chất vật liệu làm phân thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong đống phân không đồng đều. Do đó, khả năng làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh trong phân cũng không hoàn toàn.
- Qúa trình làm phân hữu cơ thường tạo mùi hôi, gây mất mỹ quan… 2.1.7. Một số phương pháp ủ compost trên thế giới
2.1.7.1. Phương pháp ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ.
Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật độ dày như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây). Chiều rộng ủ thay đổi từ 1,5÷6m.
Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt…Các luống phân thường xuyên được xáo trộn theo định kỳ nhằm trộn điều CTR trong luống phân, trộn điều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng. Các thiết bị sử dụng được xác định theo hình dạng thực tế của luống ủ.
Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ. Luống ủ với các nguyên liệu nhẹ như lá cây có tốc độ thoáng khí lớn hơn tốc độ thoáng khí của luống ủ với nguyên liệu phân. Nếu luống ủ quá lớn, các vùng ky khí có thể xuất hiện ở khu vực trung tâm, điều này sẽ tạo ra mùi khi luống ủ được đảo trộn. Ngược lại, các luống ủ nhỏ sẽ mất nhiệt quá nhanh và không thể đạt được nhiệt độ đủ lớn để diệt vi sinh vật gây bệnh và bay hơi ẩm.
Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đống ủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng. Đảo trộn sẽ làm xáo trộn các vật liệu bên trong và bên ngoài đống ủ. Điều này sẽ làm cho tất cả các vật liệu được tiếp xúc với không khí phía bên ngoài và nhiệt độ cao phía bên trong của đống ủ. Bằng cách này, tất cả các vật liệu sẽ được phân hủy với tốc độ như nhau và các
VSV gây bệnh, ấu trùng của côn trùng có cánh sẽ bị tiêu diệt, thêm vào đó, đảo trộn sẽ xé nhỏ các phân tử rác để gia tăng diện tích bề mặt và các vật liệu được trộn lẫn vào nhau.
Ưu điểm
Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều.
Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức.
Kỹ thuật đơn giản. Nhược điểm
Cần nhiều nhân công. Thời gian ủ dài (3÷6) tháng.
Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh.
Xáo trộn luống ủ thường xuyên gây thất thoát nitơ và gây mùi.
Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ.
Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại vật liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương pháp khác.
Diện tích đất cần thiết lớn.
2.1.7.2. Phương pháp ủ phân theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức. bức.
Trong trường hợp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Không khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí. Chiều cao luống hay đống ủ khoảng 2÷2,5m.
Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường được trang bị một máy thổi khí. Lượng không khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu oxy cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ.
Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3÷5 tuần. Phần mùn sau khi ủ được đem đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao.
Trong một vài trường hợp, những vật có kích thước lớn, độ ẩm thấp như mạc cưa, gỗ vụn được thêm vào để kiếm soát độ ẩm của khối ủ ở mức tối ưu.
Ưu điếm
Dễ kiểm soát khu vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ oxy trong luống ủ.
Giảm mùi hôi và mầm bệnh. Thời gian ủ ngắn (3÷6 tuần)
Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động, do đó nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ.
Nhược điểm
Hệ thống phân phối khí dễ bị tắc nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên. Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí, nên chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động.
2.1.7.3. Phương pháp ủ trong container
Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container hoặc thùng kín, túi đựng hay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này. Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay.
Trong bể di chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ. Vật liệu ủ được duy chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ.
Trong container thổi khí, vật liệu được chứa trong các loại container khác nhau như thùng chứa CTR hay túi polyethylene… Thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho phương pháp ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa quá trình ủ, vật liệu có thể được lấy ra và xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vào container lại.
Còn đối với loại thùng quay, vật liệu ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang kèm theo thổi khí cưỡng bức.
- Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết.
- Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn. - Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời.
- Nhu cầu diện tích nhỏ hơn so với các phương pháp khác. - Chất lượng phân tốt hơn.
Nhược điểm - Vốn đầu tư cao.
- Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao. - Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao. - Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao.
2.1.8. Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 2.1.8.1. Hệ thống Composting Lema 2.1.8.1. Hệ thống Composting Lema
Hệ thống làm phân hữu cơ Lema là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sáng chế độc quyền. Công nghệ Lema sử dụng các túi lớn có hàm lượng polyethylene thấp để chứa và bảo vệ CTR hữu cơ, nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học tự nhiên, để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao, khí sẽ được thổi vào trong các bao chứa liên tục. Với hệ thống Lema, các khâu từ xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn thành phẩm hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được luôn có sự kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo độ tin cậy từ giai đoạn thiết kế quy trình đến chất lượng thiết bị.
Hình 2.3: Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema 2.1.8.2. Công nghệ Compost Steinmueller – Đức
Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần hữu cơ từ rác thành phân vi sinh.
Công nghệ sản xuất compost Steinmueller dựa trên quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ dưới tác dụng của VSV. Quy trình công nghệ như hình 2.4.
Hình 2.4: Quy trình công nghệ compost Steinmueller
Hình 2.5: Cây cà chua
2.2.1. Giới thiệu
2.2.1.1.Tên Cây cà chua có tên tiếng Anh là tomato.
Giới : Plantae Phân giới : Tracheobionta
Ngành : Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Phân lớp : Asteridae Bộ : Solanales Họ : Solanaceae Chi : Solanum Loài : S. lycopersicum 2.2.1.2. Nguồn gốc
Cà chua là một loại thực vật dễ trồng. Thường thì có màu đỏ, cà chua chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như vitamin A và C, potassium, chất đạm, chất xơ và
lycopene. Cà chua có nguồn gốc từ các vùng Tây Nam Châu Mỹ trên đất Peru, Ecuado, Bolivia ngày nay. Ở Peru cà chua dại mọc trên núi, lá cà chua có lớp lông mịn và trên lông có tiết ra một chất có mùi rất khó chịu.
Người đầu tiên có công thuần hóa cây cà chua là người Azotech – thổ dân Mexicô. Đến đầu thế kỷ16, cây cà chua được trồng phổ biến ở miền Nam Mexico mà người Azotech gọi là Xitomalt.
Năm 1985 đoàn thám hiểm Tây Ban Nha do Herman Cortes dẫn đầu đi khảo sát vùng châu MỸ,
Năm 1532 sau khi chinh phục vùng Mexicô người Tây Ban Nha mới bắt đầu tiếp xúc với cây này và họ sử dụng loài này để làm cảnh.
Năm 1554 cà chua bắt đầu được trồng ở Ý. Người Ý gọi trái cà chua là “Quả táo ái tình” do màu sắc của nó đẹp.
Đến năm 1570 cà chua bắt đầu được trồng nhiều ở Miền Bắc Châu Âu. Đến cuối thế kỷ 16 nhiều vùng châu Âu vẫn xem cà chua là quả có độc không ăn được mà chỉ dùng để làm cảnh. Người Pháp cũng gọi cà chua “Quả táo ái tình”. Người Anh bắt đầu trồng cây cà chua vào 1590, do một công tước Anh đi thám hiểm ở vùng Nam Mỹ thấy cây cà chua có lá xanh quả đỏ đẹp nên mang về trồng làm cảnh.
Năm 1728 giáo sư Richard Bradlley vẫn cho rằng cà chua là có độc. Mãi đến 24 năm sau người Anh mới bắt đầu biết ăn cà chua căn cứ vào thông tin trong quyển “Thực vật từ điển” bằng tiếng Đức xuất bản vào 1811 có viết. “Người châu Âu dùng cà chua làm thực phẩm vào giữa thế kỷ 18”. Từ đó họ bắt đầu chọn lọc và lai tạo giống cà chua.
Đến năm 1863 người châu Âu đã tạo ra được 23 loại giống cà chua. Đến cuối thế kỷ 19 tăng lên mấy trăm loại giống, những giống cà chua tốt được bán rất đắt. Năm 1719 nhà thực vật học người Đức Joseh Pitton de Tourmefort trong cuốn “Dược Thảo Đại Toàn” đã xếp cà chua vào họ cà.
Năm 1754 nhà thực vật học người Anh, ông Philip Miller đã xếp cà chua cùng với ớt, khoai tây và thuốc lá thuộc một loại giống lớn là cà. Cà chua là một chi độc lập trong tộc lớn đó.
Trải qua nhiều thế kỷ tranh luận cho đến đầu thế kỷ 20 các nhà phân loại học
thế giới mới chấp nhận giả thiết của Miller và đặt tên khoa học là Lycopersium
Esculentum Mill.
2.2.1.3. Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam và thế giới a. Việt Nam a. Việt Nam
Cà chua du nhập vào Việt Nam trên 100 năm nay, có thể là do nhập từ nước ngoài vào. Ban đầu cây cà chua trái có múi, quả hồng, thường được gọi là cà chua tây. Đầu thế kỷ 20 cà chua tây mới được trồng phổ biến ở Việt Nam. Diện tích trồng cà chua việt nam hiện nay từ 12 – 13 ngàn ha. Cà chua được trồng chủ yếu ờ đồng bằng sông Hồng và các vùng ven thành phố, khu vực miền núi cũng có trồng nhưng với diện tích ít. Cà chua ở nước ta chủ yếu trồng vào vụ đông xuân.
b. Thế giới
Cà chua được trồng phổ biến ở Trung Quốc và các nước Đông Nam Á vào thế kỷ thứ 17. Diện tích trồng hàng năm trên thế giới khoảng 2.7 triệu hecta trong đó khoảng 80 – 85% dùng để ăn tươi, lượng cà chua dùng để chế biến khoảng 68 triệu tấn/năm.
2.2.2. Thành phần hóa học của quả cà chua 2.2.2.1. Cấu tạo quả cà chua
Quả cà chua bao gồm một lớp vỏ mỏng, thịt quả, dịch quả và những ngăn đựng thịt. Ở trong ngăn đựng thịt có phủ một lớp chất nhờn keo và chất đó rất giàu dinh dưỡng.
Những vách của các ngăn hạt trong và ngoài gọi là thịt quả. Số lượng ngăn có thể từ 2 – 20 ngăn trong một quả tùy vào từng loại cà chua, số ngăn nhiều thì thịt quả giảm.
Hình 2.6: Cấu tạo quả cà chua
2.2.2.2. Thành phần hóa học
- Chất đạm: Chất đạm là thành phần chủ yếu để duy trì sự sống cho con người. Mỗi ngày mỗi người cần 60 – 70g chất đạm. Nếu ăn nhiều đạm động vật sẽ tăng vấn đề vế bệnh đường ruột, 100g thịt bò chứa 20g đạm trong khi đó trong cà chua chỉ chứa 0.9g chất đạm, do đó ăn cà chua một phần giúp cân bằng lượng đạm trong cơ