- Cellulose là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất. Cellulose thường có mặt ở các dạng sau:
+ Phế liệu nông nghiệp: rơm rạ, lá cây, vỏ lạc, vỏ trấu, vỏ thân ngô…
+ Phế liệu công nghiệp thực phẩm: vỏ và xơ quả, bã mía, bã cà phê, bã sắn…
+ Phế liệu công nghiệp chế biến gỗ: rễ cây, mùn cưa, gỗ vụn… + Các chất thải gia đình: rác, giấy các loại…
- Các loài vi sinh vật phân giải cellulose như: Cytophaga,
Cellulomonas, giống Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium, Actinomices, trichoderma…
Hình 2.9: C.Tetani C. difficile
- Trong điều kiện thoáng khí cellulose có thể bị phân giải dưới tác dụng của nhiều vi sinh vật hiếu khí.
- Vi sinh vật kị khí có khả năng tham gia tích cực vào quá trình phân giải cellulose.
- Có khả năng tiết ra enzyme cellulaza để phân giải celluloza. - Góp phần quan trọng trong việc nâng cao độ phì nhiêu của đất. 2.7 Vai trò của vi sinh vật đối với cây trồng [12]
- Sự tác động trực tiếp của VSV đến cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hóa hoặc chuyển hóa các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hóa vật chất của VSV như: quá trình cố định Nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylenv.v…Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy động và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường.
- Tác động gián tiếp đến sinh trưởng của cây trồng, xảy ra khi các chủng VSV có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các VSV bất lợi đối với thực vật. Trong đó các VSV có thể cạnh tranh dinh dưỡng với VSV bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hòa, phân hủy, chuyển hóa các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các VSV bất lợi.
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ VI SINH 3.1 Các nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh [3]
- Rác thải hữu cơ: các loại rác thải hữu cơ có thể phân hủy được. - Than bùn đã được hoạt hóa: bùn có ở khắp nơi: cống, rãnh, mương, hồ…
- Phế phẩm nông nghiệp - công nghiệp: rác phế thải có nguồn gốc từ thực vật: lá cây, vỏ của các loại lương thực như vỏ dừa, vỏ trấu, vỏ cà phê, phân chuồng,…, rỉ đường, phế thải của các quy trình sản xuất công nghệp: sản xuất bia, thức ăn gia súc, thực phẩm…
- Quặng apatit hay photphoric nghiền nhỏ.
Hình 3.1: Quặng Apatit
Hình 3.2: Quặng Phosphoric - Chế phẩm sinh học.
3.2 Sơ đồ quy trình sản xuất chung: [23] 3.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất:
Sơ đồ 3.3: Quy trình sản xuất chung phân HCVS
3.2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất - Các phế thải hữu cơ được cắt ngắn. - Các phế thải hữu cơ được cắt ngắn.
- Làm ẩm và đưa vào các hố ủ có bổ sung ure, lân supe cho 1 nguyên liệu và sinh khối vi sinh vật.
- Sau 10 ngày nuôi cấy được hòa vào nước và trộn đều với khối nguyên liệu.
- Sau đó khi nhiệt độ khối ủ ổn định ở mức 300C người ta bổ sung chế phẩm vi sinh vật có ích khác vào khối ủ. Đó là vi sinh vật cố định Nitơ
(Azobacteria), vi khuẩn nấm hoặc nấm sợi phân giải phosphate khó tan (Bacillus polymixa, Pseudomonas,…). Ngoài ra có thể bổ sung 1% quặng
Phosphate hoặc bổ sung NPK vi lượng vào khối ủ cùng với sinh khối vi sinh Dinh dưỡng
Nguyên liệu hữu cơ
Xử lý sơ bộ
Cơ chất hữu cơ
Men ủ vi sinh vật Phối trộn, ủ
Phối trộn Chế phẩm VSV
Kiểm tra chất Bổ sung thêm NPK,
vi lượng ( theo nhu cầu)
Phân hữu cơ vi sinh
Dưới 500
vật. Để đảm bảo oxy hóa cho vi sinh vật hoạt động để quá trình chế biến được nhanh chóng nên đảo trộn khối ủ 20 ngày 1 lần.
- Thời gian chế biến khoảng 1 - 4 tháng tùy thành phần của loại nguyên liệu. Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh dạng này không chỉ có hàm lượng mùn tổng số mà còn có hàm lượng Nitơ tổng số cao hơn loại phân hữu cơ chế biến bằng phương chế biến 40 - 45%.
3.3 Chế phẩm sinh học [2], [4], [21]
3.3.1 Giới thiệu
- Chế phẩm sinh học là tập hợp nhiều VSV hữu hiệu đã được
nghiên cứu và tuyển chọn như: Bacillus, Lactobacillus, Streptomyces,
Aspergillus…
vi sinh vật phân giải mạnh chất hữu cơ, VSV chất kháng sinh, VSV chất ức
chế và tiêu diệt vi sinh vật gây hại.
- Một gam chế phẩm chứa trên một tỉ vi sinh vật có tác dụng phân giải rác thải, phế thải nông nghiệp, mùn bã hữu cơ, phân bắc, phân giải nhanh chất thải hữu cơ, phân chuồng làm phân bón hữu cơ vi sinh.
- Làm giảm tối đa mùi hôi thối trong nước thải, thúc đẩy nhanh quá trình làm sạch nước thải.
- Hạn chế mầm bệnh có hại trong chất thải.
- Nhiều chế phẩm vi sinh làm phân bón được sản xuất theo nhiều hướng khác nhau, nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, công nghệ. Thành phần vi sinh vật trong các chế phẩm làm phân hữu cơ ở mỗi cơ sở sản xuất khác nhau. Có hai dạng chế phẩm chủ yếu là chế phẩm nấm (ít phổ biến hơn do khó bảo quản và dễ bị nhiễm tạp) và các chế phẩm vi khuẩn rất phổ biến trên thị trường.
- Các chế phẩm vi khuẩn được sản xuất theo nhiều dạng với những ưu nhược điểm khác nhau: dạng trên môi trường thạch, dạng dịch thể, dạng
khô, dạng đông khô, nhưng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới là dạng bột chất mang. VSV được tẩm vào chất mang, cư ngụ và được bảo vệ chức năng chuyên tính cho đến khi sử dụng.
- Nguồn chất mang có thể dùng là than bùn, bã mía, bột cellulose hoặc rác thải hữu cơ nghiền (Đông Nam Á), hoặc bentonit với bột cá (Ấn Độ), còn ở Mỹ hiện nay sử dụng bột Polyacrylamit. Việt Nam đang sử dụng các chất mang phổ biến là than bùn, mùn mía, cám trấu,… Trên thế giới, một số chế phẩm VSV đang được sử dụng phổ biến và hiệu quả.
3.3.2 Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học
Sơ đồ 3.4: Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học Lên men giống cấp 1,2,3
Chế phẩm VSV Sinh khối
VSV
Giống gốc Chủng VSV
Kiểm tra hoạt tính, điều kiện lên men tối ưu
Xử lý sinh khối VSV sau khi lên men
Sinh khối VSV đậm đặc
Xử lý sinh khối VSV đậm đặc
Chế phẩm vi sinh vật
Kiểm tra chất lượng
Đóng bao Nhân giống
3.3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất chế phẩm sinh học
Tuyển chọn, hoạt hóa và bảo quản các chủng giống gốc vi sinh vật.
- Tinh sạch giống gốc: cấy zích zắc các chủng trên môi trường đĩa petri thích hợp của từng chủng cho vào tủ ấm bật ở nhiệt độ thích hợp.
+ Môi trường đối với chủng VSV cố định đạm: sử dụng cơ chất nghèo Nitơ, bổ sung glucose.
+ Môi trường đối với chủng VSV phân giải lân: chứa nguồn Phosphor duy nhất là Ca3(PO4)2 hoặc lecitin.
+ Môi trường đối với chủng VSV phân giải cellulose: chứa nguồn cacbon duy nhất là celluloza tự nhiên.
- Sau 2 - 4 ngày chon đĩa petri có mọc khuẩn lạc đều, tách biệt và không bị nhiễm được cấy vào ống nghiệm chứa môi trường giữ giống và cho vào tủ ấm ở nhiệt độ thích hợp sau 5 - 7 ngày.
- Sau một tháng sản xuất thì tiến hành hoạt hóa lại giống gốc để đảm bảo hoạt tính của giống gốc ổn định: cấy gạt giống gốc đã pha loãng trên môi trường hoạt hóa giống thích hợp của từng chủng cho vào tủ ấm bật ở nhiệt độ thích hợp.
- Sau 2 - 4 ngày chọn đĩa petri có mọc khuẩn lạc đều, tách biệt và không bị nhiễm thuốc.
- Chọn khuẩn lạc có hoạt tính cao nhất để cấy tinh sạch và giữ giống.
- Bảo quản giống: bảo quản bằng lạnh thường giữ giống trong 6 tháng và bảo quản lạnh sâu giữ giống được 2 năm.
Nhân giống
- Nhân giống cấp 1: Cấy các chủng giống từ ống nghiệm vào bình tam giác chứa môi trường riêng cho từng chủng
- Nuôi cấy lắc 220 vòng/phút ở nhiệt độ thích hợp. Sau 24 giờ nuôi cấy thu được giống cấp 1.
- Nhân giống cấp 2: Cấy các chủng giống cấp 1 từ bình tam giác vào nồi lên men chứa môi trường riêng cho từng chủng, lên men khuấy 220 vòng/phút ở nhiệt độ thích hợp và có thổi khí.
- Sau 24 giờ nuôi cấy thu được giống cấp 2.
Lên men
Lên men xốp: Trộn dịch lên men cấp 2 vào nguyên liệu lên men xốp sao cho độ ẩm đạt 40%. Cho vào thùng lên men xốp và lên men sau 3 ngày.
Xử lý sinh khối sau khi lên men
- Nguyên liệu sau khi lên men xốp được cho vào sàng và dàn mỏng chuyển lên giá sấy ở nhiệt độ sấy khoảng 45 - 500C.
- Hàng ngày tiến hành đảo.
- Khi nguyên liệu khô đạt đến độ ẩm khoảng 15% thu nguyên liệu, trộn đều các chủng giống, nghiền nguyên liệu bằng máy nghiền với mắt sàng nhỏ nhất.
- Sinh khối VSV đậm đặc sau khi được xử lý thì thành chế phẩm VSV.
Kiểm tra chất lượng
- Các mẫu nguyên liệu được kiểm tra chất lượng theo từng đợt hàng sản xuất bằng các đệm vi sinh vật trên môi trường nuôi cấy, xác định hoạt tính phân giải cellulose, tinh bột, protein,lipid và khả năng sinh kháng sinh của từng chủng vi sinh vật.
Khi sản phẩm đạt yêu cầu thì tiến hành đóng gói.
- Sản phẩm được cho vào bao và đóng gói với nhiều khối lượng khác nhau: 150gr, 200gr…
3.4 Giới thiệu một số loại chế phẩm sinh học
3.4.1 Chế phẩm sinh học BIOVAC [10]
Chế phẩm sinh học BIOVAC là gì?
- Là tập đoàn các chủng vi sinh vật hữu cơ có ích tác dụng chính trong việc phân giải các loại phế thải nông nghiệp thành phân hữu cơ vi sinh.
- BIOVAC bao gồm các chủng vi sinh vật chính sau: vi sinh vật phân giải lân, vi sinh vật phân giải cellulose, vi sinh vật cố định đạm, vi sinh vật tổng hợp IAA, vi sinh vật sinh acid lactic.
Tác dụng của chế phẩm BIOVAC
- Phân giải các dạng lân khó tiêu thành dạng dễ tiêu giúp cho cây trồng hấp thu nhanh chóng.
- Tạo các chất dinh dưỡng và mùn.
- Tạo chất kích thích sinh trưởng IAA giúp cây sinh trưởng và phát triển khỏe mạnh.
- Tiết ra các chất kháng sinh kìm hãm và tiêu diệt các loại vi sinh vật gây hại, các loại mầm bệnh, côn trùng có vòng đời sống trong đất.
3.4.2 Chế phẩm sinh học EMUNIV [15]
Hình 3.5: EMUNIV
- Là hỗn hợp vi sinh vật hữu ích có khả năng phân giải mạnh: cellulose, tinh bột, protein, lipid, pectin,...
- Sinh chất kháng sinh.
- Chuyển hóa lân khó tiêu thành dễ tiêu.
- Phân giải nhanh rác thải và phế thải nông nghiệp làm phân bón hữu cơ vi sinh.
- Phân giải nhanh phân bắc, phân chuồng. Giảm tối đa mùi hôi thối. - Diệt mầm bệnh, trứng giun, hạn chế ruồi muỗi.
3.4.3 Chế phẩm EM (Effective Microorganisms) [21], [5]
Chế phẩm EM là gì?
- Đây là chế phẩm trộn lẫn một nhóm các loài vi sinh vật có ích trong đó có vi khuẩn acid lactic.
- Gồm 80 loài VSV thuộc các giống Lactobacillus, Acetobacter, xạ
khuẩn, nấm men, vi khuẩn quang hợp,…có nguồn gốc tự nhiên.
- Các VSV này có mối quan hệ tương hỗ thích hợp với nhau về sinh lý và cùng sống chung trong một môi trường nhân tạo không vô trùng.
Hình3.6: Chế phẩm EM
Tác dụng của chế phẩm EM
- Cải thiện môi trường lý hóa sinh của đất, tiêu diệt tác nhân gây bệnh.
- Tăng hiệu quả của phân bón hữu cơ.
- Cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩm chất nông sản tốt.
- Hạn chế sâu bệnh hại cây trồng. - Góp phần làm sạch môi trường.
- Chế phẩm EM còn được sử dụng trong chăn nuôi. Cho gia súc ăn, EM làm tăng hệ vi sinh vật trong đường ruột, làm tăng sức khoẻ, giảm mùi hôi của phân.
- EM còn được dùng để làm sạch môi trường nước nuôi thuỷ sản. - Các chế phẩm EM Bokasshi để phân hủy mụn xơ dừa làm phân bón hữu cơ sinh hóa.
3.4.4 Chế Phẩm EMIC [24]
Chế phẩm EMIC là gì?
- Là hỗn hợp các vi sinh vật hữu ích có khả năng phân giải mạnh cellulose, tinh bột, protein,…có khả năng sinh các hoạt chất có lợi cho cây trồng và môi trường.
- Là chế phẩm trung tính, an toàn, không độc hại đối với người, gia súc và môi trường.
Tác dụng của chế phẩm EMIC
- Phân giải nhanh chất hữu cơ trong nước thải. - Thúc đẩy nhanh quá trình làm sạch nước thải. - Làm giảm tối đa mùi hôi thối của chất thải hữu cơ. - Diệt mầm bệnh sinh vật có hại trong chất thải.
- Phân giải nhanh rác thải, phế thải nông nghiệp, mùn bã hữu cơ, phân bắc và phân chuồng làm phân bón hữu cơ vi sinh.
- Phân hủy nhanh rác thải hữu cơ. - Phân hủy nhanh vỏ cà phê.
Hình 3.7: Chế phẩm EMIC
3.5 Sản xuất phân bón HCVS quy mô hộ gia đình với chế phẩm sinh học BIOVAC [10] BIOVAC [10]
3.5.1 Giới thiệu
- Phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón mà các hộ nông dân có thể tự làm từ phế thải nông nghiệp như: phân trâu, bò, lợn, gà, rơm rạ, cỏ dại, thân cây ngô, đậu, lạc, mía…được ủ với men vi sinh. Phân HCVS tự làm chứa mật độ vi sinh vật hữu ích cao, phân giải lân, cố định đạm, khử mùi, kháng sinh...giúp nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng.
- Muốn sản xuất được phân HCVS, nông dân phải dùng men vi sinh. CCRD là đơn vị cung cấp men vi sinh BIOVAC. Men này chứa 1 tập đoàn các chủng vi sinh vật hữu ích sẽ giúp phân hủy các loại nguyên liệu thu gom được trong thời gian 45 - 50 ngày thành phân HCVS có giá trị dinh dưỡng cao cho cây trồng.
- Theo đó để sản xuất 1 tấn phân HCVS, hộ gia đình cần có 1 lán che mưa nắng và nền cao để ủ các các nguyên liệu gồm phế thải nông nghiệp, rác thải sinh hoạt (trấu, rơm rạ, cỏ dại, bèo tây, thân cây ngô, đậu, cỏ voi, lá mía, bã mía…) khối lượng 2 - 2,5m3 hoặc bã thải từ hầm biogas 500 - 600 lít, hoặc phân gia súc gia cầm 300 - 400kg trở lên. Số nguyên liệu trên dùng
500gr men ủ (theo từng loại men), cộng với chất xúc tác vi sinh học BICAT 0,5 lít.
3.5.2 Sơ đồ quy trình sản xuất phân HCVS khi sử dụng chế phẩm
BIOVAC
Sơ đồ: 3.8: Sản xuất phân HCVS khi sử dụng chế phẩm BioVac
3.5.3 Thuyết minh quy trình sản xuất
3.5.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu (dùng cho sản xuất 1 tấn phân hữu cơ vi sinh)
- Phế phẩm nông nghiệp: trấu, rơm, thân cây, 2,5-3 m3 đậu, bí lạc, rác thải sinh hoạt, bèo tây…
- Than bùn (nếu có) hoặc bùn ao phơi khô 200kg - Dịch thải hầm Biogas 200-500 lít - Chế phẩm sinh học đa chủng BIOVAC 0,5 kg - Chất xúc tác sinh học BICAT 0,5 lít Chế phẩm sinh học vsv đa chủng BIOVAC Than bùn Phối trộn khô Chất xúc tác sinh học BICAT Phối trộn Dịch thải hầm Biogas Phế phẩm nông nghiệp ủ bán kị khí
Giữ nhiệt dưới 500C Đảo trộn
Phân hữu cơ vi sinh Phối trộn NPK Nhập kho Bón ruộng Sau 45 - 60 ngày
3.5.3.2 Các bước tiến hành
Bước 1: Phối trộn khô
Các chế phẩm nông nghiệp: Rơm rạ, bèo tây và cỏ phải được băm nhỏ, chặt khúc với độ dài không quá 10 - 15 cm, phơi khô. Các thành phần nguyên liệu trên được phối trộn ở dạng khô một cách kỹ càng.
Bước 2: Phối trộn ướt
Hòa 0,5 kg chế phẩm sinh học BIOVAC và 0,5 lít chất xúc tác BICAT với khoảng 50 - 100 lít dịch thải hầm Biogas hoặc nước phân, sau đó