thế giới và ở Việt Nam
a) Trên thế giới
Việc sử dụng phân compost đã có từ rất lâu , ngay từ khi khai sinh nền nông nghiệp hàng nghìn năm trước công nguyên. Ghi nhận ở Ai Cập từ 3000 năm trước công nguyên như một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp đầu tiên trên thế giới. Người Trung Quốc đã ủ chất thải từ cách đây 4000 năm. Người Nhật đã sử dụng phân compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỉ. Tuy nhiên, năm 1943 quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và được báo cáo bởi giáo sư người Anh, ngài Albert Howard thực hiện tại Ấn Độ [32].
Các kết quả từ Mỹ, Canada, Nga, Nhật, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Tây Ban Nha … cho thấy việc sử dụng phân compost có thể cung cấp cho đất và cây trồng từ 30 – 60kg Nitơ/ ha đất, một năm có thể thay thế từ 1/3 – 1/2 lượng phân bón hóa học [7].
Các mô hình ủ compost quy mô lớn hiện nay trên thế giới được phân loại theo nhiều kiểu khác nhau. Theo trạng thái của khối ủ compost tĩnh hay động, theo phương pháp thông khí khối ủ cưỡng bức hay tự nhiên, có hay không đảo trộn. Dựa trên đặc điểm, hệ thống ủ compost lại được chia thành hệ thống mở và hệ thống kín liên tục hay không liên tục. Mô hình ủ compost hệ thống mở phổ biến nhất là phương pháp ủ luống tĩnh, luống động kết hợp thông khí cưỡng bức hoặc đảo trộn theo chu kỳ. Nhược điểm của hệ thống mở là chịu ảnh hưởng bởi thời tiết và thời gian ủ có thể kéo dài thường chỉ áp
dụng ở quy mô nông trường, trang trại có diện tích mặt bằng lớn xa đô thị. Đối với ủ compost quy mô công nghiệp tại các nhà máy lớn, hiện nay trên thế giới thường áp dụng mô hình ủ compost hệ thống kín (hệ thống có thiết bị chứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành và kiểm soát các quá trình thuận tiện. Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện đại được thiết kế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý phương pháp sinh học (biofilter) . Các mô hình công nghệ ủ compost hệ thống kín thường được phân loại theo nguyên hoạt động của thiết bị dựa trên cấu trúc và chuyển động của dòng vật liệu.
Tùy vào điều kiện về khí hậu, địa hình và trình độ khoa học kĩ thuật phát triển khác nhau mà các quốc gia áp dụng các mô hình khác nhau:
Ở Mỹ và Canada có khí hậu ôn đới thường áp dụng phương pháp xử lý rác thải ủ đống tĩnh và đảo trộn. Rác thải được tiếp nhận và tiến hành phân loại, rác hữu cơ thải được lên men từ 8 – 10 tuần lễ, sau đó sàng lọc và đóng bao [10].
Hình 4: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý rác thải của Mỹ và Canada
Tiếp nhận rác
Đánh luống
Loại bỏ hợp chất không phải hữu cơ
Bổ sung vi sinh vật
Bùn
Nghiền hữu cơ
Sàng xử lý chất hữu cơ Lên men từ 8 – 10 tuần
Đóng bao phân bón
Ở Đức thì rác ở các hộ gia đình đã được phân loại, ở những nơi công cộng phân loại chưa triệt để, được tiếp nhận và tiến hành phân loại tiếp. Rác hữu cơ được đưa vào các thiết bị ủ kín dưới dạng các thùng chịu áp lực cùng với các thiết bị thu hồi khí sinh ra trong quá trình lên men phân giải chất hữu cơ.
Hình 5: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý rác thải của Đức
Ở Trung Quốc những thành phố lớn thì thường áp dụng công nghệ trong các thiết bị kín. Rác tiếp nhận đưa vào các thiết bị ủ kín sau 10 – 12 ngày, hàm lượng các khí CH4, SO2, H2S, … giảm được đưa ra ngoài ủ chín, sau đó mới được tiến hành phân loại, chế biến thành phân bón hữu cơ.
Hình 6: Công nghệ xử lý rác thải ở Trung Quốc
Rác vô cơ
Phân loại
Tiếp nhận rác thải sinh hoạt
Phân hữu cơ vi sinh
Chôn lấp Lọc
Hút khí Tái chế
Rác hữu cơ lên men
Thiết bị chứa có bổ sung vi sinh vật, thu nước thải trong thời gian 10 – 20 ngày
Ủ chín, độ ẩm 40%, thời gian từ 15 – 20 ngày
Ủ phân bón trong thời gian 5 –
10 ngày
Phân loại sản phẩm để tái chế
Phân loại theo trọng lượng bằng không khí có thu kim loại Chất vô cơ
Sàn phân loại theo kích thước Phối trộn các nguyên tố khác N, P, K và các nguyên tố khác chôn lấp chất trơ Đóng bao Tiếp nhận rác thải
b) ở Việt Nam
Nền nông nghiệp nước ta từ xa xưa đã sử sụng các chất hữu cơ như một công cụ để cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng. Khi ấy, ngành công nghiệp hóa học chưa phát triển và các loại phân hữu cơ chưa xuất hiện nhiều trên thị trường, người dân chủ yếu sử dụng các loại phân hữu cơ nội tại là chính như: phân chuồng, phân xanh, bùn ao, phân dơi trong hang núi.
Trong giai đoạn hiện nay, với tốc độ phát triển nhanh của khoa học kĩ thuật trong đó có nền công nghiệp sản xuất phân bón thì nền nông nghiệp nước ta bắt đầu ứng dụng những loại phân hóa học rộng rãi vào sản xuất nông nghiệp. Ngoài ra, các loại phân bón hữu cơ cũng phát triển với chất lượng cao và đa dạng.
Từ năm 1991, 10 đơn vị trong quốc gia đã nghiên cứu phân compost cố định đạm. Ngoài nitragin cho cây họ đậu còn mở rộng sang cây lúa và các loại cây họ đậu khác. Hai đơn vị dẫn đầu trong công tác nghiên cứu và ứng dụng phân compost là: Viện công nghệ Sinh học (Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia) và Viện khoa học kĩ thuật Nông nghiệp Việt Nam (Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn). Hiện nay, có nhiều tổ chức và cá nhân đã thành công trong việc nghiên cứu sản xuất phân compost trên các nền chất khác nhau và ứng dụng với nhiều loại cây khác nhau như: PGS – TS Đỗ Châu Thu, Tiến sĩ Nguyễn Ích Tâm cùng cộng sự của Trung tâm Nghiên cứu và phát triển Nông nghiệp bền vững thuộc trường Đại học Nông nghiệp I đã hợp tác với Khoa Sinh học và kinh tế Nông nghiệp thuộc Đại học Udine (Italia) tiến hành đề tài “ Sản xuất phân compost từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp dùng làm phân bón cho 3 loại rau sạch ở ngoại ô thành phố như: rau ăn lá (cải bắp), rau ăn củ (củ cải), rau ăn quả (cà chua)”. Các cán bộ trung tâm nghiên cứu phát triển cộng đồng Nông thôn đã sản xuất thành công loại phân compost đa chuẩn loại quy mô hộ gia đình trên nền nguyên liệu chủ
yếu là rác thải, phế phẩm nông nghiệp, phân gia súc, bèo tây hay thân ngô. Đặng Ngọc Huệ, Phan Thị Thanh Hoài, Nguyễn Nữ Quỳnh Giang, Ngô Nữ Quỳnh Như, Nguyễn Bá Dũng (Đại học Tây Nguyên) đã thành công trong việc sản xuất phân compost từ vỏ cà phê và đã ứng dụng trên một số loại cây như: Cà Phê, chè, lúa, ngô, cây ăn quả …Nhiều mô hình xử lý chất thải quy mô lớn cũng đã được đầu tư như: tại Hà Nội có Xí nghiệp tái chế phế phải Cầu Diễn sản xuất phân hữu cơ compost theo nguồn vốn ODA của Tây Ban Nha (2002), tại Nam Định (2003) áp dụng công nghệ của Pháp. Một số dự án sử dụng nguồn vốn tư nhân áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy Phương – Thành phố Huế (2004) áp dụng công nghệ An Sinh – ASC, tại Đông Vinh – Thành phố Vinh (2005) và thị xã Sơn Tây áp dụng công nghệ SERAPHIN. Công ty CP MT ATP – SERAPHIN Hải Dương (2011) vốn ODA của Tây Ban Nha và rất nhiều cở sở sản xuất phân compost quy mô nhỏ trên toàn quốc.
Phân compost giúp giải quyết vấn đề rác thải, tiết kiệm nguồn tài nguyên, cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng đồng thời cải tạo đất. Tuy nhiên, việc sử dụng phân compost ở Việt Nam chưa được rộng rãi, chỉ mang tính chất thí điểm và khu vực. Nguyên nhân của thực trạng trên có thể kể đến như:
- Người dân chưa hiểu rõ về tác dụng cũng như hiệu quả kinh tế cũng như xã hội của loại phân này.
- Do thói quen sử dụng phân bón của người dân hiện nay, phân hóa học đã trở thành công cụ phổ biến trong nông nghiệp.
- Các nghiên cứu về phân compost ở nước ta khá nhiều, tuy nhiên những nghiên cứu ấy mang tính chất khu vực áp dụng cho một vùng hay một số đối tượng nên chưa có tính ứng dụng phổ biến.
- Loại phân này có thành phần chất dinh dưỡng thay đổi phụ thuộc vào nguồn rác đem ủ, các chất dinh dưỡng đa dạng nhưng với hàm lượng không cao nên phải sử dụng với lượng lớn dẫn đến tăng thêm chi phí công lao động.
