Tận dụng phế phẩm nông nghiệp để sản xuất phân Compost từ vỏ sầu riêng kết hợp vỏ sò giúp cải tạo đất
Cá nhân: Nguyễn Trọng Hoà
LĨNH VỰC MôI TRườNGCá nhân: Nguyễn Trọng Hoà
LĨNH VỰC MôI TRườNGGiới thiệu sản phẩm:
Tại Việt Nam, sầu riêng được trồng tập trung tại một số tỉnh Đông Nam Bộ như Bình Dương, Đồng Nai, Bình Phước... và một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) như Bến Tre, Tiền Giang, Vĩnh Long, Cần Thơ... Riêng tại ĐBSCL, sầu riêng được trồng nhiều nhất ở tỉnh Tiền Giang. Năm 2007 diện tích trồng sầu riêng của Tỉnh Tiền Giang là 5.057 ha, phân bổ tập trung ở các xã của huyện Cai Lậy: Ngũ Hiệp (1.400 ha), Tam Bình (1.200 ha). Chiến lược của tỉnh Tiền Giang là đưa sầu riêng trở thành loại cây chủ lực trong kinh tếtỉnh, đồng thời quy hoạch vùng chuyên canh sầu riêng chất lượng cao ở một số xã thuộc huyện Cai Lậy. Tuy nhiên, vỏ của quả sầu riêng chiếm hơn 70% khối lượng toàn quả sầu riêng nhưng chưa được các doanh nghiệp sử dụng nhiều. Với hiện trạng thải bỏ và đổ đống trực tiếp ra môi trường, vỏ sầu riêng sẽ là một chất thải có tiềm năng tác động môi trường xung quanh với phát thải mùi và thu hút vi sinh vật gây bệnh. Để khắc phục vấn đề chất thải trong nông nghiệp, các nghiên cứu về phân compost đã chỉ ra rằng những lợi ích thu được từ việc sử dụng các vật liệu thải này trong sản xuất nông nghiệp khá toàn diện. Bên cạnh việc giảm thiểu chất thải, sản phẩm sau xử lý compost còn có thể tăng cường quá trình phân giải và chuyển hóa chất hữu cơ, làm suy giảm các chất ô nhiễm hay chất độc trong đất và cải thiện tính chất đất, đặc biệt là tính chất vật lý. Ở Việt Nam, nhiều thí nghiệm đã được thực hiện chứng minh rằng sử dụng phân bón compost góp phần tăng năng suất cây trồng (lúa, ngô, rau các loại, đậu đỗ, chè, cây lâm nghiệp...) và độ phì đất, đồng thời tiết kiệm phân khoáng. Biện pháp xử lý chất thải hiệu quả và không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng các phế phẩm nông nghiệp thành sản phẩm có giá trị kinh tế, sử dụng biện pháp phân huỷ sinh học[4]như compost, vừa xử lý triệt để được chất thải, góp phần bảo vệ môi trường vừa tạo được sản phẩm có giá trị. Như trong kết quả nghiên cứu của Phan Thị Thanh Thủy và cộng sự (2018) đã từng thử nghiệm chất lượng phân hữu cơ được làm từ vỏ sầu riêng tại huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai cho thấy chất lượng phân tốt nhất là phân bổ sung chế phẩm Trichoderma với khối lượng 5g chế phẩm vào 5kg vỏ sầu riêng (tỉ lệ 1/1000), thời gian cho quá trình ủ diễn ra tốt nhất là 51 ngày. Tuy nhiên, thời gian gần hai tháng cho quá trình ủ là không ngắn. Do vậy, các liều lượng vi sinh nên thay đổi để có thể tối ưu hơn về thời gian. Ngoài ra, để quá trình compost được diễn ra thuận lợi, các yếu tố khác như pH, tỷ lệ C/N, tần suất đảo trộn cũng cần được xem xét. Tỷ lệ C/N của phân compost là một chỉ số đánh giá tốc độ phân hủy chất hữu cơ khi đem bón cho cây. Để ủ phân compost thành công, các yếu tố chính như nhiệt độ, độ ẩm và dinh dưỡng cần được kiểm soát một cách thích hợp. Trong thực tiễn sản xuất phân compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1 đến 30:1 là khoảng tối ưu cho sự sinh trưởng và phân hủy thành phần cơ chất trong đống ủ. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Trựcvà cộng sự (2020) đã chỉ ra chỉ số C/N và tần suất đảo trộn ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình phân hủy. Trong nghiên cứu này, các vật liệu ủ rác thực phẩm (FW) và lá khô được trộn để đạt được tỷ lệ C/N là 20; 25 và 30. Mỗi tỷ lệ này được đảo trộn với ba tần suất: một lần một ngày (TF1), một lần cho mỗi 2 ngày (TF2) và 3 ngày một lần (TF3) để tìm ra cái tối ưu. Kết quả là cây trồng đạt mức tăng trưởng cao nhất ở C/N là 30 (TF3), thậm chí tốt hơn so với cây sử dụng phân bón hóa học. Bên cạnh đó, nền nông nghiệp nước ta lạm dụng phân bón hóa học sau một thời gian dài dẫn đến đất bị chua, chai và cằn. Độ pH trong đất thấp dẫn đến hậu quả sản lượng cây trồng giảm sút, những vi chất dinh dưỡng như Mangan, nhôm và ion sẽ tăng mạnh dễ gây tình trạng ngộ độc vi chất, những dưỡng chất khác như Canxi, Magie, Kali... giảm dẫn đến thiếu hụt chất dinh dưỡng, cây trồng không thể hấp thu các dưỡng chất, và hầu hết các loại vi sinh vật không thể hoạt động để phân hủy chất hữu cơ khi pH thấp. Một trong những biện pháp nâng pH trong đất phổ biến nhất của người dân hiện nay là bón phân lân, bón phân hữu cơ đã hoai mục và bón vôi (thành phần chính trong vôi gồm Ca(OH)2, CaO, CaCO3). Theo Nguyễn Xuân Thi (2018) đã chỉ ra rằng hàm lượng Canxi ở vò sò dạng CaCO3 thô khoảng 96%, đây là một hàm lượng canxi có nguồn gốc sinh học tự nhiên rất cao, và hiện chưa được ứng dụng rộng rãi trong việc nâng pH đất, nên đề tài tiến hành nghiên cứu ủ phân compost đồng phối trộn vỏ sầu riêng với bột vỏ sò để tạo ra phân compost giúp cải tạo đất, nâng pH đất giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt. Nên việc nghiên cứu bổ sung bột vỏ sò là cần thiết.Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Kim Thái và cộng sự (2020) thì pH là một thông số quan trọng trong đất, ảnh hưởng đến việc hấp thụ các chất dinh dưỡng, hoạt động của VSV và việc hòa tan các kim loại nặng. Vi khuẩn thường phát triển tốt ở pH = 6,5-8 và nấm ở pH = 5-8,5. Trong đống ủ, pH thay đổi theo thời gian ủ. Giai đoạn đầu pH thường khoảng 6,0 sau đó giảm xuống 4,5-5 do axit hữu cơ sinh ra trong vài ngày, rồi tăng 7,5-8,5 khi nhiệt độ tăng. Cuối thời gian ủ, pH giảm về mức trung tính 5,5-6,5. Vì thế, nghiên cứu tiến hành bổ sung bột vỏ sò (bột vỏ sò có hàm lượng CaCO3cao) với các tỉ lệ khác nhau nhằm xác định sự thay đổi pH trong suốt quá trình ủ, đặc biệt là giúp ổn định pH không để pH xuống quá thấp trong giai đoạn phân hủy tạo axit gây ảnh hưởng đến quá trình hoạt động phân hủy của VSV, giúp VSV phát triển và phân hủy tốt, từ đó rút ngắn được thời gian phân hủy, pH trong phân compost sau ủ dự kiến khoảng 6,5-7,5 khi bón vào đất giúp tăng pH trong đất, cải thiện tình trạng đất sấu, đất bạc màu, giúp tăng năng suất cây trồng. Do vậy, trong khuôn khổ hướng đến nâng cao giá trị của quả sầu riêng và kinh tế tuần hoàn không chất thải. Đề tài tiến hành nhằm mục đích đánh giá các yếu tố ảnh hưởng trong xử lý vỏ sầu riêng bằng quá trình xử lý composting đồng phối trộn với các vật liệu khác làm phân compost. Kết quả của đề tài mang ý nghĩ cung cấp dữ liệu làm tiền đề để sản xuất phân compost nhằm tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng cho doanh nghiệp. Bên cạnh việc giúp hạn chế chất thải phát sinh và không gây ảnh hưởng đến môi trường, các sản phẩm tạo thành còn được sử dụng cho cải tạo đất. Đây cũng chính là tiền đề để các nhà quy hoạch phát triển địa phương và doanh nghiệp có thêm thông tin và lựa chọn.
Tính năng cơ bản:
Để tìm ra phân compost có chất lượng tốt nhất, nghiên cứu đã tiến hành ủ phân theo 6 công thức khác nhau (tỉ lệ bổ sung nấm Trichoderma 1kg nấm/ 1 tấn nguyên liệu) Công thức 1: 15kg vỏ sầu riêng, 2kg sơ dừa, 0,61kg phân NPK, 0,018kg nấm Trichoderma, 0kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 17,61kg (tỉ lệ C/N 29,7; 0% bột vỏ sò). Công thức 2: 15kg vỏ sầu riêng, 1kg sơ dừa, 0,59kg phân NPK, 0,017kg nấm Trichoderma, 0,15kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 16,74kg (tỉ lệ C/N 29,8; 1% bột vỏ sò). Công thức 3: 15kg vỏ sầu riêng, 1kg sơ dừa, 0,59kg phân NPK, 0,017kg nấm Trichoderma, 0,75kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 17,34 (tỉ lệ C/N 29,7; 5% bột vỏ sò). Công thức 4: 15kg vỏ sầu riêng, 1,5kg sơ dừa, 0,59kg phân NPK, 0,018kg nấm Trichoderma, 1,5kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 18,59 (tỉ lệ C/N 29,8; 10% bột vỏ sò). Công thức 5: 15kg vỏ sầu riêng, 1kg sơ dừa, 0,57kg phân NPK, 0,019kg nấm Trichoderma, 2,25kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 18,82 (tỉ lệ C/N 30; 15% bột vỏ sò). Công thức 6: 15kg vỏ sầu riêng, 0,8kg sơ dừa, 0,55kg phân NPK, 0,019kg nấm Trichoderma, 3kg bột vỏ sò. Tổng khối lượng 19.35 (tỉ lệ C/N 30,2; 20% bột vỏ sò). Kết quả phân tích chất lượng Kết quả phân tích các chỉ tiêu của 6 nghiệm thức sau ủ thấy được nghiệm thức NT5 tỷ lệ C/N =30, bột vỏ sò 15%, chế phẩm nấm Trichoderma 1,0kg/tấn với tần suất đảo trộn khoảng 3 ngày lần có hàm lượng chất hữu cơ 26%, hàm lượng nito tổng 1,03%, hàm lượng P2O5 0,23%, hàm lượng Kali hữu hiệu K2O 1,01% là cao nhất trong tất cả các nghiệm thức. So sánh với kết quá “Nghiên cứu quá trình làm phân Compost hiếu khí từ bùn của nhà máy xử lý nước Hà Thanh” của Trần Thị Thu Hiền và cộng sự cho thấy hàm lượng chất hữu cơ cao nhất là 22%, hàm lượng Nito tổng cao nhất là 0,7%, hàm lượng P2O5 cao nhất là 0,39%, Hàm lượng Kali hữu hiệu K2O 0,52%. So sánh với kết quả “Đánh giá chất lượng phân hữu cơ được làm từ vỏ sầu riêng tại huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai” của Phan Thị Thanh Thủy và Nguyễn Văn Việt cho thấy hàm lượng Nito tổng cao nhất sau ủ là 1,34%, Hàm lượng P2O5 là 2,27%, hàm lượng K2O là 1,09%. So sánh với kết quả “Nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của phân hữu cơ sinh học được ủ từ phế thải khai thác rừng keo làm hỗn hợp ruộc bầu sản xuất cây non ở vườn ươm” của Nguyễn Thị Thúy Nga và cộng sự cho thấy hàm lượng Nito tổng sau ủ là 1,89%, hàm lượng P2O5 là 0,25%, hàm lượng K2O là 0,21%. So sánh chất lượng phân sau ủ với một số loại phân hữu cơ trên thị trường: phân hữu cơ vi sinh có hàm lượng chất hữu cơ vi sinh ≥15%, P2O5 ≥1%, VSV phân giải Cenllulose 1x105CFU/g; phân hữu cơ vi sinh Đầu trâu MK N.8 có hàm lưỡng hữu cơ 20%, pH 5, VSV phân giải Cenlulose 1 x 106CFU/g; phân hữu cơ sinh học cửu long đỏ quả cầu lửa 39 có hàm lượng chất hữu cơ 23%, hàm lượng Nito tổng 2,5%, hàm lượng P2O5 1%, hàm lượng K2O 1%, pH 6,8. Qua kết quả so sánh cho thấy hầu hết các chỉ tiêu phân tích ở nghiệm thức NT5 có hàm lượng tương hoặc cao hơn các nghiên cứu trước cũng như các loại phân vi sinh đang bán trên thị trường. Kết quả Khảo nghiệm chất lượng phân compost từ vỏ sầu riêng phối trộn bột vỏ sò lên cải bẹ xanh, và đánh giá sự thay đổi pH của đất thì công thức 5 tỷ lệ C/N 30, tỷ lệ bột vỏ sò 15%, tần suất đảo trộn 3 ngày/1lần, tỷ lệ nấm trichoderma 1kg/1 tấn nguyên liệu cho kết quả tốt nhất. Tất cả các chỉ tiêu theo dõi như cân nặng, chiều dài và số nhánh lá của cây cải được trồng trên luống có bổ sung phân compost vỏ sầu riêng phối trộn bột sò sò đều cho kết quả tốt hơn cây cải trồng trên luống không được bổ sung phân compost. Từ đó có thể kết luận rằng chất lượng của phân compost có ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của cây cải. Cây cải sinh trưởng và phát triển và phát triển tốt nhất ở nghiệm thức công thức 5 với các chỉ tiêu theo dõi cụ thể như sau: * Cây có số nhánh lá nhiều nhất: 20 lá * Cây có chiều cao cao nhất: 45cm * Cây có cân nặng, nặng nhất: 150gram Đánh giá các nghiệm thức so sánh với quy chuẩn phân bón cho thấy vi sinh có lợi có khả năng phân hủy cellulose riêng công thức 1 có hàm lượng còn thấp 0.4.106 CFU/g hơn so với tiêu chuẩn QCVN 01 - 189:2019/BNNPTNT.Còn các nghiệm thức còn lại đều đạt trên mức tiêu chuẩn 1.106CFU/g,kết quả cho thấy rằng việc bổ sung bột vỏ sò có tác dụng trong việc tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh phát triển và nâng cao pH. Đánh giá chất lượng sản phẩm các mẫu nghiệm thức sau quá trình phân hủy và so sánh QCVN 01 - 189:2019/BNNPTNT, phần lớn các nghiệm thức đạt tiêu chuẩn phân bón hữu cơ với NT5 có hàm lượng N đạt 26%. Với hai nghiệm thức công thức 5 và công thức 6 đạt chỉ tiêu về phân bón hữu cơ đa lượng với hàm lượng Ca lần lượt là 5.6% và 7.23%.
Xuất xứ sản phẩm:
tác giả chính: Nguyễn Trọng Hòa
Mô tả cơ bản:
Sản phẩm: Phân Compost được ủ từ vỏ sầu riêng và bột vỏ sò
Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai ứng dụng sản phẩm:
máy xay vỏ sầu riêng
máy xay vỏ sò
máy trộn nguyên liệu
máy che khối ủ
Sản phẩm được phát triển trong khoảng thời gian: 1 năm
Số người tham gia làm: 1
Sản phẩm có mặt trên thị trường hoặc đưa vào ứng dụng rộng rãi trong khoảng thời gian: 6 tháng
Phạm vi thị trường và ngành ứng dụng:
Môi trường, nông nghiệp
Tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ:
Ủ phân compost là biện pháp xử lý thân thiện với môi trường, có thể giải quyết được nạn lớn vỏ sầu riêng nói riêng riêng và chất thải hữu cơ nói chung chưa có biện pháp xử lý (qua khảo sát thực tế tại huyện Cai Lậy vỏ sầu riêng hầu hết được các công ty tập kết ra đất trống phơi khô và đốt gây ô nhiễm môi trường không khí và các hộ dân xung quanh, hoặc thuê đơn vị xử lý) và bột vỏ sò thải ra từ công ty thủy sản từ đó giúp giảm vấn đề ô nhiễm môi trường trong khu vực. Các nghiên cứu về tận dụng chất hữu cơ dễ phân hủy để ủ phân compost trước đây chủ yếu sử dụng các nguyên liệu như: phân động vật, bùn thải bia, bùn thải thủy sản, bùn thải sinh hoạt, rơm, rác sinh hoạt, vỏ lụa hạt điều, bùn thải từ ao nuôi tôm... Đối với nguồn nguyên liệu vỏ sầu riêng và bột vỏ sò hiện nay chưa được nghiên cứu nhiều và chưa được tái sử dụng làm phân compost nên nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ sầu riêng bổ sung thêm chế phẩm sinh học Trichoderma với các tỉ lệ phối trộn và tỉ lệ C/N khác nhau nhằm tìm ra công thức ủ có kết quả tốt nhất. Từ đó, làm tiền đề để tiến hành thí nghiệm ở nội dung tiếp theo là ủ vỏ sầu riêng phối trộn bột vỏ sò với tỉ lệ phối trộn khác khau mang tính mới. Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu ủ chín là vỏ sầu riêng được xay nhuyễn, đồng thời đề xuất các vật liệu phối trộn là xơ dừa giúp duy trì độ ẩm và tăng độ xốp trong quá trình ủ, bổ sung phân thêm NPK nhằm cân chỉnh tỉ lệ C/N giúp quá trình phân hủy diễn ra tốt hơn (vì trong vỏ sầu riêng rất ít hàm lượng Nito), và bỏ sung chế phẩm sinh học Trichoderma giúp rút ngắn thời gian phân hủy (vì trong vỏ sầu riêng chứa nhiều xenlulo), đặc biệt là phối trộn với bột vỏ sò vì hàm lượng canxi trong vỏ sò rất cao, giúp ổn định pH tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy phát triển. Từ đó, tìm ra được công thức phối trộn phù hợp nhất để sản xuất phân đạt chất lượng tiêu chuẩn ngành và đạt hiệu quả trên năng suất cây trồng, giúp cải tạo đất, tăng pH, tăng độ tơi xốp cho đất. Do vậy, nghiên cứu của đề tài sẽ mang lại nguồn nguyên liệu phối trộn và tỉ lệ phối trộn mới nhằm hoàn thiện qui trình ủ phân compost từ vỏ sầu riêng.
Tính ứng dụng:
Nền nông nghiệp nước ta lạm dụng phân bón hóa học sau một thời gian dài dẫn đến đất bị chua, chai và cằn. Độ pH trong đất thấp dẫn đến hậu quả sản lượng cây trồng giảm sút, những vi chất dinh dưỡng như Mangan, nhôm và ion sẽ tăng mạnh dễ gây tình trạng ngộ độc vi chất, những dưỡng chất khác như Canxi, Magie, Kali... giảm dẫn đến thiếu hụt chất dinh dưỡng, cây trồng không thể hấp thu các dưỡng chất, và hầu hết các loại vi sinh vật không thể hoạt động để phân hủy chất hữu cơ khi pH thấp. Việc thay thế phân hóa học thành phân compost giúp cải tạo đất, nâng pH, giúp cây sinh trưởng phát triển tốt là rất cần thiết. Hiện tại một trong những biện pháp nâng pH trong đất phổ biến nhất của người dân hiện nay là bón phân lân, bón phân hữu cơ đã hoai mục và bón vôi (thành phần chính trong vôi gồm Ca(OH)2, CaO, CaCO3), tuy nhiên vôi nông nghiệp hầu hết được khai thác từ các mở vẫn tồn dư một số kim loại nặng, nên việc thay thấy bột vỏ sò giúp nâng pH đất là rất thiết thực trong thực tiễn và giải quyết được bài toán về môi trường.
Tính hiệu quả:
Ý nghĩa kinh tế - Xã hội và môi trường - Xử lý vỏ sầu riêng và bột vỏ sò, tạo nguồn phân bón hữu cơ cho cây trồng. - Giảm thiểu lượng vỏ sầu riêng và vỏ sò thải ra môi trường một cách lãng phí, gây ô nhiễm. - Tìm hướng đi mới trong việc tận dụng phế phẩm nông nghiệp nói chung và vỏ sầu riêng nói riêng tạo ra sản phẩm có ít cho nông nghiệp - Phát triển phân bón hữu cơ sạch thay thế phân bón hóa học, hứa hẹn nền kinh tế mới đầy tìm năng. - Tận dụng triệt để dinh dưỡng trong vỏ sầu riêng và vỏ sò giúp cây sinh trưởng phát triển tốt, cũng như cải tạo đất. Ý nghĩa khoa học - Cắt giảm được chi phí xử lý môi trường do lượng vỏ sầu riêng và vỏ sò thải ra trực tiếp môi trường. - Thay thế phân bón hóa học giúp người nông dân hạn chế chi phí khi sử dụng phân bón hữu cơ giúp cải thiện kinh tế người dân. - Phát triển sản phẩm mới, phục vụ nhu cầu thị trường. - Tuần hoàn dưỡng chất có trong vỏ sầu riêng và vỏ sò để phục vụ phân bón cho ngành nông nghiệp. - Kết quả đề tài sẽ là tiền đề cho những dự án, đề tài sau mang tính quy mô, toàn diện hơn về các giải pháp kỹ thuật, công nghệ, chủ trương, chính sách phù hợp ở từng địa phương ở Việt Nam.
Tiềm năng phát triển:
Năm 2007 diện tích trồng sầu riêng của Tỉnh Tiền Giang là 5.057 ha, phân bổ tập trung ở các xã của huyện Cai Lậy: Ngũ Hiệp (1.400 ha), Tam Bình (1.200 ha). Chiến lược của tỉnh Tiền Giang là đưa sầu riêng trở thành loại cây chủ lực trong kinh tế tỉnh, đồng thời quy hoạch vùng chuyên canh sầu riêng chất lượng cao ở một số xã thuộc huyện Cai Lậy. Tuy nhiên, vỏ của quả sầu riêng chiếm hơn 70% khối lượng toàn quả sầu riêng nhưng chưa được các doanh nghiệp sử dụng nhiều. Với hiện trạng thải bỏ và đổ đống trực tiếp ra môi trường, vỏ sầu riêng sẽ là một chất thải có tiềm năng tác động môi trường xung quanh với phát thải mùi và thu hút vi sinh vật gây bệnh. Tình hình phân bón hóa học đang tăng cao như hiện nay, thì việc thay thế phân hóa học thành phân compost là vô cùng hữu hiệu. Không những thế, nếu công ty thu mua sản xuất nông sản, trực tiếp ủ phân compost từ có phụ phẩm trong quá trình chế biển thảy ra vừa giúp giảm chi phí xử lý chất thải, vừa tăng thu nhập từ việc bán phân cho người nông dân. Từ đó tạo ra một nền kinh tế khép tính từ thương lái và người dân, đảm bảo chất lượng nông sản cũng như hạ giá thành sản xuất tăng thu nhập cho người dân. Góp phần phát triển kinh tế và tạo ra được cây chủ lực của địa phương.