Vai trò của công nghệ vi sinh trong việc tận dụng các phụ phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp

Chia sẻ: Bigates Bigates | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc ứng dụng Công nghệ sinh học nói chung và công nghệ vi sinh nói riêng trong việc tận dụng các nguồn phụ phế phẩm để biến chúng thành các sản phẩm hữu ích, tái sử dụng lại sẽ góp phần rất lớn trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giá thành của sản phẩm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vai trò của công nghệ vi sinh trong việc tận dụng các phụ phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp

VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG VIỆC TẬN DỤNG CÁC PHỤ PHẾ PHẨM TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Huỳnh Cẩm Tiên, Ngô Trần Thuỳ Trang, Trần Huỳnh Mỹ Trinh Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Phạm Minh Nhựt TÓM TẮT Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng nông sản lớn và phong phú nhất trên thế giới và cùng với đó là một lượng rất lớn các rác thải hữu cơ trong quá trình chế biến, các phụ phế phẩm trong quá trình sản xuất được thải ra môi trường. Điều này gây ra sự ô nhiễm môi trường đồng thời lại gây lãng phí một nguồn tài nguyên có thể tái sử dụng được. Chính vì thế, việc ứng dụng Công nghệ sinh học nói chung và công nghệ vi sinh nói riêng trong việc tận dụng các nguồn phụ phế phẩm để biến chúng thành các sản phẩm hữu ích, tái sử dụng lại sẽ góp phần rất lớn trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giá thành của sản phẩm. Từ khóa: công nghệ vi sinh, ô nhiễm môi trường, phụ phế phẩm, rác thải hữu cơ. 1 MỞ ĐẦU Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa – hiện đại hóa với một số ngành chủ lực về kinh tế trong đó có ngành nông nghiệp. Tuy diện tích đất nông nghiệp đang bị thu hẹp nhưng sản lượng nông nghiệp không ngừng gia tăng. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, diện tích sản xuất lúa gạo trong năm 2020 giảm khoảng 192.000ha, xuống còn khoảng 7,28 triệu héc-ta nhưng năng suất lúa tăng 0,5 tạ/ha so với năm trước và sản lượng lúa đạt 42,8 triệu tấn. Nguyên nhân do ngành nông nghiệp là một ngành sản xuất nguồn lương thực và thực phẩm chủ yếu cung cấp cho cả nước và xuất khẩu, đóng góp không nhỏ vào GDP. Vì thế được nhà nước quan tâm, nhằm phát triển ngành nông nghiệp một cách bền vững đồng thời được tạo điều kiện cơ giới hóa. Hệ thống tưới tiêu trên đồng ruộng cũng được chú trọng và cải tạo phù hợp với điều kiện mới. Bên cạnh đó, nước ta có những lợi thế về sản xuất nông nghiệp, mặc dù công nghiệp có mức tăng đáng kể. Là một nước nông nghiệp, hằng năm lượng phế thải dư thừa trong quá trình chế biến các sản phẩm nông sản, thực phẩm rất lớn và đa dạng về chủng loại. Đó cũng là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường với những địa phương có thế mạnh về sản xuất nông nghiệp. Nông dân không còn chú trọng đến việc tái sử dụng những phế phẩm nông nghiệp, vì thế những phế phẩm nông nghiệp này thường bị bỏ lại ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả nghiêm trọng tới môi trường đất, môi trường khí và ảnh hưởng các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Vấn đề đặt ra hiện nay làm thế nào giải quyết triệt để việc tận dụng phế phẩm nông nghiệp tăng thu nhập cho người nông dân đồng thời hạn chế mức độ ảnh hưởng tới môi trường. Trước những thách thức đó thì 522
việc ứng dụng công nghệ vi sinh để tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này và tạo ra các sản phẩm có ích phục vụ cho nông nghiệp là một hướng đi đúng đắn và hợp lý. 2 PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ MỨC ĐỘ GÂY Ô NHIỄM 2.1 Phụ phế phẩm nông nghiệp Phế phẩm nông nghiệp là chất thải phát sinh trong quá trình hoạt động nông nghiệp. Nguồn gốc phát sinh các phụ, phế phẩm nông nghiệp từ quá trình chế biến các loại cây công nghiệp, cây lương thực, sản xuất hoa quả, thực phẩm… Các phế phẩm nông nghiệp chủ yếu là rơm rạ từ quá trình canh tác lúa, vỏ trấu từ quá trình xay xát, bã mía, cùi ngô, bẹ ngô, xơ dừa,… Đây là nguồn phụ phế phẩm khổng lồ trong quá trình canh tác và chế biến các sản phẩm nông nghiệp và xu hướng ngày càng gia tăng. Theo đánh giá của Cục Trồng trọt và nhiều nghiên cứu, lượng chất thải từ lúa chiếm tới 50% chất khô, nghĩa là cứ sản xuất ra 1 tấn thóc thì lượng phụ phẩm từ lúa cũng tương đương là 1 tấn, khoảng 10-12 tấn phụ phấm/ha; sản xuất 1 tấn ngô thì lượng phụ phẩm là 1,2 tấn thân ngô, sản xuất 1 hecta lạc phát thải 11 tấn thân cây lạc, 1 hecta sắn phát thải 7 tấn ngọn và lá sắn tươi. Như vậy, với diện tích trồng trọt hiện tại, kết quả ước tính lượng phụ phẩm từ trồng trọt của Viện Môi trường Nông nghiệp (2010) đã cho thấy cả nước ta có khoảng 61,43 triệu tấn phụ phẩm (gồm 39,9 triệu tấn rơm rạ, 7,99 triệu tấn trấu, 4,45 triệu tấn bã mía, 1,2 triệu tấn thân lá mía, 4,43 triệu tấn thân lõi ngô (Bảng 1). Bảng 1. Tiềm năng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Nguồn sinh khối nông nghiệp Tiềm năng (triệu tấn) Tỷ lệ (%) Rơm rạ 39,98 65,1 Trấu 7,99 13,0 Bã mía 4,45 7,2 Ngô 4,43 7,2 Thân lá mía 1,20 1,95 Khác 3,37 5,55 Tổng 61,43 100,0 Nguồn: Viện Môi trư ng Nông nghiệp (2010) Như vậy, có thể thấy rằng khả năng phát sinh phụ phẩm từ trồng trọt là rất lớn sẽ có nguy cơ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường do quá trình phân hủy, sử dụng sai mục đích hoặc đốt đồng tràn lan khi vệ sinh đồng ruộng. Trong thực tế cho thấy nguồn hữu cơ từ chất thải trồng trọt có thể tận dụng tái sử dụng, xử lý trở thành nguồn hữu cơ có giá trị vừa đảm bảo vệ sinh môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường cho nông dân nông thôn. 2.2 Thực trạng sử dụng phụ phế phẩm nông nghiệp hiện nay Với đặc điểm của một nước nông nghiệp, hằng năm lượng phụ phế phẩm trong quá trình sản xuất nông nghiệp là rất lớn. Bên cạnh đó, phế phẩm trong chế biến các loại cây công nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm…cũng đa dạng. Với tiềm năng dồi dào như vậy, nếu 523
không có phương án hoặc giải pháp để tận dụng, tái chế thì không những gây ô nhiễm cho môi trường nghiêm trọng mà còn lãng phí một trong những nguồn tài nguyên vô cùng to lớn Tuy nhiên, việc tận dụng và tái chế các phụ phế phẩm nông nghiệp hiện nay cũng có khá nhiều bất cập và hạn chế. Nguồn phụ phế phẩm tái chế chủ yếu tập trung ở nông thôn, nơi trực tiếp sản xuất ra những phế phẩm này trong khi đó nguồn thu mua chủ yếu chủ yếu tập trung ở khu công nghiệp, thành phố hay khu đông dân cư. Đặc thù của sản xuất nông nghiệp ở nước ta mang tính nhỏ lẻ, phân tán nên việc thu gom, phân loại và tái chế còn nhiều khó khăn. Các cơ sở sản xuất, chế biến chủ yếu tập trung vào dây chuyền sản xuất, ít quan tâm tới các khâu khác, đặc biệt là tận dụng các phụ phế phẩm. Do đó, những cơ sở này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây ra tình trạng lãng phí. Nhiều nơi còn xử lý bằng biện pháp chôn lấp, đốt bỏ, đổ xuống ao hồ. Một số vùng nông thôn, nông dân sử dụng các phế thải nông nghiệp để đun nấu trong gia đình nhưng không hiệu quả, đa số đốt bỏ tại ruộng gây phát thải lượng lớn khí nhà kính, khói bụi làm ô nhiễm môi trường không khí và lãng phí nguồn tài nguyên. 3 VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG TẬN DỤNG PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP 3.1 Tình hình ứng dụng công nghệ vi sinh Theo cơ sở số liệu sáng chế quốc tế Derwent Innovation, đến tháng 07/2019, có 1043 sáng chế về nghiên cứu chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp được công bố. Sáng chế đầu tiên được công bố vào năm 1976 tại Nhật, đề cập đến sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm đất hữu cơ dung trong trồng trọt. Tình hình công bố sáng chế về chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp theo thời gian được chia làm 02 giai đoạn: 1. Giai đoạn từ năm 1976 đến 2010: số lượng công bố sáng chế ít, khoảng 224 sáng chế. Tập trung nhiều tại các quốc gia: Nhật, Trung Quốc, Mỹ, Canada, Pháp, Úc. Trong đó, Nhật và Trung Quốc là hai quốc gia dẫn đầu về số lượng công bố sáng chế. 2. Giai đoạn từ 2011 đến nay: số lượng công bố sáng chế bắt đầu tăng nhanh, đạt 819 sáng chế, tăng gấp 3,6 lần so với giai đoạn đầu và chiếm 78% tổng số lượng công bố sáng chế. Đặc biệt, năm 2018 là năm có số lượng sáng chế được công bố cao nhất so với các năm, đạt 202 sáng chế. Tập trung nhiều tại quốc gia: Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật, Mỹ, Ấn Độ, Úc, Tây Ban Nha, Canada,… Điều đó chứng tỏ, chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp đang được quan tâm và nghiên cứu trên thế giới trong những năm gần đây. Trên cơ sở dữ liệu sáng chế công bố, nghiên cứu chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp hiện nay có 4 hướng chính, đó là nghiên cứu làm phân bón; giá thể trồng cây; thức ăn chăn nuôi; nghiên cứu hoạt tính của chế phẩm vi sinh trong phân giải xenluloza. Trong đó, hướng nghiên cứu chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp làm phân bón là hướng nghiên cứu rất được các nhà sáng chế quan tâm. 524
Hình 1. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp theo các hướng nghiên cứu Đến 07/2019, có 1043 sáng chế về chế phẩm vi sinh trong xử lý phụ phẩm nông nghiệp được công bố tại 27 quốc gia và 2 tổ chức WO và EP. Số lượng sáng chế tăng mạnh từ năm 2011 đến hiện nay, chứng tỏ vấn đề này hiện nay đang rất được quan tâm trên thế giới. 3.2 Hướng ứng dụng của công nghệ vi sinh trong tận dụng phụ phế phẩm nông nghiệp Với sự đa dạng của các phụ phế phẩm nông nghiệp như vậy, chúng ta cần có những giải pháp về công nghệ vi sinh cho phù hợp với từng loại phụ phế phẩm nông nghiệp. Chúng tôi đề xuất các giải pháp ứng dụng công nghệ vi sinh cho từng loại phụ phế phẩm nông nghiệp như sau: 3.2.1 Đối v i các phụ phế phẩm nông nghiệp như ơ , rạ, thân bắp, dây đậ ,… Các loại phụ phế phẩm này với thành phần chủ yếu là cellulose nên nếu thải ra môi trường bên ngoài mà không có biên pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra ô nhiễm rất lớn. Vì thế việc ứng dụng công nghệ vi sinh để biến các phụ phế phẩm thành các sản phẩm hữu ích là điều cần thiết. Các hướng tiếp cận cho nhóm sản phẩm này bao gồm: - Ủ chua: đối với các phụ phẩm như cỏ, thân bắp, thân chuối,… có thể sử dụng nhóm vi khuẩn lactic hoặc acetic để lên men chua nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng của các phụ phẩm. Thức ăn ủ chua này là để tạo nguồn thức ăn có dinh dưỡng cao, giàu đạm, đường dễ tiêu hóa và cung cấp nhiều men vi sinh bổ ích cho trâu, bò. - Ủ phân: đây là một phương án khả thi và dễ thực hiện nhất. Với một nguồn phụ phế phẩm cực kỳ to lớn mỗi năm ở nước ta thì việc sử dụng nhóm vi sinh vật có khả năng tiết ra enzyme cellulase để phân giải nhằm tạo ra sản phẩm mùn hữu cơ, phân hữu cơ sẽ góp phần vào việc tạo ra nguồn phân chất lượng để trả lại cho đất đồng thời giảm thiểu đáng kể khả năng gây ô nhiễm môi trường. 3.2.2 Đối v i các phụ phẩm trong thuỷ sản và chế biến thuỷ sản Trong quá trình chế biến thuỷ sản, đặc biệt là cá thì các phụ phế phẩm rất nhiều vì trong quá trình chế biến, chủ yếu nhà sản xuất chỉ lấy 2 miếng fillet, các phần còn lại gần như không được sử dụng. Đây chính là nguồn gây ô nhiễm rất lớn. Vì thế việc tận dụng nguồn phụ phế phẩm này sẽ giúp hạn chế rất lớn mức độ ô nhiễm môi trường a. Trong ngành công nghiệp chế biến cá Trong quá trình chế biến các thì các nguồn phụ phế phẩm bao gồm: - Vảy cá: đã có 1 dự án về tận dụng nguồn vảy cả này trong việc sản xuất tranh thủ công mỹ nghệ. Đó là dự án của anh Lê Ngọc Biết (Sinh viên Trường Đại học Công 525
nghệ Tp.HCM (HUTECH)), anh đã tận dụng nguồn vảy cá bỏ đi để tạo ra các sản phẩm tranh thủ công mỹ nghệ và đang được thị trường quan tâm và chấp nhận. - Xương cá, đầu cá và nội tạng của cá: đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng của công nghệ vi sinh nhằm ủ các bộ phận này thành phân bón hữu cơ nhằm tạo ra một sản phẩm tốt cho cây trồng đồng thời hạn chế được sự ô nhiễm b. Trong công nghệ chế biến tôm và các loại giáp xác Trong ngành này thì vấn đề vỏ tôm, cua và các loại giáp xác là một đối tượng gây ô nhiễm rất lớn. Đối với nguồn phụ phẩm này thì có thể ứng dụng công nghệ lên men lactic để tách chiết chitin và chitosan đồng thời có thể ủ để làm phân bón cho cây trồng 3.2.3 Đối v i các phụ phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản Trong quá trình sản xuất và chế biến nông sản, thì nguồn thải chủ yếu là vỏ và hạt của các loại trái cây. Đối với vỏ trái cây, chúng chứa 1 khá nhiều các hợp chất có ích như pectin, anthocyanin, carotenoid,… vì thế việc tận dụng nguồn phụ phẩm này để tạo nguồn nguyên liệu cho ngành thực phẩm là rất khả thi. Ngoài ra, rất nhiều các công trình nghiên cứu đã từ Viện nghiên cứu Dầu và Cây có dầu đã xây dựng được nhiều quy trình ép dầu từ các loại hạt tưởng chừng như bỏ đi như hạt dưa hấu, hạt thanh long,… Vì thế nếu có thể ứng dụng ở quy mô lớn sẽ tận dụng được nguồn phụ phẩm này. 4 KẾT LUẬN Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc tận dụng nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp là một biện pháp vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa làm tăng được giá trị nông sản của người nông dân. Phương pháp này được nghiên cứu ứng dụng từ cuối thế kỷ 20 cho đến nay đang không ngừng được nghiên cứu và phát triển. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://baocantho.com.vn/no-luc-nang-cao-chat-luong-va-gia-tri-hat-gao-viet- a131196.html [2] https://sites.google.com/site/phuphamnongnghiep/ [3] https://dost.hochiminhcity.gov.vn/documents/1021/Tongquan_Ky_5_Che_pham_vi_sin h_xu_ly_phu_pham_nong_nghiep.pdf [4] http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-nghien-cuu-tan-dung-phe-thai-nong-nghiep- lam-vat-lieu-xay-dung-37233/ [5] http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-khao-sat-tiem-nang-su-dung-phe-pham-nong-nghiep- lam-nguon-nhien-lieu-san-xuat-dien-tai-tinh-dong-thap-19101/ [6] https://khoahocphattrien.vn/Dia-phuong/nghiem-thu-du-an-khcn-thuoc-chuong-trinh- ntmn-ung-dung-tien-bo-khoa-hoc-va-cong-nghe-xay-dung-mo-hinh-phat-trien-kinh-te- trang-trai-ben-vung-tren-vung-dat-doc-tai-huyen-ky-son-tinh-hoa- binh/20210119095280p1c937.htm [7] http://skhcn.kontum.gov.vn/kon-tum/tin-kh-cn-trong-tinh/nghiem-thu-ket-qua-thuc-hien- du-an-ung-dung-cong-nghe-vi-sinh-san-xuat-che-pham-vi-sinh-vat-da-chuc-.html 526