Nghiên Cứu Giải Pháp Xử Lý Bã Thải Nấm Sau Thu Hoạch Làm Phân Bón Tại Tỉnh Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp xử lý bã thải nấm làm phân bón hiệu quả tại tỉnh Thái Nguyên, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

• Tác giả: Vũ Thị Thu Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Thanh Thủy
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Giải Pháp Xử Lý Bã Thải Nấm Làm Phân Bón Hiệu Quả Tại Thái Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2. Cơ sở thực tiễn
• 1.3. Những nghiên cứu về phân bón hữu cơ
• 1.3.1. Khái niệm phân bón hữu cơ
• 1.3.2. Phân vi sinh
• 1.3.3. Phân than bùn
• 1.3.4. Phân sinh học hữu cơ
• 1.4. Các nghiên cứu về chế phẩm vi sinh
• 1.4.1. Các nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm EM
• 1.4.1.1. Khái niệm
• 1.4.1.2. Nguyên lý cho ra đời chế phẩm EM
• 1.4.1.3. Đặc tính kỹ thuật của EM
• 1.4.1.4. Các vi sinh vật chính trong EM, đặc tính sinh học của chúng
• 1.4.1.4.1. Vi khuẩn quang hợp
• 1.4.1.4.2. Vi khuẩn axit lactic
• 1.4.1.5. Tác dụng của EM trong từng lĩnh vực
• 1.4.1.5.1. Đối với cây trồng
• 1.4.1.5.2. Đối với vật nuôi
• 1.4.1.5.3. Đối với môi trường
• 1.4.1.6. Ứng dụng EM trong xử lý môi trường
• 1.4.1.6.1. Ứng dụng EM trong xử lý môi trường trên Thế giới
• 1.4.1.6.2. Ứng dụng EM trong xử lý môi trường tại Việt Nam
• 1.4.2. Các ứng dụng công nghệ dùng chế phẩm vi sinh xử lý rác thải, bã thải. Chế biến rơm rạ thành phân bón bằng chế phẩm vi sinh (Fito-Biomix RR)
• 1.4.3. Các nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm Bio-TMT
• 1.4.3.1. Trong chăn nuôi: Chế phẩm Bio – TMT có tác dụng
• 1.4.3.2. Trong bảo vệ môi trường
• 1.5. Quy trình làm phân bón từ xơ dừa (mụn dừa)
• 1.6. Giới thiệu về quy trình công nghệ xử lý phế thải trồng nấm (bã nấm) thành phân bón hữu cơ. Cơ chế hấp thụ dinh dưỡng của Nấm ăn, nấm dược liệu
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Điều tra thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh TN
• 2.5.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm lấy mẫu, phân tích
• 2.5.3. Phương pháp thực nghiệm
• 2.5.4. Phương pháp kế thừa
• 2.5.5. Phương pháp mô hình
• 2.5.6. Đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội, môi trường từ sử dụng phế thải trồng nấm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Thái Nguyên
• 3.1.2. Thực trạng sản xuất nấm ăn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
• 3.1.3. Thực trạng sản xuất nấm tại một số cơ sở nghiên cứu
• 3.1.4. Thực trạng bã nấm tại một số cơ sở nghiên cứu
• 3.2. Nghiên cứu dư lượng tinh bột và protein trong Bã nấm
• 3.2.1. Cách phối trộn giá thể trồng nấm
• 3.2.2. Kết quả phân tích hàm lượng tinh bột và protein
• 3.3. Nghiên cứu chế phẩm vi sinh phù hợp xử lý bã nấm thành phân bón
• 3.3.1. Ảnh hưởng của loại chế phẩm đến thời gian phân giải phân bón
• 3.3.2. Ảnh hưởng của loại chế phẩm đến độ xẹp đống ủ
• 3.3.3. Kết quả phân tích chất lượng phân bón
• 3.4. Xây dựng quy trình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ
• 3.4.1. Quy trình xử lý bã nấm (nguyên liệu mùn cưa) thành phân bón
• 3.4.2. Mô hình xử lý bã nấm bằng chế phẩm vi sinh
• 3.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế xã hội, môi trường từ sử dụng phế thải trồng nấm
• 3.5.1. Hiệu quả kinh tế
• 3.5.2. Hiệu quả xã hội
• 3.5.3. Hiệu quả môi trường
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 1. Kiến nghị
• DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ

Tóm tắt

I. Giải pháp xử lý bã thải nấm

Nghiên cứu tập trung vào giải pháp xử lý bã thải nấm sau thu hoạch để tạo ra phân bón hiệu quả. Bã thải nấm, chủ yếu từ mùn cưa và rơm, được xử lý bằng các chế phẩm sinh học để chuyển hóa thành phân bón hữu cơ. Quá trình này không chỉ giúp tái chế chất thải mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các phương pháp xử lý bao gồm ủ đống và sử dụng chế phẩm vi sinh để phân hủy các hợp chất hữu cơ trong bã nấm.

1.1. Công nghệ xử lý bã thải

Công nghệ xử lý bã thải được áp dụng bao gồm việc sử dụng các chế phẩm vi sinh như EM (Effective Microorganisms) và Bio-TMT. Các chế phẩm này giúp tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ trong bã nấm, đồng thời cải thiện chất lượng phân bón. Quy trình xử lý bao gồm các bước: thu gom bã nấm, phối trộn với chế phẩm vi sinh, ủ đống và theo dõi nhiệt độ, độ ẩm để đảm bảo hiệu quả phân hủy.

1.2. Tái chế bã thải nấm

Tái chế bã thải nấm là một giải pháp bền vững trong nông nghiệp. Bã nấm sau khi được xử lý có thể sử dụng làm phân bón hữu cơ, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Quá trình này không chỉ giúp giảm lượng chất thải mà còn tạo ra nguồn phân bón giá rẻ, thân thiện với môi trường. Các nghiên cứu cho thấy phân bón từ bã nấm có khả năng cải thiện độ phì nhiêu của đất và tăng năng suất cây trồng.

II. Phân bón hiệu quả từ bã thải nấm

Phân bón được sản xuất từ bã thải nấm có hiệu quả cao trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng phân bón từ bã nấm chứa hàm lượng đạm, lân và kali cao, giúp cải thiện chất lượng đất và tăng năng suất cây trồng. Đặc biệt, phân bón này phù hợp với các loại cây trồng tại Thái Nguyên, nơi có nhu cầu lớn về phân bón hữu cơ.

2.1. Sản xuất phân bón hữu cơ

Sản xuất phân bón hữu cơ từ bã nấm là một quy trình đơn giản nhưng hiệu quả. Bã nấm được phối trộn với các chế phẩm vi sinh và ủ trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm thích hợp. Sau khoảng 30-45 ngày, bã nấm được phân hủy hoàn toàn và chuyển hóa thành phân bón hữu cơ. Phân bón này có thể sử dụng trực tiếp cho cây trồng mà không cần qua bất kỳ xử lý nào khác.

2.2. Tăng cường dinh dưỡng cho cây trồng

Phân bón từ bã thải nấm giúp tăng cường dinh dưỡng cho cây trồng một cách tự nhiên. Các chất dinh dưỡng trong phân bón được cây hấp thụ dễ dàng, giúp cây phát triển khỏe mạnh và cho năng suất cao. Ngoài ra, phân bón này còn giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng, từ đó giảm thiểu việc sử dụng phân bón hóa học.

III. Ứng dụng tại Thái Nguyên

Nghiên cứu được thực hiện trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, nơi có nhu cầu lớn về phân bón hữu cơ. Các giải pháp xử lý bã thải nấm đã được áp dụng tại các cơ sở sản xuất nấm trong tỉnh, mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường đáng kể. Phân bón từ bã nấm không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường, hướng tới một nền nông nghiệp bền vững.

3.1. Hiệu quả kinh tế

Việc sử dụng phân bón từ bã thải giúp giảm chi phí sản xuất nông nghiệp tại Thái Nguyên. Các hộ nông dân có thể tận dụng nguồn bã thải từ quá trình trồng nấm để sản xuất phân bón, thay vì phải mua phân bón hóa học đắt đỏ. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tăng thu nhập cho người nông dân.

3.2. Bảo vệ môi trường

Giải pháp xử lý bã thải nấm góp phần bảo vệ môi trường tại Thái Nguyên. Bằng cách tái chế bã thải thành phân bón, lượng chất thải ra môi trường được giảm thiểu đáng kể. Đồng thời, việc sử dụng phân bón hữu cơ cũng giúp giảm thiểu ô nhiễm đất và nước do phân bón hóa học gây ra.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản lượng nấm các loại trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đạt trên 2.380 tấn mỗi năm, sử dụng hơn 100.000 tấn nguyên liệu từ rơm, mùn cưa và phát sinh lượng lớn bã thải nấm sau thu hoạch. Việc xử lý bã thải nấm chưa được khai thác hiệu quả, gây lãng phí tài nguyên và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh đất đai ngày càng thoái hóa do lạm dụng phân bón hóa học, việc nghiên cứu giải pháp xử lý bã thải nấm thành phân bón hữu cơ là cấp thiết nhằm nâng cao chất lượng đất, giảm thiểu ô nhiễm và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của phế thải nấm đến môi trường, phân tích thành phần vật liệu bã nấm tại các cơ sở sản xuất trên địa bàn 3 huyện Phú Lương, Đại Từ và thành phố Thái Nguyên, đồng thời xác định chế phẩm sinh học phù hợp để xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc xây dựng mô hình xử lý bã nấm bằng chế phẩm sinh học, đồng thời mang lại giá trị thực tiễn trong việc áp dụng mô hình này nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm thiểu ô nhiễm và đáp ứng nhu cầu phân bón hữu cơ ngày càng tăng của tỉnh Thái Nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, đặc biệt là vai trò của vi sinh vật trong quá trình phân hủy xenlulozo, protein và tinh bột. Vi nấm như Trichoderma, Aspergillus và vi khuẩn như Bacillus, Clostridium đóng vai trò quan trọng trong việc phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các dạng dễ hấp thu. Lý thuyết về chế phẩm vi sinh Effective Microorganisms (EM) được áp dụng, trong đó EM là tập hợp các vi sinh vật hữu hiệu gồm vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn axit lactic, nấm men, xạ khuẩn và nấm mốc, có khả năng tăng cường quá trình phân hủy hữu cơ, cải thiện chất lượng đất và tăng năng suất cây trồng. Ngoài ra, mô hình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ dựa trên nguyên lý lên men hiếu khí, sử dụng các chế phẩm vi sinh để thúc đẩy quá trình phân hủy và khoáng hóa chất hữu cơ, đồng thời giảm thiểu mùi hôi và ô nhiễm môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các cơ sở sản xuất nấm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, tập trung tại 3 huyện Phú Lương, Đại Từ và thành phố Thái Nguyên. Phương pháp điều tra thực trạng sản xuất nấm và thu thập mẫu bã thải nấm được thực hiện theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích, với cỡ mẫu khoảng 15-20 cơ sở sản xuất. Phân tích thành phần vật liệu bã nấm được tiến hành trong phòng thí nghiệm, xác định hàm lượng tinh bột, protein và các chỉ tiêu dinh dưỡng khác. Thí nghiệm xử lý bã nấm sử dụng các chế phẩm vi sinh khác nhau, đánh giá ảnh hưởng của từng loại chế phẩm đến thời gian phân giải, độ xẹp đống ủ và chất lượng phân bón sau ủ. Phương pháp mô hình được áp dụng để xây dựng quy trình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ, kết hợp với đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường từ việc sử dụng phân bón sản xuất được. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, thí nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thực trạng sản xuất nấm và phát sinh bã thải: Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 5 doanh nghiệp, 7 hợp tác xã và 113 nông hộ tham gia sản xuất nấm, mỗi năm phát sinh hàng nghìn tấn bã thải nấm. Khoảng 40% bã thải được tái sử dụng dưới dạng thô, 30% được bán hoặc cho người trồng trọt, còn lại khoảng 30% bị bỏ không, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường.

2. Thành phần dinh dưỡng của bã nấm: Phân tích cho thấy bã nấm chứa hàm lượng tinh bột khoảng 15-20% và protein khoảng 10-12%, là nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng phù hợp để làm phân bón hữu cơ. Giá thể trồng nấm chủ yếu là mùn cưa và rơm rạ, có thành phần dinh dưỡng bổ sung cho quá trình ủ phân.

3. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh đến quá trình phân giải: Thí nghiệm sử dụng các chế phẩm vi sinh như EM, Bio-TMT và Fito-Biomix RR cho thấy thời gian phân giải bã nấm giảm từ 60 ngày xuống còn khoảng 30-35 ngày khi sử dụng chế phẩm phù hợp. Độ xẹp đống ủ tăng lên 25-30% so với nhóm đối chứng, chứng tỏ quá trình phân hủy diễn ra hiệu quả hơn.

4. Chất lượng phân bón sau xử lý: Phân bón hữu cơ sản xuất từ bã nấm có hàm lượng đạm tổng số đạt khoảng 1,5-2%, lân hữu hiệu 0,8-1%, kali 0,5-0,7%, đáp ứng tiêu chuẩn phân bón hữu cơ theo quy định. Mật độ vi sinh vật có ích tăng gấp 3-4 lần so với phân bón chưa xử lý.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định bã thải nấm là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất phân bón hữu cơ, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng hiệu quả phế thải nông nghiệp. Việc sử dụng chế phẩm vi sinh như EM và Bio-TMT thúc đẩy quá trình phân hủy nhờ khả năng phân giải xenlulozo, protein và tinh bột, đồng thời ức chế vi sinh vật gây bệnh và mùi hôi. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, thời gian phân giải và chất lượng phân bón đạt mức tương đương hoặc tốt hơn, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của mô hình xử lý. Việc áp dụng quy trình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ không chỉ nâng cao giá trị kinh tế mà còn góp phần cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng và giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ, biểu đồ so sánh độ xẹp đống ủ và bảng phân tích thành phần dinh dưỡng phân bón để minh họa rõ ràng hiệu quả xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và nhân rộng mô hình xử lý bã nấm bằng chế phẩm vi sinh: Khuyến khích các doanh nghiệp, hợp tác xã và nông hộ áp dụng quy trình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ trong vòng 12 tháng tới nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm ô nhiễm môi trường và tăng thu nhập.

2. Tăng cường đào tạo, tập huấn kỹ thuật cho người sản xuất: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật ủ phân hữu cơ, sử dụng chế phẩm vi sinh và quản lý chất lượng phân bón nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng cho người dân và cán bộ kỹ thuật.

3. Hỗ trợ chính sách và đầu tư thiết bị xử lý: Đề xuất các chính sách hỗ trợ tài chính, kỹ thuật và đầu tư trang thiết bị ủ phân hiện đại cho các cơ sở sản xuất nấm và phân bón hữu cơ, đảm bảo quy trình xử lý đạt hiệu quả cao và an toàn.

4. Xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng phân bón: Thiết lập hệ thống giám sát, kiểm tra chất lượng phân bón hữu cơ sản xuất từ bã nấm, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn, an toàn cho cây trồng và môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Giúp xây dựng các chính sách phát triển nông nghiệp bền vững, quản lý chất thải nông nghiệp và thúc đẩy sản xuất phân bón hữu cơ.

2. Doanh nghiệp và hợp tác xã sản xuất nấm: Cung cấp giải pháp xử lý bã thải hiệu quả, nâng cao giá trị sản phẩm và giảm chi phí xử lý chất thải.

3. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực khoa học môi trường và nông nghiệp: Là tài liệu tham khảo về ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải nông nghiệp và sản xuất phân bón hữu cơ.

4. Nông dân và người sản xuất phân bón hữu cơ: Hướng dẫn kỹ thuật ủ phân hữu cơ từ bã nấm, sử dụng chế phẩm vi sinh và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp sạch.

Câu hỏi thường gặp

1. Bã thải nấm có thể sử dụng làm phân bón hữu cơ không?
   Có, bã thải nấm chứa hàm lượng tinh bột và protein cao, là nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng phù hợp để sản xuất phân bón hữu cơ sau khi được xử lý bằng chế phẩm vi sinh.

2. Chế phẩm vi sinh nào phù hợp để xử lý bã nấm?
   Chế phẩm Effective Microorganisms (EM), Bio-TMT và Fito-Biomix RR được đánh giá hiệu quả trong việc thúc đẩy quá trình phân hủy bã nấm, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân bón.

3. Thời gian ủ bã nấm thành phân bón hữu cơ là bao lâu?
   Khi sử dụng chế phẩm vi sinh phù hợp, thời gian ủ bã nấm giảm từ khoảng 60 ngày xuống còn 30-35 ngày, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất.

4. Phân bón hữu cơ từ bã nấm có đảm bảo chất lượng không?
   Phân bón sau xử lý có hàm lượng đạm tổng số khoảng 1,5-2%, lân hữu hiệu 0,8-1%, kali 0,5-0,7%, đáp ứng tiêu chuẩn phân bón hữu cơ và có mật độ vi sinh vật có ích cao.

5. Lợi ích kinh tế và môi trường khi sử dụng phân bón từ bã nấm là gì?
   Giúp giảm chi phí mua phân bón hóa học, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm ô nhiễm môi trường do chất thải nấm, cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

Kết luận

• Bã thải nấm sau thu hoạch là nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng, có tiềm năng lớn để sản xuất phân bón hữu cơ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
• Việc sử dụng chế phẩm vi sinh như EM và Bio-TMT giúp rút ngắn thời gian phân giải bã nấm từ 60 ngày xuống còn khoảng 30-35 ngày, đồng thời nâng cao chất lượng phân bón.
• Phân bón hữu cơ sản xuất từ bã nấm đáp ứng các tiêu chuẩn về dinh dưỡng và vi sinh vật, góp phần cải tạo đất và tăng năng suất cây trồng.
• Áp dụng mô hình xử lý bã nấm thành phân bón hữu cơ mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường tích cực, phù hợp với xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững.
• Khuyến nghị triển khai nhân rộng mô hình, tăng cường đào tạo kỹ thuật và hỗ trợ chính sách nhằm thúc đẩy ứng dụng rộng rãi giải pháp này trong sản xuất nông nghiệp địa phương.

Hãy hành động ngay hôm nay để tận dụng nguồn phế thải nấm thành phân bón hữu cơ chất lượng, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững tại Thái Nguyên!

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Cơ sở lý luận Mỗi chất hữu cơ đều bị một nhóm VSV tương ứng phân huỷ một phần hay toàn bộ, các sản phẩm phân huỷ này lại được các loài khác phân huỷ tiếp, cứ như thế đến tận các chất vô cơ. Như vậy vật chất luôn luôn được tuần hoàn bởi hai loại quá trình đối lập nhau: sự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, và phân huỷ chất hữu cơ thành chất vô cơ.

Các quá trình phân huỷ này chủ yếu do vi sinh vật thực hiện, ở bất kỳ đâu có sự hiện diện của chúng: trong đất, trong nước, trong cơ thể các sinh vật khác.[13] - Vi sinh vật phân giải xenlulozo: xenlulozo là hợp phần cơ sở của sinh khối thực vật, được tạo thành nhiều hơn tất cả các chất tự nhiên khác cộng lại và chiếm khoảng một nửa sinh khối do quang hợp tạo thành. Xác thực vật nằm lại trong đất và rơi trở lại đất trung bình chứa 45%, riêng ở cây bông là 90% xenlulozo. Vì thế bên cạnh CO2, xenlulozo cũng chiếm một vị thế trung tâm trong vòng tuần hoàn của cacbon.[13] Trong thiên nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy xenlulozo như có hệ enzim xenlulozo ngoại bào. Trong đó vi nấm là nhóm có khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzim có đầy đủ các thành phần.

Nấm mốc có hoạt tính phân giải xenlulozo, đáng chú ý là Tricoderma. Hầu hết các loài thuộc Tricoderma sống hoại sinh trong đất, rác và có khả năng phân hủy xenlulozo. Trong nhóm vi nấm ngoài Tricoderma còn có rất nhiều giống khác có khả năng phân giải xenlulozo như Aspergillus, Fusarium, Mucor… Nhiều loại vi khuẩn cũng có khả năng phân hủy xenlulozo, tuy nhiên cường độ không mạnh bằng vi nấm. Nguyên nhân là do số lượng enzim tiết ra môi trường của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các enzim không đầy n 5 đủ.

Thường ở trong đống ủ rác có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết ra đầy đủ bốn loại enzim trong hệ enzim xenlulozo. Nhóm này tiết ra một loại enzim, nhóm khác tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau để phân giản cơ chất trong mối quan hệ hỗ sinh. Nhóm vi khuẩn hiếu khí bao gồm: Clostridium và đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cá của động vật nhai lại. Chính những vi khuẩn này mà trâu bò có thể sử dụng được xenlulozo trong rơm rạ làm thức ăn.

Đó chính là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococus có khả năng phân hủy xenlulozo thành đường và các axit hữu cơ. Ngoài vi nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn và niêm vi khuẩn cũng có khả năng phân hủy xenlulozo. Người ta thường sử dụng xạ khuẩn, đặc biệt là chi Streptomyces trong việc phân hủy rác thải sinh hoạt. Những xạ khuẩn này thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 45- 500C rất thích hợp với quá trình ủ rác thải.

(Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2] - Vi sinh vật phân giải protein: Trong môi trường rác ủ đống, nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau, từ nitơ phân giải ở dạng khí cho đến các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong cơ thể động vật, thực vật và con người. Trong cơ thể sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất đạm như protein và axit amin. Khi cơ thể sinh vật chết đi, lượng ni tơ hữu cơ này tồn tại trong đất (rác thải). Dưới tác dụng của các nhóm VSV hoại sinh, protein được phân giải thành các axit amin.

Các axit amin này lại được một nhóm vi sinh vật phân giải thành NH3 hoặc NH4+ gọi là nhóm vi khuẩn amôn hóa. Quá trình này được gọi là sự khoáng hóa chất hữu cơ vì qua đó, nitơ hữu cơ được chuyển thành dạng nitơ khoáng. Dạng sẽ được chuyển hóa thành dạng NO3- như nhóm vi khuẩn nitrat hóa. Các hợp chất nitrat lại được chuyển hóa thành dạng N2 phân tử.

Khí N2 sẽ được cố định trong tế bào vi khuẩn cố định Ni tơ. Do đó vòng tuần hoàn N2 khép kín. Trong hầu hết các khâu chuyển hóa của vòng tuần hoàn đều có sự tham gia của các VSV khác nhau. Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó bị ngừng lại thì toàn bộ sự chuyển hóa của vòng tuần hoàn n 6 sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Trong quá trình compost, nhóm vi khuẩn chính phân giải protein là vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn cố định ni tơ. Nhóm vi khuẩn nitrit hóa bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystic, Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch, bởi vậy phân lập chúng rất khó, phải dựng Silicagen thay cho thạch. Nhóm vi khuẩn nitrat hóa tiến hành oxi hóa NO-2 thành NO-3 bao gồm 3 chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira và Nitrococcus.Quá trình oxi hóa NO-2 thành NO-3 được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn Nitrat hóa. Chúng cũng là những VSV tự dưỡng có khả năng oxi hóa NO-2 thành năng lượng.

Năng lượng này dùng để đồng hóa CO2 tạo thành đường. Nhóm vi khuẩn cố định Nitơ có trong môi trường rác ủ là các nhóm: Azotobater – là một loại vi khuẩn hiếu khí, không sinh bào tử, có khả năng cố định nitơ phân tử, sống tự do trong đất (rác). Clostridium là một loại vi khuẩn kị khí sống tự do trong rác, có khả năng hình thành bào tử, loại phổ biến nhất là Clostridium pastenisium có hình que ngắn, khi còn non có khả năng di động bởi tiên mao. Khi già mất khả năng di động.

Khi hình thành bào tử thường có hình con thoi do bào tử hình thành lớn hơn kích thước tế bào. Clostridium có khả năng đồng hóa nhiều nguồn cacsbon khác nhau như các loại đường, rượu, tinh bột. Nó thuộc loại kỵ khí nên các sản phẩm trao đổi chất của nó là các axit hữu cơ, butanol, etanol, axeton, đó là các sản phẩm chưa được oxi hóa hoàn toàn. (Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2] - Vi sinh vật phân giải tinh bột: Tinh bột là chất dự trữ chiếm ưu thế ở thực vật.

Nói chung nó tồn tại ở dạng các hạt nhỏ có thể hình cầu, hình thấu kính hoặc hình trứng và có cấu trúc lớp rõ ràng. Tinh bột thực vật được cấu thành từ cả hai glucan là amiloz (15-27%)và amilopectin. Amiloz tan trong nước nóng mà không bị trương và tạo thành màu xanh đặc trưng với iot. Nó gồm những chuỗi không phân nhánh của D - glucoz.

Các chuỗi đó được liên n 7 kết với nhau theo kiểu α - glucosit ở vị trí 1 - 4 và được cuốn hình ốc; mức độ trùng hợp là 200 - 5000. Amilopectin thì trương lên trong nước và khi được đun nóng thì tạo thành hồ, với iot thì cho màu tím đến màu nâu. (Ngô Tự Thành, 2010) [13] Trong rác bể ủ có nhiều loại VSV có khả năng phân giải tinh bột. Một số VSV có khả năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại enzim trong hệ enzim amilaza.

Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaza, Pseudomonas,… Xạ khuẩn cũng có một số các chi Aspergillus, Fusarium, Rhizopus,… Trong nhóm vi khuẩn cũng có một số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaza, Pseudomonas,… Xạ khuẩn cũng có một số chi có khả năng phân hủy tinh bột. Đa số các VSV không có khả năng tiết đầy đủ hệ enzim amilaza phân hủy tinh bột. Chúng chỉ có thể tiết ra môi trường một hoặc một vài men trong hệ đó. Ví dụ như các loài Aspergillus candidus, Pasterianum…chỉ có khả năng tiết ra môi trường một loại enzim-amilaza.

Một số loài khác chỉ có khả năng tiết ra môi trường enzim gluco amilaza. Các nhóm này cộng tác với nhau trong quá trình phân hủy tinh bột thành đường. Trong sản xuất người ta thường dùng các nhóm VSV có khả năng phân hủy tinh bột. Ví dụ trong chế biến rác thải hữu cơ người ta cũng sử dụng những chủng VSV có khả năng phân hủy tinh bột để phân hủy tinh bột có trong thành phần rác hữu cơ.

(Trần Đức Hạ và CS, 2011) [2] - Sự hoạt động của các vi sinh vật trong đống ủ: Các quá trình sinh hóa diễn ra trong đống ủ rác chủ yếu là do hoạt động của các VSV sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng. Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất. Các loại VSV phát triển tốt trong điều kiện môi trường được xác định như sau: n 8 Bảng 1.1: Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến vi sinh vật Yếu tố môi trường Khoảng xác định Nhiệt độ ,0C 0-70 Nồng độ muối, % NaCl 0-3 pH 1,0 – 1,2 Nồng độ oxi, % 0-21 Áp suất, mPa 0-115 Ánh sáng Bóng tối, ánh sáng mạnh Nguồn: Trần Đức Hạ, CS (2011). Cơ sở hóa học và vi sinh vật học trong kỹ thuật môi trường.

Các VSV tham gia vào quá trình phân giải tại các đống ủ rác được chia thành ba nhóm chủ yếu sau đây: + Các VSV ưa ẩm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 0 – 200C + Các VSV ưa ấm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 20 – 400C + Các VSV ưa nóng: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 – 700C Trong quá trình ủ hiếu khí rác thải hữu cơ, thành phần VSV, kèm theo đó là nhiệt độ trong đống ủ luôn thay đổi. Sự phát triển của các loại VSV theo nhiệt độ được thể hiện theo đồ thị sau: Thời kỳ đầu của quá trình ủ rác, quá trình hiếu khí được diễn ra, giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa sinh hóa thành dạng đơn giản như protein, tinh bột, chất béo các loại một lượng nhất định chất xenlulozo. Trong quá trình này, các VSV tiếp nhận một lượng năng lượng rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt. Lượng năng lượng nhiệt được tạo thành bên trong lòng đống ủ được tạo ra nhiều hơn so với lượng nhiệt được thoát ra bên ngoài và do đó nhiệt độ bên trong các đống ủ được tăng lên.

Giá trị nhiệt độ tăng tới 60-700C, kéo dài trong suốt thời gian khoảng 30 ngày. Ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hóa học diễn ra sẽ trội hơn các n 9 phản ứng VSV bởi vì hầu hết chủng VSV không phát triển được ở nhiệt độ 700C. Cơ sở thực tiễn Theo đánh giá của Cục Trồng trọt (Bộ NNPTNT), năm 2013 nhu cầu tiêu thụ phân bón cả nước cần 10,325 triệu tấn phân bón các loại. Trong đó, khả năng sản xuất phân bón trong nước là 8 triệu tấn, còn lại phụ thuộc vào nhập khẩu.

Tuy nhiên, việc nhập khẩu phân bón hiện nay đang có nhiều bất cập.