Luận án tiến sĩ: Chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu và ứng dụng chitosan trong kháng nấm bệnh thực vật

Nghiên cứu chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu là một bước tiến quan trọng trong việc tận dụng nguồn tài nguyên nông nghiệp. Tro vỏ trấu, với hàm lượng SiO2 cao, có thể được xử lý để tạo ra nano silica có kích thước hạt nhỏ, từ đó nâng cao khả năng kháng vi sinh vật. Việc sử dụng tro vỏ trấu không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị cao trong nông nghiệp. Theo thống kê, Việt Nam thải ra khoảng 150.000 tấn tro vỏ trấu mỗi năm, cho thấy tiềm năng lớn trong việc khai thác nguồn nguyên liệu này. Kết quả nghiên cứu cho thấy nano silica có khả năng kháng nhiều loại vi khuẩn và nấm bệnh, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm bảo vệ thực vật an toàn và hiệu quả.

Chitosan, được chiết xuất từ vỏ tôm, là một polysaccharide có hoạt tính kháng vi sinh vật mạnh mẽ. Chitosan có khả năng kích thích sản sinh enzyme kháng vi sinh vật trong cây trồng, như chitinase và glucanase. Nghiên cứu cho thấy chitosan có thể được sử dụng để kiểm soát bệnh do nấm và vi khuẩn gây hại cho cây trồng. Việc kết hợp chitosan với nano silica tạo ra vật liệu lai nano silica/oligochitosan có khả năng kháng bệnh cao hơn. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao hiệu quả kháng vi sinh vật mà còn giúp cải thiện khả năng hấp thụ của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của chitosan trong nông nghiệp bền vững.

Quá trình tổng hợp vật liệu lai nano silica/oligochitosan được thực hiện thông qua hai phương pháp chính: phối trộn và kết tủa. Phương pháp phối trộn cho phép tạo ra vật liệu đồng nhất, trong khi phương pháp kết tủa giúp kiểm soát kích thước hạt và tính chất hóa lý của sản phẩm. Kết quả cho thấy vật liệu lai này có khả năng kháng bệnh cao, với hiệu quả kiểm soát bệnh đạt từ 86% đến 92% đối với các bệnh như đốm nâu trên thanh long và bệnh đạo ôn trên lúa. Việc nghiên cứu này không chỉ mở ra hướng đi mới trong việc phát triển vật liệu bảo vệ thực vật mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng nguyên liệu tái chế.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu lai nano silica/oligochitosan có hiệu quả kháng nấm đáng kể. Các thử nghiệm in vivo cho thấy vật liệu này có khả năng ức chế sự phát triển của nấm bệnh trên cây trồng, từ đó giảm thiểu thiệt hại do bệnh gây ra. Hiệu quả kháng nấm của vật liệu này phụ thuộc vào nồng độ hoạt chất, với nồng độ từ 100 đến 150 mg cho kết quả tốt nhất. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng nano silica kết hợp với chitosan không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cây trồng và môi trường.

Việc phát triển vật liệu nano silica/oligochitosan mở ra nhiều triển vọng trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc kiểm soát bệnh hại cây trồng. Sản phẩm này có thể thay thế cho các loại thuốc bảo vệ thực vật độc hại, góp phần vào việc sản xuất nông nghiệp an toàn và bền vững. Hơn nữa, việc sử dụng tro vỏ trấu và vỏ tôm trong sản xuất vật liệu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra giá trị gia tăng cho các sản phẩm nông nghiệp. Nghiên cứu này có thể được mở rộng sang các lĩnh vực khác như bảo quản thực phẩm và sản xuất mỹ phẩm, cho thấy tính đa dạng và tiềm năng ứng dụng của vật liệu này.