Báo cáo tổng kết nghiên cứu xử lý các vật liệu giàu lignocellulose có nguồn gốc từ phế liệu nông lâm nghiệp để sản xuất phân bón ứng dụng cho cải tạo đất

Báo cáo tổng kết nghiên cứu xử lý vật liệu giàu lignocellulose từ phế liệu nông lâm nghiệp để sản xuất phân bón cải tạo đất hiệu quả.

• Tác giả: Ts. Nguyễn Ngân Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học tự nhiên
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý các vật liệu giàu lignocellulose có nguồn gốc từ phế liệu nông, lâm nghiệp để sản xuất phân bón ứng dụng cho cải tạo đất
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết kết quả thực hiện đề tài KH&CN cấp Đại học Quốc gia
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN I: THÔNG TIN CHUNG
• 1.1. Tên đề tài
• 1.2. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
• 1.3. Đơn vị chủ trì
• 1.4. Thời gian thực hiện
• 1.5. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài
• 2. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đặt vấn đề
• 2.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu
• 2.4.2. Phương pháp xử lý vật liệu lignocellulose để tạo ra phân bón
• 2.4.3. Phương pháp xử lý bã thải rau mầm, bã thải dong riềng để sản xuất phân hữu cơ
• 2.4.4. Phương pháp xử lý mùn cưa cây keo để tạo phân than sinh học
• 2.4.5. Phương pháp tạo phân nhả chậm từ than sinh học và phân khoáng
• 2.4.6. Thí nghiệm nghiên cứu sự nhả dinh dưỡng trong nước của phân nhả chậm
• 2.4.7. Phương pháp thí nghiệm hiệu lực của các loại phân bón đối với đất và cây trồng
• 2.4.8. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
• 2.4.8.1. Phương pháp xác định hàm lượng lignocellulose và các chỉ tiêu hóa học của vật liệu nghiên cứu
• 2.4.8.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học của phân hữu cơ, than sinh học và phân nhả chậm
• 2.4.8.3. Phương pháp phân tích đất và thực vật
• 2.4.8.4. Phương pháp đánh giá độc tính đối với thực vật của phân hữu cơ
• 2.4.9. Phương pháp xử lý số liệu và so sánh kết quả
• 2.5. Tổng kết kết quả nghiên cứu
• 2.5.1. Phân tích tiềm năng nguyên liệu lignocellulose và khả năng sử dụng chúng để sản xuất phân bón chất lượng cao, mức độ khoáng hóa chậm

Tóm tắt

I. Phế liệu nông lâm nghiệp và tiềm năng xử lý

Phế liệu nông lâm nghiệp là nguồn nguyên liệu dồi dào nhưng chưa được tận dụng hiệu quả. Các loại phế thải như bã thải rau mầm (BTRM), bã thải dong riềng (BTDR), và mùn cưa cây Keo chứa hàm lượng lignocellulose cao, đặc biệt là BTRM với 65,15%. Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất phân bón hữu cơ và phân than sinh học. Tuy nhiên, việc xử lý các phế liệu này còn gặp nhiều thách thức do tính chất khó phân hủy và nguy cơ ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc tận dụng các phế liệu giàu lignocellulose để tạo ra phân bón chất lượng cao, góp phần vào nông nghiệp bền vững và cải tạo đất.

1.1. Đặc tính hóa học của phế liệu

Các phế liệu như BTRM, BTDR, và mùn cưa cây Keo có hàm lượng lignocellulose và cacbon hữu cơ (OC) cao. BTRM chứa 65,15% lignocellulose, trong khi BTDR có 38,47%. Mùn cưa cây Keo có tỉ lệ C:N lên đến 1275:1, cho thấy tiềm năng lớn trong việc sản xuất phân bón. Tuy nhiên, tỉ lệ C/N cao cũng làm quá trình phân hủy tự nhiên kéo dài, đòi hỏi các phương pháp xử lý phế liệu hiệu quả hơn.

1.2. Thách thức trong xử lý phế liệu

Việc xử lý các phế liệu giàu lignocellulose gặp nhiều khó khăn do tính chất khó phân hủy và nguy cơ ô nhiễm môi trường. Các phế liệu này thường bị thải bỏ trực tiếp, gây áp lực lên các bãi chứa và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này đề xuất các phương pháp tái chế phế liệu hiệu quả, bao gồm ủ phân hữu cơ và nhiệt phân để tạo than sinh học.

II. Quy trình sản xuất phân bón từ phế liệu

Nghiên cứu đề xuất các quy trình sản xuất phân bón từ phế liệu nông lâm nghiệp giàu lignocellulose. Quy trình bao gồm các bước như phơi khô, cắt nhỏ, và ủ với chế phẩm vi sinh để tạo phân hữu cơ. Đối với mùn cưa cây Keo, quy trình nhiệt phân được áp dụng để sản xuất phân than sinh học. Các phương pháp này không chỉ giúp tận dụng phế liệu mà còn tạo ra các sản phẩm phân bón chất lượng cao, phục vụ cho cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng.

2.1. Sản xuất phân hữu cơ

Quy trình sản xuất phân hữu cơ từ BTRM và BTDR bao gồm việc cắt nhỏ nguyên liệu, điều chỉnh độ ẩm và tỉ lệ C/N, sau đó ủ với chế phẩm vi sinh COMPOST MAKER. Các công thức ủ được thiết kế để tối ưu hóa quá trình phân hủy, tạo ra phân hữu cơ giàu dinh dưỡng. Kết quả cho thấy phân hữu cơ từ BTRM và BTDR có hiệu quả cao trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất.

2.2. Sản xuất phân than sinh học

Mùn cưa cây Keo được xử lý bằng phương pháp nhiệt phân yếm khí để tạo phân than sinh học. Quá trình này được tối ưu hóa ở nhiệt độ 350°C và thời gian nung 2 giờ. Phân than sinh học có khả năng cải thiện cấu trúc đất và giữ ẩm, đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng.

III. Ứng dụng và hiệu quả của phân bón

Các loại phân bón được sản xuất từ phế liệu nông lâm nghiệp đã được thử nghiệm trên đất xám bạc màu và cây rau cải xanh. Kết quả cho thấy phân hữu cơ và phân than sinh học có hiệu quả cao trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất và tăng năng suất cây trồng. Đặc biệt, phân nhả chậm được sản xuất từ than sinh học và phân khoáng đáp ứng các tiêu chuẩn của Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu, cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp.

3.1. Hiệu quả cải tạo đất

Các loại phân bón được sản xuất từ phế liệu nông lâm nghiệp có hiệu quả cao trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất xám bạc màu. Phân hữu cơ và phân than sinh học giúp tăng hàm lượng chất hữu cơ và cải thiện cấu trúc đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng.

3.2. Hiệu quả trên cây trồng

Thử nghiệm trên cây rau cải xanh cho thấy các loại phân bón từ phế liệu nông lâm nghiệp giúp tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Phân nhả chậm đặc biệt hiệu quả trong việc cung cấp dinh dưỡng đều đặn cho cây trồng, giảm thiểu thất thoát dinh dưỡng và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng phân bón.

Nội dung chính

Nghiên Cứu Xử Lý Phế Liệu Nông - Lâm Nghiệp Giàu Lignocellulose Để Sản Xuất Phân Bón Cải Tạo Đất

---

Tóm tắt nghiên cứu (Research Summary)

• Vấn đề nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên sinh khối từ các phụ phẩm nông - lâm nghiệp giàu lignocellulose khó phân hủy (bã thải rau mầm, bã thải dong riềng và mùn cưa cây keo), nhằm chuyển hóa chúng thành các dòng phân bón hữu cơ sinh học, than sinh học (biochar) và phân bón nhả chậm (slow-release fertilizer - PNC) có giá trị cao phục vụ cải tạo đất bạc màu.
• Phương pháp thực hiện: Đề tài áp dụng quy trình ủ hiếu khí có bổ sung chế phẩm vi sinh hữu hiệu và phụ phẩm phối trộn (rơm rạ, thân cây họ đậu); quy trình nhiệt phân yếm khí mùn cưa keo ở các dải nhiệt độ (250–500°C); và kỹ thuật bọc hạt phân khoáng trên nền than sinh học kết hợp chất mang bentonite và màng bọc polyme natri alginate (2% w/v). Các sản phẩm được kiểm nghiệm chất lượng theo tiêu chuẩn QCVN 01-189:2019/BNNPTNT và quy chuẩn Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu (CEN).
• Kết quả then chốt: Nghiên cứu đã xây dựng thành công 04 quy trình công nghệ tối ưu: sản xuất 02 loại phân hữu cơ compost (từ bã rau mầm và bã dong riềng), 01 loại than sinh học từ mùn cưa keo (ở 450°C trong 2 giờ, diện tích bề mặt BET $55{,}12\text{ m}^2/\text{g}$, CEC $36{,}35\text{ meq}/100\text{g}$), và 01 loại phân bón nhả chậm (NPK 20-10-12 bọc alginate với hiệu suất tạo hạt đạt 98,37%). Thử nghiệm trên đất xám bạc màu (Haplic Acrisols) trồng rau cải xanh (Brassica juncea L.) cho thấy các dòng phân bón giúp nâng cao độ phì nhiêu, giảm 20% lượng phân khoáng sử dụng mà vẫn tăng năng suất cây trồng vượt trội và an toàn về kim loại nặng, nitrat.
• Ý nghĩa ứng dụng: Công trình mở ra hướng đi bền vững cho nền nông nghiệp tuần hoàn, giải quyết triệt để nguồn thải tại các làng nghề chế biến nông sản và chế biến gỗ, đồng thời cung cấp vật liệu cải tạo hiệu quả cho các vùng đất thoái hóa, bạc màu tại Việt Nam.

---

Bối cảnh và tầm quan trọng (Context & Significance)

Thực trạng phát thải sinh khối và áp lực môi trường

Việt Nam là quốc gia có thế mạnh nông - lâm nghiệp với khối lượng phụ phẩm sinh khối phát sinh hàng năm ước tính vượt 156,8 triệu tấn (trong đó phụ phẩm trồng trọt chiếm 56,7% và chế biến lâm nghiệp chiếm 3,5%). Mặc dù nguồn tài nguyên này rất dồi dào, tỷ lệ thu gom và tái chế hiệu quả hiện nay chỉ đạt khoảng 50–52%.

Tại các làng nghề truyền thống và các vùng chuyên canh, vấn đề phế thải cục bộ đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng:

• Làng nghề chế biến dong riềng: Điển hình tại Hoài Đức hay Ba Vì (Hà Nội), mỗi ngày thải ra từ 300–500 tấn bã thải dong riềng. Quá trình chiết xuất 1 tấn củ chỉ thu được 190–200 kg tinh bột, còn lại 700–800 kg bã ẩm chứa nhiều chất hữu cơ dễ lên men chua thối.
• Sản xuất rau mầm đô thị: Để thu được 1 kg rau mầm cần loại bỏ 2–4 kg bã thải gồm giá thể và rễ cây sau chu kỳ 4–6 ngày. Do giá thể không thể tái canh trực tiếp vì nguy cơ mầm bệnh rễ, lượng bã này bị xả thải liên tục ra môi trường.
• Chế biến gỗ lâm nghiệp: Hoạt động cưa xẻ gỗ rừng trồng (đặc biệt là keo lai và bạch đàn) tạo ra hơn 2,1 triệu tấn mùn cưa/năm. Mùn cưa cây keo có hàm lượng lignocellulose cao và tỷ lệ C/N cực lớn, rất khó phân hủy tự nhiên và dễ gây cháy nổ nếu tồn trữ lâu ngày.

                  +-------------------------------------------------------+
                  | NGUỒN PHỤ PHẨM NÔNG - LÂM NGHIỆP GIÀU LIGNOCELLULOSE  |
                  +-------------------------------------------------------+
                           |                     |                    |
        +------------------+                     |                    +------------------+
        v                                        v                                       v
+------------------+                   +------------------+                    +------------------+
| Bã thải rau mầm  |                   | Bã thải dong     |                    | Mùn cưa cây keo  |
| (Ligno: 65,15%)  |                   | riềng (38,47%)   |                    | (C/N = 1275:1)   |
+------------------+                   +------------------+                    +------------------+
        |                                        |                                       |
        | + Rơm rạ + Urê                         | + Thân đậu tương                      | Nhiệt phân yếm
        | + Vi sinh Compost Maker                | + Vi sinh Compost Maker               | khí (450°C, 2h)
        v                                        v                                       v
+---------------------------------------------------------+                    +------------------+
|      PHÂN HỮU CƠ COMPOST ĐẠT CHUẨN QCVN 01-189          |                    |  THAN SINH HỌC   |
|   (Khử mầm bệnh, giàu dinh dưỡng, GI > 85-100%)         |                    |     (BIOCHAR)    |
+---------------------------------------------------------+                    +------------------+
                                                                                         |
                                                                                         | + Phân NPK (20-10-12)
                                                                                         | + Bentonite (7%)
                                                                                         | + Natri Alginate (15%)
                                                                                         v
                                                                               +------------------+
                                                                               |  PHÂN NHẢ CHẬM   |
                                                                               |   (PNC BIOCHAR)  |
                                                                               +------------------+

Khoảng trống nghiên cứu và tính cấp thiết

Thành phần lignocellulose (bao gồm cellulose, hemicellulose liên kết chặt chẽ với lignin bằng mạng lưới polyme thơm) tạo nên cấu trúc kháng phân hủy sinh học tự nhiên của thực vật. Hầu hết các nghiên cứu trước đây chỉ dừng lại ở các phế phẩm thông thường như rơm rạ, trấu hoặc phân chuồng, trong khi bã dong riềng, bã rau mầm và mùn cưa keo chưa được khảo sát đầy đủ về động thái biến đổi lý hóa học khi chế biến phân bón.

Đặc biệt, việc chế tạo phân bón nhả chậm (Slow-release Fertilizer) thường dựa trên chất nền vô cơ tổng hợp đắt tiền. Việc sử dụng than sinh học (biochar) từ mùn cưa làm chất mang hữu cơ xốp kết hợp polyme sinh học thân thiện môi trường (alginate) để bọc phân khoáng NPK là một hướng tiếp cận đột phá. Nghiên cứu của TS. Nguyễn Ngân Hà và cộng sự (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, mã đề tài QG.13) đã giải quyết trọn vẹn chuỗi giá trị: từ phân tích đặc tính nguyên liệu, tối ưu hóa quy trình chế tạo cho đến đánh giá tác động nông học trên đất xám bạc màu.

---

Phương pháp luận và cách tiếp cận (Methodology & Approach)

Nghiên cứu được thiết kế đồng bộ theo hướng tiếp cận thực nghiệm đa tầng từ quy mô phòng thí nghiệm đến đánh giá hiệu lực sinh học:

1. Phân tích thành phần nguyên liệu sinh khối

Hàm lượng 3 thành phần lignocellulose chính được xác định theo phương pháp của Mansor et al. (2019):

• Chiết tách sơ bộ: Chiết mẫu bằng axeton ở 90°C trong 2 giờ để loại bỏ hợp chất tan và dịch chiết.
• Xác định Hemicellulose: Xử lý bã mẫu sau chiết bằng dung dịch NaOH 0,5M ở 80°C trong 3,5 giờ; rửa sạch ion $\text{Na}^+$ và sấy khô đến khối lượng không đổi.
• Xác định Lignin: Xử lý phần bã với axit $\text{H}_2\text{SO}_4\text{ 98%}$ ở nhiệt độ phòng 24 giờ, sau đó đun sôi hoàn lưu 1 giờ; lọc và rửa bằng nước khử ion đến khi hết ion sunfat (thử bằng $\text{BaCl}_2\text{ 10%}$).
• Xác định Cellulose: Tính toán gián tiếp thông qua cân bằng khối lượng mẫu khô ban đầu.
• Các chỉ tiêu nông hóa: Độ ẩm (TCVN 9297:2012), pH (TCVN 5979:2007), hữu cơ tổng số OM (TCVN 9294:2012), hàm lượng $\text{N}_{\text{ts}}$, $\text{P}2\text{O}{5\text{ts}}$, $\text{K}2\text{O}{\text{ts}}$, các cation trao đổi ($\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$) và các kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd, As).

2. Quy trình ủ phân hữu cơ vi sinh hiếu khí (Compost)

• Quy mô và thiết bị: Ủ trong thùng nhựa 120L đục lỗ thông khí đa chiều (đáy, thân, nắp), có khay thu và tuần hoàn nước rỉ rác để duy trì độ ẩm đống ủ ở mức 60–65%.
• Điều chỉnh cơ chất: Sử dụng nước vôi trong 1% để trung hòa axit và làm mềm sợi lignocellulose trong 2 ngày; bổ sung phân đạm urê để đưa tỷ lệ C/N ban đầu của hỗn hợp về mức tối ưu (khoảng 30:1).
• Men vi sinh kích hoạt: Bổ sung chế phẩm Compost Maker (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa) chứa chủng vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men có hoạt tính cao: Streptomyces owasiensis (phân giải xenlulo), Burkholderia vietnamiensis (phân giải lân khó tan và protein), Saccharomyces cerevisiae (lên men khử mùi) với mật độ $> 10^9\text{ CFU/g}$, kết hợp rỉ mật và cám gạo. Quá trình ủ kéo dài 63 ngày với chu kỳ đảo trộn 1 lần/tuần.

3. Quy trình nhiệt phân yếm khí chế tạo than sinh học (Biochar)

• Tiền xử lý: Mùn cưa cây keo được làm sạch, nghiền và sàng đồng nhất kích thước hạt 1,5–2,0 mm, sấy khô ở 105°C trong 24 giờ.
• Nhiệt phân: Thực hiện trong lò nung yếm khí chuyên dụng Nabertherm với tốc độ gia nhiệt cố định 5°C/phút. Khảo sát dải nhiệt độ từ 250°C đến 500°C và thời gian lưu nhiệt từ 1,0 đến 3,0 giờ để tìm điểm cân bằng giữa hàm lượng cacbon cố định, diện tích bề mặt và dung lượng trao đổi cation (CEC).
• Kỹ thuật phân tích cấu trúc: Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA/DTG), nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và đo diện tích bề mặt riêng theo phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt nitơ (BET/Langmuir).

4. Quy trình công nghệ tổng hợp phân bón nhả chậm (PNC)

• Thủy phân Urê: Urê được hòa tan và thủy phân nhiệt ở 160°C trong 10 phút nhằm giải phóng $90\text{--}95%\text{ }\text{NH}_4^+$ tự do, tạo điều kiện cho ion amoni hấp phụ tối đa vào mạng mao quản của than sinh học và bentonite.
• Phối trộn và tạo màng: Phối trộn than sinh học tối ưu (51%), phân khoáng (urê, $\text{(NH}_4)_2\text{HPO}_4$, $\text{KCl}$ với tỷ lệ N:$\text{P}_2\text{O}_5$:$\text{K}_2\text{O}$ cố định 20:10:12), chất mang bentonite (7%) và chất kết dính polyme natri alginate 2% (chiếm 15% tổng khối lượng nguyên liệu).
• Tạo viên và đóng rắn: Hỗn hợp sệt được nhỏ giọt vào dung dịch $\text{CaCl}_2\text{ 0{,}25M}$ để tạo mạng lưới liên kết ngang hydrogel canxi alginate không tan, tạo thành các viên phân hình cầu đường kính 3–4 mm trước khi sấy khô.

+------------------------------------------------------------------------------------+
|                         QUY TRÌNH CHẾ TẠO PHÂN NHẢ CHẬM                            |
+------------------------------------------------------------------------------------+
|  1. Hòa tan & Thủy phân Urê (160°C, 10 phút) -> Chuyển hóa 90-95% thành NH4+       |
|                                       |                                            |
|  2. Phối trộn: Than sinh học (51%) + Bentonite (7%) + Lân, Kali + Urê thủy phân    |
|                                       |                                            |
|  3. Trộn đều với dung dịch Natri Alginate 2% (Tỷ lệ 1:1 theo thể tích)             |
|                                       |                                            |
|  4. Nhỏ giọt tạo viên vào dung dịch CaCl2 0,25M (Tạo màng gel Canxi Alginate)      |
|                                       |                                            |
|  5. Tách hạt sau 24 giờ ngâm đóng rắn & Sấy khô ở nhiệt độ thấp -> PNC đạt chuẩn   |
+------------------------------------------------------------------------------------+

5. Đánh giá độc tính thực vật và khảo nghiệm nông học

• Độc tính sinh học: Đánh giá độ chín của compost bằng chỉ số nảy mầm hạt củ cải trắng (Germination Index - GI) theo tiêu chuẩn quốc tế TMECC 05.05-B.
• Động thái giải phóng dinh dưỡng: Thử nghiệm ngâm chiết tĩnh trong nước cất ở 25°C qua các mốc thời gian (3, 7, 15, 28, 45, 60 ngày) và đối chiếu với tiêu chuẩn của Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu.
• Khảo nghiệm chậu vại: Bố trí thí nghiệm trên đất xám bạc màu (Haplic Acrisols, Sóc Sơn - Hà Nội) trồng rau cải xanh (Brassica juncea L.) với các công thức đối chứng và các mức bón phân hữu cơ (5, 10, 15 tấn/ha), than sinh học (5, 10, 15 tấn/ha), phân nhả chậm (60%, 80%, 100% mức khuyến cáo NPK).

---

Phát hiện chính của nghiên cứu (Key Findings)

1. Đặc tính giàu sinh khối của nguồn phế liệu nghiên cứu

Phân tích hóa lý cho thấy các phụ phẩm nông - lâm nghiệp có tiềm năng chuyển đổi sinh hóa vượt trội:

• Bã thải rau mầm: Chứa tổng hàm lượng lignocellulose rất cao, lên tới 65,15% (Cellulose: 32,42%, Hemicellulose: 6,19%, Lignin: 26,54%), Cacbon hữu cơ (OC) đạt 34,75%, tỷ lệ C/N = 68,1:1.
• Bã thải dong riềng: Chứa 38,47% lignocellulose, trong đó hemicellulose chiếm tỷ lệ vượt trội (23,89%), OC đạt 50,31%, tỷ lệ C/N = 40,2:1.
• Mùn cưa cây keo: Là sinh khối gỗ mềm có tỷ lệ OC đạt 31,87%, lignocellulose đạt 79,95% và đặc biệt tỷ lệ C/N lên tới 1275:1. Do tỷ lệ C/N quá cao và hàm lượng lignin lớn, mùn cưa không thích hợp cho quá trình ủ compost truyền thống nhưng là nguồn nguyên liệu hoàn hảo để sản xuất than sinh học.

2. Tối ưu hóa thành công công thức ủ phân hữu cơ compost

Quá trình ủ diễn ra qua 3 pha nhiệt độ rõ rệt, trong đó pha ưa nhiệt cao đạt đỉnh từ 52–72°C trong tuần đầu tiên, giúp tiêu diệt hoàn toàn các mầm bệnh vi sinh vật (E. coli, Salmonella đều không phát hiện - KPH). Sau 63 ngày:

• Công thức CT2 (60% Bã rau mầm + 40% Rơm rạ) và CT4 (60% Bã dong riềng + 40% Thân cây đậu tương) đạt chất lượng vượt trội: hàm lượng chất hữu cơ OM $> 29\text{--}48%$, pH từ 6,10–6,27, tỷ lệ C/N giảm xuống ngưỡng an toàn (12,5:1 đến 18:1).
• Độ an toàn sinh học tuyệt đối: Thử nghiệm độc tính thực vật cho thấy dịch chiết phân bón CT2 và CT4 giúp hạt cải nảy mầm mạnh mẽ với chỉ số $\text{GI} = 87\text{--}100%$, đáp ứng toàn diện QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.

Chỉ tiêu chất lượng	PHC từ Bã rau mầm (CT2)	PHC từ Bã dong riềng (CT4)	QCVN 01-189:2019/BNNPTNT
pH ($H_2O$)	6,10	6,07	$\ge 5{,}0$
Chất hữu cơ (OM)	29,72%	48,95%	$\ge 20%$
Độ ẩm sau phơi	29,40%	30,00%	$\le 30%$
$N_{ts} - P_2O_{5ts} - K_2O_{ts}$	1,12% - 1,50% - 4,18%	1,79% - 2,35% - 6,58%	Cung cấp đa lượng dễ tiêu
Tỷ lệ C/N	12,51 : 1	12,43 : 1	Đạt ngưỡng ổn định
Kim loại nặng (Cd, Pb, As)	Rất thấp, an toàn	Rất thấp, an toàn	Nằm trong ngưỡng cho phép
Vi sinh vật (E. coli, Salmonella)	Không phát hiện (KPH)	Không phát hiện (KPH)	Âm tính / An toàn

3. Xác lập chế độ nhiệt phân tối ưu cho Than sinh học từ Mùn cưa keo

Nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ và thời gian nhiệt phân kiểm soát hoàn toàn cấu trúc xốp và hóa tính của Biochar:

• Ở điều kiện 450°C trong 2 giờ, than sinh học đạt các thông số lý tưởng cho đất nông nghiệp: phản ứng kiềm nhẹ (pH 7,32 giúp hạ chua), hàm lượng hữu cơ giữ lại 15,11%, dung lượng trao đổi cation CEC đạt $36{,}35\text{ meq}/100\text{g}$, diện tích bề mặt riêng BET đạt $55{,}12\text{ m}^2/\text{g}$ (Langmuir đạt $147{,}22\text{ m}^2/\text{g}$).
• Phân tích XRD và SEM chứng minh than sinh học có cấu trúc carbon vô định hình với mật độ lỗ xốp vi mô và mao quản trung bình phát triển mạnh, đóng vai trò như các "kho chứa" dinh dưỡng và vi sinh vật đất.

4. Động thái nhả chậm dinh dưỡng của phân bón NPK/Biochar/Alginate

Phân nhả chậm tổng hợp có kích thước hạt đồng đều 3–4 mm, tỷ trọng nhẹ, độ bền cơ học cao và diện tích bề mặt đạt $60{,}54\text{ m}^2/\text{g}$.

• Kiểm nghiệm nhả dinh dưỡng trong nước:
  • Sau 3 ngày: Mức nhả dinh dưỡng $< 10%$ (Tiêu chuẩn Châu Âu quy định $< 15%$ trong 24h).
  • Sau 28 ngày: Mức nhả tích lũy $< 50%$ (Tiêu chuẩn Châu Âu quy định $< 75%$).
  • Sau 45 ngày: Mức nhả dinh dưỡng $< 70%$.
  • Sau 60 ngày: Hạt phân trương nở nhẹ nhưng vẫn giữ lại $> 20%$ hàm lượng NPK ban đầu.
• Kết quả khẳng định lớp màng polyme alginate kết hợp chất nền biochar - bentonite đã tạo nên rào cản khuếch tán lý tưởng, biến phân khoáng tan nhanh thành dòng phân nhả chậm thông minh.

5. Hiệu quả cải tạo đất xám bạc màu và tăng năng suất cây trồng

Khảo nghiệm chậu vại trên đất xám bạc màu Sóc Sơn gieo trồng cải xanh (Brassica juncea L.) ghi nhận:

• Cải tạo đất: Bón phân hữu cơ và than sinh học giúp tăng đáng kể pH đất, tăng hàm lượng mùn, nâng cao dung lượng hấp thu CEC và cải thiện khả năng giữ ẩm của đất nghèo dinh dưỡng.
• Năng suất cây trồng:
  • Phân hữu cơ (BTRM, BTDR) ở liều lượng 10 tấn/ha cho năng suất rau cải cao nhất ($2{,}0\text{--}3{,}17\text{ kg}/\text{m}^2$).
  • Than sinh học mùn cưa ở liều lượng 15 tấn/ha kích thích sinh trưởng rễ và tán lá mạnh mẽ nhất.
  • Phân nhả chậm bọc alginate ở liều 320 kg/ha (chỉ tương đương 80% nhu cầu NPK khuyến cáo) cho năng suất tương đương hoặc cao hơn bón 100% phân vô cơ thương phẩm.
• Chất lượng nông sản: Hàm lượng nitrat ($\text{NO}_3^-$) và tồn dư kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong lá rau đều thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn của Bộ Y tế (QCVN 8-2:2011/BYT) và tiêu chuẩn an toàn FAO/WHO.

---

Đóng góp khoa học và giá trị thực tiễn (Scientific & Practical Contributions)

1. Đóng góp về mặt học thuật và lý thuyết

• Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu toàn diện đầu tiên tại Việt Nam về thành phần hóa sinh chi tiết của các phế thải giàu lignocellulose đặc thù (bã dong riềng làng nghề, bã rau mầm nông nghiệp đô thị, mùn cưa keo lai).
• Làm sáng tỏ cơ chế giữ và nhả ion khoáng ($\text{NH}_4^+$, $\text{H}_2\text{PO}_4^-$, $\text{K}^+$) trên nền phức hợp lai sinh học giữa vật liệu carbon vô định hình xốp (biochar), khoáng sét phyllosilicate (bentonite) và polyme anionic thiên nhiên (alginate).

2. Đổi mới về công nghệ và quy trình

• Hoàn thiện giải pháp thủy phân urê nhiệt độ cao trước khi phối trộn, giải quyết hiện tượng thất thoát đạm bay hơi và tối ưu hóa khả năng liên kết ion trên bề mặt vật liệu mang.
• Quy trình công nghệ khép kín, thân thiện với môi trường, sử dụng hóa chất an toàn và polyme sinh học có khả năng tự phân hủy hoàn toàn trong đất mà không để lại vi nhựa hay độc chất thứ cấp.

3. Giá trị thực tiễn và tác động kinh tế - xã hội

• Kinh tế tuần hoàn: Biến nguồn phế thải phát thải hàng trăm tấn mỗi ngày tại các làng nghề Hà Nội và các tỉnh trung du miền núi phía Bắc (Cao Bằng, Bắc Kạn, Tuyên Quang) thành hàng hóa phân bón chất lượng cao, giảm thiểu chi phí xử lý bãi thải và giảm rủi ro ô nhiễm nguồn nước mặt.
• Tiết kiệm chi phí phân bón: Phân bón nhả chậm giúp cắt giảm $20\text{--}40%$ lượng phân bón vô cơ bị rửa trôi hoặc bốc hơi, giảm công lao động bón đón/bón thúc cho người nông dân.
• Phục hồi tài nguyên đất: Cung cấp giải pháp khả thi để cải tạo hàng triệu hecta đất xám bạc màu, đất cát ven biển và đất đồi núi đang bị thoái hóa nghiêm trọng trên toàn quốc.

---

Đối tượng hưởng lợi và ứng dụng (Target Audience & Benefits)

• Nhà khoa học & Nghiên cứu sinh: Kế thừa bộ số liệu về động học phân giải lignocellulose, thông số nhiệt phân biochar và động học giải phóng chất dinh dưỡng để phát triển các thế hệ phân bón nhả chậm thông minh mới.
• Doanh nghiệp sản xuất phân bón & Khởi nghiệp nông nghiệp công nghệ cao: Ứng dụng ngay 04 quy trình công nghệ đã được chuẩn hóa để đầu tư dây chuyền sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh, than sinh học đóng túi hoặc phân viên nhả chậm thương mại.
• Hợp tác xã nông nghiệp & Làng nghề chế biến: Áp dụng mô hình xử lý bã thải tại chỗ theo quy mô hợp tác xã, giải quyết triệt để vấn đề rác thải môi trường tại các làng nghề miến dong (Hoài Đức, Ba Vì) hay các cơ sở trồng mầm sạch.
• Nhà quản lý môi trường & Hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học tin cậy để xây dựng các chính sách khuyến khích kinh tế sinh học tuần hoàn, thúc đẩy tiêu chuẩn tái chế phụ phẩm theo Luật Bảo vệ Môi trường và Đề án Phát triển Nông nghiệp Hữu cơ Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Điểm khác biệt lớn nhất giữa phân hữu cơ từ bã rau mầm/dong riềng so với phân hữu cơ truyền thống là gì?

Phân hữu cơ trong nghiên cứu được xử lý từ các nguồn phế liệu có hàm lượng lignocellulose cao đã qua xử lý kiềm nhẹ (nước vôi trong) và phối trộn cân bằng C/N bằng phụ phẩm giàu đạm (thân đậu tương, rơm rạ). Kết hợp chủng vi sinh Compost Maker, phân thành phẩm đạt độ hoai mục và độ chín tuyệt đối chỉ sau 63 ngày, hoàn toàn sạch mầm bệnh, giàu khoáng chất dễ tiêu và có chỉ số nảy mầm thực vật $\text{GI} \ge 87\text{--}100%$, không gây hiện tượng "cháy rễ" khi bón cho cây non.

2. Tại sao mùn cưa cây keo không nên dùng làm phân hữu cơ compost mà phải nhiệt phân làm than sinh học (Biochar)?

Mùn cưa cây keo chứa tới gần 80% phức hệ lignocellulose với tỷ lệ C/N cực cao (1275:1) và hàm lượng nitơ cực thấp (0,025%). Nếu ủ compost thông thường, thời gian phân hủy sẽ kéo dài nhiều năm và vi sinh vật sẽ cạnh tranh hút hết dinh dưỡng của đất. Ngược lại, nhiệt phân yếm khí ở 450°C sẽ nhanh chóng chuyển hóa mùn cưa thành than sinh học có diện tích bề mặt lớn ($55{,}12\text{ m}^2/\text{g}$), giàu khoáng kiềm và dung lượng hấp thu cao ($36{,}35\text{ meq}/100\text{g}$), rất lý tưởng để cải tạo đất chua phèn và giữ ẩm.

3. Phân nhả chậm từ than sinh học và polyme alginate hoạt động theo cơ chế nào?

Phân nhả chậm hoạt động nhờ cấu trúc đa lớp: Các ion $\text{NH}_4^+$, $\text{H}_2\text{PO}_4^-$ và $\text{K}^+$ trước tiên được hấp phụ vật lý và hóa học vào hệ thống lỗ xốp vi mô của than sinh học và mạng tinh thể bentonite. Bên ngoài, lớp màng sinh học canxi alginate đóng vai trò như một màng bán thấm điều hòa dòng khuếch tán. Khi gặp nước, màng gel trương nở chậm rãi và nhả dưỡng chất từ từ theo nhu cầu hấp thụ của rễ cây, ngăn chặn hiện tượng tan ồ ạt gây ngộ độc rễ và rửa trôi.

4. Kết quả nghiên cứu có thể mở rộng (generalize) cho các loại cây trồng và vùng đất khác không?

Hoàn toàn có thể. Quy trình nhiệt phân mùn cưa và bọc màng alginate có tính ổn định cao và có thể áp dụng cho nhiều nguồn sinh khối gỗ khác. Mặc dù khảo nghiệm thực nghiệm được thực hiện trên đất xám bạc màu Sóc Sơn với rau cải xanh, sản phẩm hoàn toàn thích hợp để ứng dụng trên các loại đất thoái hóa khác như đất cát ven biển, đất đỏ bazan bạc màu, hoặc bón cho cây ăn quả, cây công nghiệp dài ngày và hoa cây cảnh.

5. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là gì?

Nhóm tác giả đề xuất 2 định hướng chính: (1) Mở rộng thử nghiệm đồng ruộng quy mô lớn (field trial) qua nhiều vụ mùa liên tiếp trên các đối tượng cây trồng chủ lực; (2) Tối ưu hóa dây chuyền thiết bị tự động hóa công đoạn tạo viên và hoàn thiện phân tích chi phí - lợi ích kinh tế (LCA & Cost-Benefit Analysis) nhằm chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp sản xuất phân bón.

---

Kết luận (Conclusion)

Đề tài nghiên cứu cấp Đại học Quốc gia mã số QG.13 do TS. Nguyễn Ngân Hà chủ nhiệm đã giải quyết thành công bài toán "kép": xử lý triệt để nguồn phế thải nông - lâm nghiệp giàu lignocellulose gây ô nhiễm, đồng thời chế tạo thành công các dòng phân hữu cơ sinh học, than sinh học chất lượng cao và phân bón nhả chậm thế hệ mới. Các sản phẩm đều đạt các tiêu chuẩn khắt khe về chất lượng phân bón (QCVN 01-189:2019/BNNPTNT) và chuẩn nhả chậm Châu Âu, thể hiện hiệu lực vượt trội trong việc cải tạo đất xám bạc màu và bảo đảm an toàn thực phẩm.

Kết quả này không chỉ đóng góp các công bố quốc tế uy tín (Scopus) và giải pháp hữu ích được chấp nhận hợp lệ, mà còn là bước tiến quan trọng thúc đẩy nền nông nghiệp hữu cơ tuần hoàn, bền vững tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NOI BAO CÁO TONG KET KET QUA THUC HIEN DE TAI KH&CN CAP DAI HỌC QUOC GIA —— Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý các vật liệu giàu lignocellulose có nguồn gốc từ phế liệu nông, lâm nghiệp để sản xuất phân bón ứng dụng cho cải tạo Vagàe.r đất Mã số đề tài: QG.13 Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Ngân Hà Hà Nội, 12/2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BAO CAO TONG KET KET QUA THUC HIEN DE TAI KH&CN CAP DAI HQC QUOC GIA Tén đề tài: Nghiên cứu xử lý các vật liệu giàu lignocellulose có nguồn gốc từ phế liệu nông, lâm nghiệp để sản xuất phân bón ứng dụng cho cải tạo đất Mã số đề tài: QG.13 Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Ngân Hà Hà Nội, 12/2021 PHAN I. THONG TIN CHUNG 1.

Tên đề tài: Nghiên cứu xứ ly các vật liệu giàu lignocellulose có nguồn gốc từ phế liệu nông, lâm nghiệp để sản xuất phân bón ứng dụng cho cải tạo đất 1. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài Chức danh, học vi, họ và tên Don vị công tac Vai trò thực hiện đề tài TS. Nguyễn Ngân Hà TrườngĐHKHTN- |Chủ nhiệm đề tài, chịu trách DHQGHN nhiém chung TS. Nguyén Thi Hanh Trường DHKHTN- | Thu ký khoa học + Thành viên DHQGHN thực hiện chính TS.

Lê Thị Hoàng Oanh Trường ĐHKHTN- Thành viên thực hiện chính ĐHQGHN TS. Lê Anh Tuấn Trường ĐHKHTN- Thành viên thực hiện chính ĐHQGHN TS. Phạm Thanh Đồng Trường ĐHKHTN- Thành viên ĐHQGHN TS. Nguyễn Minh Việt Trường ĐHKHTN- Thành viên ĐHQGHN 7 ThS.

Phạm Hùng Sơn Trường ĐHKHTN- Thành viên ĐHQGHN Ngoài ra, đê tài còn có sự tham gia của 01 học viên cao học với vai trò kĩ thuật viên 1. Don vị chủ trì: Trường Dai học Khoa học Tự nhiên, DHQGHN 1. Thời gian thực hiện: 1. Theo hợp đồng: từ tháng 12 năm 2018 đến tháng 12 năm 2020 1.

Gia hạn (nếu có): đến tháng 12 năm 2021 1. Thực hiện thực tế: từ tháng 12 năm 2018 đến tháng 12 năm 2021. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không 1. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 400 triệu đồng.

TONG QUAN KET QUÁ NGHIÊN CỨU 1. Đặt van đề Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa — hiện đại hóa với một số ngành kinh tế chủ lực, trong đó ngành nông nghiệp và lâm nghiệp là hai ngành mũi nhọn chiếm tỷ trọng cao trong cả nước so với các ngành khác. Nguyên nhân do nông nghiệp là ngành sản xuất ra nguôn lương thực, thực phẩm chủ yếu cung cấp cho nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, đóng góp vai trò không nhỏ vào tăng trưởng GDP của Việt Nam. Còn ngành lâm nghiệp từ trước đến nay vẫn luôn giữ vững được vị thế của mình do nước ta có khí hậu nhiệt đới với % diện tích đất tự nhiên là đổi núI, các điều kiện tự nhiên, thổ nhưỡng rất thuận lợi cho sự phát ttriển sản xuất lâm nghiệp để cung cấp gỗ nguyên liệu, dược liệu và các sản phẩm lâm sản ngoài gỗ phục vụ nhu cầu tiêu thụ trong và ngoài nước.

Tuy nhiên, hàng năm lượng phế thải sản sinh ra từ quá trình sản xuất, chế biến nông, lâm nghiệp là rất lớn với thành phần chất thải đa đạng, nhiều loại khó phân hủy tự nhiên và khó xử lý, đặc biệt là các chất thải giàu hàm lượng lignocellulose. Ngoài ra, ở các địa phương có thế mạnh về sản xuất, chế biến các sản phẩm nông, lâm nghiệp, vân đề về bãi chứa chất thải, nguy cơ đe dọa ô nhiễm môi trường và ảnh hưởngcủa chúng đến sức khỏe cộng đồng đang là vấn đề bức xúc và nhận được sự quan tâm ngày càng nhiều của các nhà quan lý, nhà sản xuất, nhà nghiên cứu. Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước có thé thay rang các nghiên cứu về xử lý phế thải nông nghiệp để làm phân hữu cơ (PHC) và than sinh học (TSH) đã có rất nhiều, 1 '"0P nguồn nguyên liệu lignocellulose cần xử lý cũng rất đa dang. Tuy nhiên, các nghiên cứu dé chế tạo ra phân bón chất lượng từ các nguồn nguyên liệu giàu li gnocellulose như bã thải rau mầm (BTRM), bã thải dong riềng (BTDR), mùn cưa cây Keo để phục vụ cải tạo đất còn rất ít và chưa đầy đủ thông tin, vì vậy nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu bổ sung thêm cơ sở khoa học và dữ liệu về một sô loại phân bón được sản xuất từ nguồn phụ phẩm nông, lâm nghiệp (PHC từ BTRM, BTDR; phân TSH từ mùn cưa; phân nhả chậm (PNC) trên cơ sở than sinh học và phân khoảng) và ứng dụng của chúng trong cải tạo đất xám bạc màu, nâng cao năng suất cây trồng.

Mục tiêu nghiên cứu: - Đánh giá được tiềm năng sản xuất phân hữu cơ, phân than sinh học chất lượng cao, có. mức độ khoáng hóa chậm từ phụ phẩm nông, lâm nghiệp (bã thai dong riềng, bã thải trồng rau mầm, mùn cưa). - Có được quy trình sản xuất phân hữu cơ, phân than sinh học chất lượng cao, mức độ khoáng hóa chậm từ bã thải dong riềng, bã thải trồng rau mâm, mùn cưa. - Xác định được hiệu quả cải tạo đất và hiệu quả sử dụng các loại phân bón đã sản xuất trên cây trồng (quy mô phòng thí nghiệm).

Nội dung nghiên cứu: - Phân tích tiềm năng nguyên liệu lignocellulose và khả năng sử dụng chúng để sản xuất phân bón chất lượng cao, mức độ khoáng hóa chậm. - Nghiên cứu quy trình xử lý phế phụ phâm nông nghiệp để sản xuất phân hữu cơ - Nghiên cứu chế tạo phân than sinh học từ phế phụ phẩm lâm nghiệp - Nghiên cứu chế tạo phân bón chất lượng cao, khoáng hóa chậm (nhả chậm) - Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón đến cải tạo đất và năng suất, chất lượng cây trồng. Phương pháp nghiên cứu 3. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Thu thập các tài liệu thứ cấp (sách, báo, đề tài nghiên cứu.) liên quan đến đề tài nghiên cứu.

Thu thập các báo cáo, thông tin ở cơ quan quản lý địa phương, điều tra, phỏng vấn người sản xuất ở một số nơi có nguồn BTRM, BTDR, mùn cưa keo của khu vực Hà Nội. Phương pháp xử lý vật liệu lignocellulose để tạo ra phân bón: Phơi khô toàn bộ lượng phế thải nông lâm nghiệp (BTRM, BTDR, min cưa cây keo, rom ra, thân cây đậu tương). Phương pháp xử lý bã thai rau mam, bã thải dong riêng dé sản xuất phân hữu cơ: Cắt nhỏ, làm đồng déu kích thước (3-4cm) các nguyên liệu trước khi chúng được xử lý đề làm PHC; Dựa trên độ âm, tỉ lệ C/N của hỗn hợp nguyên liệu đầu vào, tiến hành điều chỉnh để độ ẩm đống ủ đạt 50-60%, tỉ lệ C/N đạt khoảng 30:1 là điều kiện thuận lợi cho các VSV hoạt động và tăng cường phân giải để tạo ra PHC. Tất cả các công thức ủ PHC đều sử dụng chế phẩm vi sinh COMPOST MAKER của Viện Thổ nhưỡng nông hóa và một số chất phụ gia làm cơ chất hỗ trợ cho hoạt động của VSV (ri mật, cám gạo).

Các công thứcủ phân hữu cơ như sau: CT1 (ĐC): 100% BTRM hoặc BTDR (20kg) + 200g COMPOST MAKER + Nguyên liệu bé sung (uré, 2kg cám gạo, 200 ml ri mat); CT2: 60% BTRM hoặc BTDR (12kg) + 40% rom ra khô (8kg) + 200g COMPOST MAKER + Nguyên liệu bé sung (uré, 2kg cám gạo, 200 ml ri mật); CT3: 60% BTRM hoặc BTDR (12kg) + 40% phân bò khô (8kg) + 200g COMPOST MAKER + Nguyên liệu bổ sung (urê, 2kg cám gạo, 200 ml ri mật); CT4: 60% BTRM hoặc BTDR (12kg) + 40% thân cây đậu tương khô (8kg) + 200g COMPOST MAKER + Nguyên liệu bé sung (urê, 2kg cám gạo, 200 ml ri mat); Việc phối trộn BTRM, BTDR với các phụ phâm nông nghiệp khác sẽ làm tăng độ thoáng khí va tăng hàm lượng các chất dinh đưỡng cho hỗnhop ủ. Nguyên liệu được ủ trong các thùng nhựa 120L đã đục 25 lỗ ở xung quanh, ở đáy và ở trên nap. Tiến hành dao trộn đốngủ mỗi tuần một lần. Phương pháp xử lý mùn cưa cây keo dé tao phân than sinh hoc: Min cưa được sơ chế loại bỏ những mảnh gô lớn, sàng qua rây để thu được nguyên liệu thô có kích thước đồng nhất 1 ;5-2mm, sây khô ở nhiệt độ 105°C trong thời gian 24 giờ trước khi được nhiệt phân bằng lò nung yếm khí Nabertherm theo dạng mẻ với tốc độ gia nhiệt 5°C/phút.

Tiến hành khảo sát các yêu tô ảnh hưởng 2 đến quá trình tạo và chất lượng của TSH như nhiệt độ nung (250°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C) và thời gian nung (1 giờ, 1 giờ 30 phút, 2 giờ, 2 giờ 30 phút, 3 giờ). Thông qua đánh giá đặc tính hóa lý của TSH, lựa chọn ra nhiệt độ, thời gian nung tôi ưu mùn cưa để tạo ra TSH với mục đích làm phân bón trong nông nghiệp. Phương pháp tạo phân nha chậm từ than sinh học và phân khoáng: Dé tạo ra PNC cần sử dụng các nguyên liệu như TSH tốt nhất được tạo ra ở mục (b); phân khoáng (urê, (NH4)2HPO., KCI); bentonite và polyme natri alginate. Trong đó bentonite được sử dụng làm chất mang giúp tăng độ bền cơ học cho PNC.

Polyme natri alginate có nồng độ 2% w/V được sử dụng làm chất kết đính (bọc) các nguyên liệu với nhau và tạo viênphân. PNC được tạo ra phải dap ứng QCVN 01-189:2019/ BNNPTNT đối với phân NPK hỗn hop (tổng hàm lượng N, PzOs, K2O > 18%). Với mục đích sử dụng PNC chocây rau cải xanh vì vậy tỉ lệ N : P2Os: KaO của PNC phải đạt được theo mục tiêu là 15: 7,5: 10. Đề tài đã lựa chọn cố định tỉ lệ N : P2Os: KaO của phân khoáng ban đầu trong thành phần nguyên liệu là 20: 10: 12 là tỉ lệ tương đối phù hợp cho cây rau cải.

Với mục tiêu sử dụng TSH làm chất nền chính cho PNC nên tỉ lệ TSH được sử dụng phải chiếm tỉ lệ lớn so với các nguyên liệu còn lại và cũng cần sử dụng lượng tối thiểu polyme để kết dính TSH cùng các nguyên liệu khác. Vì vậy lượng TSH được sử dụng trong nghiên cứu là 51%. Lượng nguyên liệu còn lại sẽ là bentonite (7%). Tiến hành khảo sát các liều lượng polyme khác nhau ( 1%, 5%, 10%, 15%, 20% so với tổng khối lượng các nguyên liệu chính) dé kết đính nguyên liệu, tạo viên phân và giữ được dinh đưỡng cho PNC.

Với ti lệ bé sung polyme là 1%, 5% các nguyên liệu không tạo được viên phân, tỉ lệ polyme từ 10% - 20% có thể tạo được viên phân. Tuy nhiên, sử dụng tỉ lệ polyme là 10% viên phân không đạt yêu cầu về hàm lượng NPK.