Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý phế thải sắn làm phân bón hữu cơ

Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải tinh bột sắn, chuyển đổi thành phân hữu cơ hiệu quả và bền vững cho nông nghiệp.

• Đề tài: Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Xử Lý Phế Thải Sau Chế Biến Tinh Bột Sắn Dạng Rắn Làm Phân Hữu Cơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Hiện trạng sản xuất và chế biến tinh bột sắn
• 1.1.1. Sản xuất và chế biến tinh bột sắn trên thế giới
• 1.1.2. Sản xuất và chế biến tinh bột sắn ở Việt Nam
• 1.2. Chất thải rắn trong chế biến tinh bột sắn
• 1.2.1. Nguồn phát sinh và tải lượng
• 1.2.2. Đặc trưng chất thải rắn
• 1.3. Vai trò chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật trong quá trình ủ compost
• 1.4. Khả năng ứng dụng vi sinh vật để xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ
• 2. PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu sinh vật
• 2.3.2. Các phương pháp lý, hóa học
• 2.3.3. Đánh giá khả năng phân giải xenluloza, tinh bột trong phế thải sau chế biến tinh bột sắn
• 2.3.4. Đánh giá độ hoai mục và khả năng sử dụng làm cơ chất trồng cây của phân hữu cơ chế biến từ phế thải chế biến tinh bột sắn
• 3. PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả đánh giá đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn và tiềm năng sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ
• 3.1.1. Đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn
• 3.1.2. Tiềm năng sử dụng phế thải tinh bột sắn dạng rắn làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ
• 3.2. Kết quả tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza, tinh bột
• 3.2.1. Tuyển chọn chủng vi sinh vật
• 3.2.2. Điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật
• 3.3. Kết quả đánh giá khả năng xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn làm phân hữu cơ của chủng vi sinh vật
• 3.3.1. Theo dõi diễn biến của đống ủ
• 3.3.1.1. Mật độ vi sinh vật
• 3.3.1.2. pH và độ ẩm
• 3.3.2. Thành phần của chất thải rắn sau xử lý (phân ủ)
• 3.3.2.1. Đánh giá cảm quan
• 3.3.2.2. Thành phần vật lý và hóa học của chất thải sau xử lý
• 3.3.3. Độ hoai mục và khả năng sử dụng chất thải sau xử lý làm cơ chất trồng cây
• 4. PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Giải pháp xử lý phế thải sắn Từ ô nhiễm đến tài nguyên

Ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, góp phần quan trọng vào kinh tế nông nghiệp. Tuy nhiên, quá trình sản xuất này tạo ra một lượng phế thải rắn khổng lồ, chủ yếu là bã sắn hay xác sắn. Trung bình, để sản xuất 1 tấn tinh bột, cần khoảng 3.5-4 tấn sắn củ tươi, thải ra gần 0.45 tấn chất thải rắn. Lượng phụ phẩm nông nghiệp này nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Quá trình phân hủy tự nhiên của bã sắn sinh ra các khí H2S, CH4, NH3, gây mùi hôi thối, ô nhiễm không khí, đất và nguồn nước ngầm. Đây là một thách thức lớn đối với mục tiêu nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, dưới góc độ khoa học, lượng chất thải hữu cơ dồi dào này lại là một nguồn tài nguyên quý giá. Việc ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân hữu cơ mở ra một hướng đi hiệu quả. Phương pháp này không chỉ giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ vi sinh có giá trị cao, góp phần cải tạo đất và nâng cao dinh dưỡng cây trồng. Đây là một ví dụ điển hình của mô hình kinh tế tuần hoàn, biến chất thải của ngành này thành đầu vào cho ngành khác, cụ thể là nông nghiệp.

1.1. Hiện trạng ngành chế biến sắn và gánh nặng môi trường

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu sắn hàng đầu thế giới. Sự phát triển của các nhà máy chế biến tinh bột sắn đã tạo ra công ăn việc làm và thúc đẩy kinh tế. Tuy nhiên, mặt trái của nó là lượng phế thải rắn, đặc biệt là bã khoai mì, ngày càng tăng. Theo nghiên cứu của Nguyễn Hồng Nhung (2015), phế thải rắn chiếm khoảng 15-20% lượng sắn tươi. Với hàng triệu tấn sắn được chế biến mỗi năm, lượng bã thải lên đến hàng triệu tấn. Việc xử lý không triệt để đã biến nhiều khu vực xung quanh nhà máy thành điểm nóng về ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái địa phương.

1.2. Bã sắn Từ phụ phẩm nông nghiệp trở thành tài nguyên

Thành phần chính của bã sắn là cellulose và tinh bột còn sót lại, là nguồn cacbon hữu cơ dồi dào. Thay vì xem đây là chất thải, các nhà khoa học đã nhìn nhận nó như một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho công nghệ vi sinh vật. Thông qua quá trình phân hủy sinh học có kiểm soát, các hợp chất hữu cơ phức tạp trong bã sắn được chuyển hóa thành mùn, một thành phần quan trọng của đất. Quá trình này không chỉ loại bỏ nguy cơ ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng, phục vụ trực tiếp cho sản xuất nông nghiệp, hướng tới một nền kinh tế xanh và bền vững.

II. Thách thức trong việc xử lý chất thải rắn từ nhà máy sắn

Việc xử lý chất thải hữu cơ từ các nhà máy chế biến tinh bột sắn đối mặt với nhiều thách thức cố hữu. Phế thải dạng rắn, hay bã sắn, có những đặc tính hóa lý đặc thù gây khó khăn cho quá trình xử lý. Theo kết quả phân tích trong khóa luận của Nguyễn Hồng Nhung (2015), bã sắn tươi sau xử lý sơ bộ có độ pH rất thấp (khoảng 4,1), môi trường axit này ức chế hoạt động của nhiều chủng vi sinh vật có lợi. Bên cạnh đó, hàm lượng HCN (axit cyanhydric) còn tồn dư ở mức 28 mg/kg chất khô, là một chất độc có thể kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật và gây hại cho cây trồng nếu bón trực tiếp. Độ ẩm của bã sắn cũng khá cao (57%), nếu không kiểm soát tốt sẽ dễ dẫn đến quá trình phân hủy yếm khí, sinh mùi hôi thối thay vì quá trình ủ hiếu khí mong muốn. Các phương pháp xử lý truyền thống như chôn lấp hoặc phơi khô tỏ ra kém hiệu quả. Chôn lấp đòi hỏi diện tích đất lớn và tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nước ngầm, trong khi phơi khô phụ thuộc vào thời tiết và tốn nhiều công sức. Do đó, việc tìm ra một phương pháp xử lý hiệu quả, bền vững và có khả năng tái tạo tài nguyên là yêu cầu cấp thiết, và công nghệ vi sinh vật nổi lên như một giải pháp ưu việt.

2.1. Phân tích đặc tính hóa lý của bã sắn sau chế biến

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng xác sắn chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao (48%), trong đó cellulose chiếm tới 37% và tinh bột là 5,2%. Đây là nguồn cơ chất lý tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật phân giải. Tuy nhiên, tỷ lệ C/N trong bã sắn thường cao, cần được bổ sung thêm nguồn đạm (như ure) để cân bằng, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình ủ compost bã sắn. Môi trường pH axit và sự hiện diện của HCN là hai rào cản lớn nhất cần được khắc phục trong giai đoạn tiền xử lý trước khi đưa vi sinh vật vào hoạt động.

2.2. Hạn chế của các phương pháp xử lý phế thải truyền thống

Các phương pháp truyền thống như phơi khô để làm thức ăn gia súc hoặc chôn lấp đều có những nhược điểm lớn. Phơi khô thủ công mất nhiều thời gian, dễ bị nấm mốc phát triển và phụ thuộc thời tiết. Sử dụng máy sấy thì tốn kém năng lượng và chi phí vận hành cao. Phương pháp chôn lấp không chỉ lãng phí tài nguyên hữu cơ mà còn gây ô nhiễm lâu dài. Các phương pháp này không giải quyết được gốc rễ vấn đề và không phù hợp với định hướng nông nghiệp bền vững và kinh tế tuần hoàn.

III. Hướng dẫn quy trình ủ compost bã sắn bằng vi sinh vật

Quy trình ủ compost bã sắn là một quá trình phân hủy sinh học hiếu khí, được kiểm soát chặt chẽ để chuyển hóa phế thải thành phân bón hữu cơ vi sinh. Quy trình này dựa trên hoạt động của các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải mạnh các hợp chất hữu cơ phức tạp. Quy trình sản xuất phân hữu cơ từ bã sắn bao gồm các bước chính: tiền xử lý nguyên liệu, phối trộn, tạo đống ủ, đảo trộn và theo dõi, cuối cùng là ổn định sản phẩm. Ở bước tiền xử lý, bã sắn được điều chỉnh độ ẩm đống ủ về mức 55-60% và bổ sung vôi bột để nâng pH lên khoảng 6-8, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật. Tiếp theo, bã sắn được phối trộn đều với các chất bổ sung như chế phẩm vi sinh EM, rỉ mật (cung cấp năng lượng ban đầu), ure (bổ sung nitơ để cân bằng tỷ lệ C/N), super lân và kali để tăng cường dinh dưỡng cho phân thành phẩm. Đống ủ sau đó được tạo với chiều cao và chiều rộng hợp lý (cao khoảng 1m, rộng 2m) để đảm bảo quá trình trao đổi khí và duy trì nhiệt độ. Việc đảo trộn định kỳ (sau khoảng 15 ngày) là cực kỳ quan trọng để cung cấp oxy và làm đều nhiệt độ, độ ẩm trong toàn khối ủ, thúc đẩy quá trình phân hủy diễn ra đồng đều và hiệu quả.

3.1. Các bước chuẩn bị và phối trộn nguyên liệu ủ compost

Giai đoạn chuẩn bị là then chốt, quyết định sự thành công của mẻ ủ. Bã sắn cần được làm giảm độ ẩm. Theo nghiên cứu, tỷ lệ phối trộn cho 1 tấn phế thải bao gồm: 200g chế phẩm vi sinh vật, 5kg rỉ mật, 1kg ure, 1kg kali, 10kg super lân và khoảng 0.05% vôi bột. Tất cả các thành phần này phải được trộn thật đều để đảm bảo vi sinh vật được phân bố khắp khối nguyên liệu, tiếp cận được với cơ chất và các chất dinh dưỡng bổ sung, khởi động quá trình lên men bã sắn một cách nhanh chóng.

3.2. Kỹ thuật tạo đống ủ và đảo trộn để tối ưu hóa quá trình

Sau khi phối trộn, nguyên liệu được đánh thành đống và phủ bạt nylon để giữ nhiệt và độ ẩm. Quá trình phân hủy sinh học sẽ tỏa nhiệt, làm nhiệt độ đống ủ tăng lên. Việc đảo trộn lần đầu sau 15 ngày giúp cung cấp oxy cho các vi khuẩn phân giải cellulose hiếu khí, đồng thời giải phóng các khí như CO2, NH3. Trong quá trình đảo trộn, cần kiểm tra và bổ sung nước nếu độ ẩm đống ủ bị giảm xuống quá thấp. Toàn bộ quá trình ủ thường kéo dài khoảng 30-45 ngày cho đến khi sản phẩm hoai mục hoàn toàn.

IV. Bí quyết tuyển chọn vi sinh vật xử lý phế thải sắn tối ưu

Thành công của việc xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn đúng chủng vi sinh vật. Không phải mọi vi sinh vật đều có khả năng phân giải hiệu quả các thành phần phức tạp trong bã sắn. Các chủng vi sinh vật được lựa chọn phải đáp ứng các tiêu chí khắt khe: có hoạt tính phân giải cellulose và tinh bột cao, có khả năng chịu được nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình ủ (vi sinh vật ưa nhiệt), và sinh trưởng tốt trong điều kiện môi trường của đống ủ. Nghiên cứu của Nguyễn Hồng Nhung (2015) đã tiến hành tuyển chọn từ các chủng vi sinh vật được lưu giữ tại Viện Môi trường Nông nghiệp. Kết quả cho thấy chủng xạ khuẩn ký hiệu SHX 02 thể hiện hoạt tính vượt trội. Chủng SHX 02 không chỉ có khả năng phân giải mạnh cellulose (đường kính vòng phân giải 45mm) mà còn phân giải tốt cả tinh bột (đường kính vòng phân giải 38mm). Việc sử dụng một chủng vi sinh vật có hoạt tính kép như SHX 02 giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng của phân bón hữu cơ vi sinh thành phẩm.

4.1. Vai trò của xạ khuẩn Streptomyces và nấm Trichoderma

Xạ khuẩn Streptomyces và nấm Trichoderma là hai nhóm vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi nhất trong việc ủ compost bã sắn. Nấm Trichoderma nổi tiếng với khả năng tiết ra hệ enzyme cellulase cực mạnh, giúp phá vỡ cấu trúc bền vững của cellulose. Trong khi đó, xạ khuẩn Streptomyces không chỉ phân giải cellulose mà còn có khả năng phân hủy các hợp chất phức tạp khác và sinh ra các chất kháng sinh tự nhiên, giúp ức chế mầm bệnh trong đống ủ, tạo ra sản phẩm phân bón sạch và an toàn.

4.2. Chủng xạ khuẩn SHX 02 Nhân tố đột phá trong phân giải

Trong nghiên cứu cụ thể được đề cập, chủng xạ khuẩn SHX 02 đã được xác định là nhân tố then chốt. Chủng này thuộc nhóm xạ khuẩn, phát triển tốt ở nhiệt độ 35°C và pH 7.5. Khả năng vừa phân giải cellulose vừa phân giải tinh bột của SHX 02 là một lợi thế lớn, vì nó có thể tấn công vào cả hai thành phần chính của bã khoai mì. Điều này giúp quá trình chuyển hóa vật chất diễn ra toàn diện và nhanh chóng hơn, tạo ra một sản phẩm mùn hóa cao, giàu dinh dưỡng và tơi xốp.

V. Minh chứng kết quả xử lý bã sắn thành phân hữu cơ hiệu quả

Kết quả thực nghiệm từ việc ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải sắn đã chứng minh tính hiệu quả và khả thi của phương pháp. Quá trình ủ được theo dõi chặt chẽ qua các chỉ số quan trọng. Nhiệt độ đống ủ ở công thức có bổ sung vi sinh vật tăng vọt, đạt cực đại 69°C sau 4-5 ngày, cao hơn nhiều so với đống ủ đối chứng. Mức nhiệt độ cao này có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và hạt cỏ dại, đảm bảo sản phẩm an toàn. Sau khoảng 13 ngày, nhiệt độ giảm dần và ổn định bằng nhiệt độ môi trường, cho thấy quá trình phân hủy mạnh đã kết thúc. Độ pH của đống ủ có xu hướng tăng nhẹ, từ mức ban đầu lên khoảng 6.9, phù hợp với tiêu chuẩn phân bón hữu cơ. Sản phẩm cuối cùng, sau khoảng 25-30 ngày, có màu nâu sẫm, tơi xốp, không còn mùi hôi chua của bã sắn ban đầu. Phân tích thành phần cho thấy sản phẩm đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn chất lượng theo Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT, với hàm lượng hữu cơ đạt 25%, N tổng số 1.2% và axit humic 2.0%, sẵn sàng cho việc cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cây trồng.

5.1. Phân tích diễn biến nhiệt độ pH và độ ẩm đống ủ

Biểu đồ theo dõi cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa công thức thí nghiệm (có vi sinh vật) và đối chứng. Ở công thức thí nghiệm, nhiệt độ tăng nhanh và cao, sau đó giảm dần về mức ổn định. Trong khi đó, công thức đối chứng có nhiệt độ tăng chậm và không cao bằng, cho thấy quá trình phân hủy sinh học diễn ra yếu hơn. Độ ẩm ở công thức thí nghiệm giảm dần từ 57% xuống còn khoảng 30% do nhiệt độ cao làm nước bay hơi, tạo ra sản phẩm khô ráo, tơi xốp. Ngược lại, độ ẩm ở đống ủ đối chứng có xu hướng tăng nhẹ.

5.2. Đánh giá chất lượng phân bón hữu cơ vi sinh thành phẩm

Sản phẩm cuối cùng không chỉ đạt các chỉ tiêu hóa học mà còn được đánh giá độ hoai mục theo TCVN 7185:2002. Kết quả đo nhiệt độ sản phẩm trong 3 ngày liên tiếp cho thấy sự ổn định, chênh lệch không quá 0,5°C so với môi trường, khẳng định phân đã hoai mục hoàn toàn. Điều này đảm bảo khi bón vào đất, phân sẽ không xảy ra quá trình phân hủy tiếp, tránh hiện tượng cạnh tranh dinh dưỡng với cây trồng.

5.3. Thử nghiệm trên cây trồng và tiềm năng cải tạo đất vượt trội

Để đánh giá hiệu quả thực tế, sản phẩm phân hữu cơ từ bã sắn đã được dùng làm giá thể trồng cải ngọt. Kết quả cho thấy tỷ lệ nảy mầm của hạt cải trên giá thể này đạt tới 95%, cao hơn nhiều so với yêu cầu (90%). Sau 5 ngày, sinh khối cây cải thu được đạt 120g, gấp đôi so với yêu cầu tối thiểu (60g) và vượt xa công thức đối chứng (chỉ đạt 40g và tỷ lệ nảy mầm 15%). Kết quả này là minh chứng rõ ràng nhất cho thấy sản phẩm không chỉ an toàn mà còn cung cấp dinh dưỡng cây trồng rất tốt, có tiềm năng lớn trong việc cải tạo đất bạc màu.

VI. Tương lai của kinh tế tuần hoàn từ cây sắn tại Việt Nam

Mô hình ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn không chỉ là một giải pháp kỹ thuật đơn thuần mà còn mở ra một hướng đi chiến lược cho ngành nông nghiệp Việt Nam. Đây là một minh chứng sống động cho mô hình kinh tế tuần hoàn, nơi chất thải được coi là tài nguyên. Việc nhân rộng mô hình này sẽ mang lại lợi ích kép: vừa bảo vệ môi trường, giảm gánh nặng xử lý chất thải cho các doanh nghiệp chế biến, vừa tạo ra nguồn phân bón hữu cơ vi sinh chất lượng cao với giá thành cạnh tranh. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong bối cảnh nông nghiệp đang hướng tới giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học, bảo vệ sức khỏe đất và phát triển theo hướng nông nghiệp bền vững. Tương lai của mô hình này nằm ở việc tối ưu hóa quy trình, nghiên cứu và phát triển các chế phẩm vi sinh EM thế hệ mới, có hoạt tính mạnh hơn và thích ứng tốt hơn với điều kiện đa dạng của các nhà máy. Đồng thời, cần có chính sách khuyến khích từ nhà nước để kết nối giữa các nhà máy chế biến sắn và các đơn vị sản xuất phân bón, cũng như nông dân, tạo thành một chuỗi giá trị khép kín, hiệu quả và bền vững.

6.1. Tối ưu hóa quy trình và phát triển các chế phẩm vi sinh

Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc định danh chính xác chủng xạ khuẩn SHX 02 bằng kỹ thuật sinh học phân tử. Từ đó, có thể tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để sản xuất sinh khối ở quy mô công nghiệp, tạo ra các chế phẩm vi sinh thương mại chuyên dụng cho xử lý bã sắn. Việc nghiên cứu phối hợp nhiều chủng vi sinh vật (ví dụ như kết hợp xạ khuẩn Streptomyces với nấm Trichoderma) có thể tạo ra hiệu ứng cộng hưởng, giúp phân giải triệt để hơn các thành phần trong phế thải.

6.2. Triển vọng nhân rộng mô hình trong nông nghiệp bền vững

Việc nhân rộng mô hình này trên toàn quốc, đặc biệt tại các vùng trọng điểm trồng và chế biến sắn như Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, và miền Trung, sẽ tạo ra tác động to lớn. Nó không chỉ giải quyết vấn nạn ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp cho nông dân một nguồn phân bón hữu cơ dồi dào, giúp cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu, giảm chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng nông sản. Đây chính là con đường tất yếu để xây dựng một nền nông nghiệp bền vững, an toàn và có khả năng chống chịu cao với biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Viện Đại học Mở Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Sinh học 2011-2015 LỜI CẢM ON Đe hoàn thành khóa luận này, em xin ehân thành câm ơn eáe Thầy, Cô giáo eáe anh chị đã tận tình hướng dần, giảng dạy trong suốt quá trình học tập tại trường và quá trình nghiên cứu, rèn luyện tại Viện Môi trường Nông nghiệp. Xin chân thành cảm ơn TS. Lương Hữu Thành dã tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực hiện khóa luận này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chinh nhất, xong do thời gian mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản xuất ngắn cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thề tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bán thân chưa thấy được.

Em rất mong được sự góp ý của quý Thầy, Cô giáo đê khóa luận được hoàn chinh hơn. Em xin chân thành căm ơn! Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội Hà Nội, Ngày 18 tháng 05 năm 2015. Sinh viên Nguyễn Hồng Nhung Nguyền Hồng Nhung K18-11.01 Viện Đại học Mờ Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Sinh học 2011-2015 MỤC LỤC PHẦN 1: TÓNG QUAN TÀI LIỆU. Hiện trạng sản xuất và chế biến tinh bột sắn.

Sán xuất và chế biến tinh bột sắn trên the giới.2 Sán xuất và che biến tinh bột san ở Việt Nam. Chất thãi rắn trong chế biển tinh bột sắn. Nguồn phát sinh và tái lượng. Đặc trưng chat thải ran.

Vai trò chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật trong quá trình ủ compost. Khá năng ứng dụng vi sinh vật đế xứ lý phế thái sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ. 16 PHÀN 2: ĐÓI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu. 17 , Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội 2.

Đôi tượng nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu sinh vật.

Các phương pháp lý, hóa học. Đánh giá khá năng phân giải xenluloza, tinh bột trong phe thái sau chế biến tinh bột sắn. Đánh giá độ hoai mục và khả năng sử dụng làm cơ chat trong cây cùa phân hữu cơ chế biến từ phế thãi chế biến tinh bột sắn. 22 PHẦN 3: KÉT QUẢ NGHIÊN cứu.

Kết quả đánh giá đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn và tiềm năng sừ dụng làm nguyên liệu sán xuất phân hữu cơ. Đặc điểm phe thái che biền tinh bột san dạng ran. 24 Nguyền Hồng Nhung K18-11.01 ii Viện Đại học Mở Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Sinh học 2011-2015 3. Tiếm năng sử dụng phế thài tinh hột san dạng ran làm nguyên liệu sàn xuất phân hữu cơ.

Kết quà tuyển chọn chủng vi sinh vật có khá năng phân giải xenluloza, tinh bột. Tuyên chọn chùng vi sinh vật. Điều kiện sinh trướng cùa vi sinh vật. Ket quá đánh giá khả năng xử lý phế thái chế biến tinh bột sắn làm phân hữu cơ của chúng vi sinh vật.

Theo dõi dien hiến cùa đong ủ. 32 • Mật độ vi sinh vật.34 • pH và độ ấm. Thành phần cúa chất thài rắn sau xử lý (phân ủ).36 • Đánh giá cảm quan. 36 • Thành phần Vặt lý ỉíầ hóa Hộc cud ờhạtdhảiUâuỉ xử lỳíộl.

Độ hoai mục và khả năng sử dụng chất thái sau xù lý làm cơ chất trồng cây 39 PHẦN 4: KÉT LUẬN VÀ K1ÉN NGHỊ. 42 Nguyền Hồng Nhung K18-11.01 iii Viện Đại học Mơ Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Sinh học 2011-2015 DANH MỤC TÙ' VIẾT TẤT STT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ 1 KHCN Khoa học Công nghệ 2 NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triến Nông thôn 3 vsv Vi sinh vật 4 CMC Cacboxy Methyl Cellulose 5 NL Nhắc lại 6 CTTN Công thức thực nghiệm (thí nghiệm) 7 CTĐC Công thức đối chứng 8 PTNT Phát triền nông thôn 9 TCVN Tiêu chuấn Việt Nam 10 CBTBS Chế biến tinh bột sắn International Center for Tropical 11 CIAJhii’ viện Viện Agriculture (Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế) 12 TCTK Tống cục Thống kê iv DANH MỤC BẢNG Bàng 1. Thành phần của bã sắn tươi nói chung. Hàm lượng nguyên liệu bổ sung cho 1 tấn phế thái.

Thành phần vật lý và hóa học bã thài đã qua xử lý sơ bộ. Thành phần vi sinh vật cùa bã thái. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật. Ánh hường của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của vsv.

Ánh hướng cùa pH tới sinh trường và phát triển cùa vsv. Ánh hướng của không khí đến sinh trưởng và phát triển của vsv. Mật độ vi sinh vật trong quá trình ủ cùa chùng vi sinh vật. Sự thay đồi màu sắc và mùi cùa bã thái trong quá trình li.

Thành phần vật lý. hóa học của phế thải sau ù qua các ti lệ. Kết quà kiểm tra nhiệt độ trong túi sản phẩm. Khá năng nảy mầỊÒỊỵàsiòl|.khôúcij^^ặi.

40 Nguyễn Hồng Nhung KI 8-11.01 DANH MỤC BIÊU ĐÒ, so ĐÒ, HÌNH Biểu đồ Biểu đồ 1. Diện tích và sản lượng sắn năm 2011 tại một số quốc gia (Nguồn FAO. Dien biến diện tích và sản lượng san tại Việt Nam giai đoạn 2001-2011 (Nguồn: TCTK 2012). Diễn biến nhiệt độ qua các ngày ù.

Diễn biến pH và độ am qua các ngày ù. Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ờ Thái Lan kèm theo dòng thái. Cân bàng vật chất trong sàn xuất tinh bột sắn. Sơ đồ quy trình xử lý bã sắn.

14 Hình Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội Hình 1. Phế thải sau chế biến tinh bột sắn. Khuẩn lạc và dịch nuôi cấy chủng SHX 02. Vòng phân giải tinh bột và xenluloza của chủng SHX 02.

Phế thãi chế biến tinh bột sắn sau 19 ngày ú. Ánh thí nghiệm đánh giá sinh khối và khá năng náy mầm cùa giống cải ngọt 41 Nguyễn Hồng Nhung KI 8-11.01 vi Viện Đại học Mơ Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Sinh học 2011-2015 MỞ ĐẤU San là loại cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới như Brazil, Nigeria, Thái Lan, Indonexia, Việt Nam. Cù sắn chứa nhiều tinh bột nên được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc, một lượng nhó sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp chế biến thực phâm, dược phâm. Cây sắn được xem là một trong những loại cây lương thực dễ dàng thích hợp với những vùng đất cằn cỗi và là loại cây công nghiệp triển vọng có khà năng cạnh tranh cao với nhiều loại cây công nghiệp khác.

Ờ Việt Nam, cây san đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp, sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn tạo nên những cơ hội cho các nhà săn xuất chế biến tinh bột. tinh bột biến tính bàng hóa chất và emzym. góp phần vào sự phát triến kinh tể đất nước. Từ cây lương thực "chống đói", cây sắn Việt Nam đã có khối lượng xuất khấu đứng thứ 3 thế giới và trở thành cây "xóa đói giảm nghèo" của bà con nông dân.

Theo thống kê của Bộ NN&PTNT, trong quý I năm 2015, sản lượng xuất khấu 4 Lả Mở; Hả Nồi ĩĩcn ,L„ X săn và các sán phâm từ săn đạt 1.37 triệu tân, với giá trị 420 triệu USD, tăng 24% vẽ lượng và tăng 22,7% về giá trị so với cùng kỳ năm ngoái.1 I ì e| Hiện tổng diện tích canh tác sắn khoảng 551. So với những năm trước đây, năng suất sắn đã được cải thiện, bình quân cả nước đạt 19 tấn/ha. sắn được trồng nhiều nhất là ờ các tinh Bắc Trung Bộ và Duyên hái miền Trung, nhưng năng suất cao nhất vần là ở vùng Đông Nam Bộ. sắn được xem là cây dề trồng, ít kén đất, vốn đầu tư ít, phù hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau và điều kiện kinh tế nông hộ.|l3 el Bã sắn công nghiệp là phụ phàm của quá trình sản xuất tinh bột sắn, chiếm khoảng 45% so với khối lượng sắn nguyên củ.

Chất thái rắn của tinh bột sắn thường chứa chủ yếu là xenluloza, tinh bột, HCN, những chất này nếu không được xử lý thì quá trình phân hủy tự nhiên sẽ sinh ra các chất như khí H2S, CH4, NH3. gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn không khí, đất và nước ngầm, ánh hướng đến sức khỏe cộng đồng. Theo các phương tiện thông tin đại chúng, hiện nay phần lớn các nhà máy che biến tinh bột sắn đang ở trong tình trạng "báo động đỏ" về ô nhiềm môi trường, người dân trong vùng có nhà máy che biến tinh bột sắn luôn phái sống trong tình trạng ô nhiễm nguồn nước, đất đai, không khí đang diễn ra hàng ngày nhưng chưa có hướng khắc phục hiệu quà. Đe hạn chế những tác động đến con người và môi trường từ hoạt động của nhà máy, cần có hệ thống xử lí chất thái đảm bảo tiêu chuẩn đế trà lại môi trường trong sạch cho khu vực xung quanh.

Một trong những biện pháp hữu hiệu đế xử lý bã thãi sắn hiện nay là dùng vào việc sàn xuất phân bón hữu cơ qua quá trình ú compost. Quá trình ú sẽ giúp chuyển hóa phần chất hữu cơ có trong bã thái sắn thành dạng mùn bền vùng, ồn định, không mang mầm bệnh; có ích trong việc ứng dụng cho cây trồng và giảm thiếu tình trạng ô nhiễm môi trường. Xuất phát từ những vấn đề trên luận văn đã tiến hành nghiên cứu: "ủng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thái sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân hữu cư". Để đạt được mục tiêu trên luận văn tập trung giài quyết những vấn đề sau: -Tống quan được tình hình sàn xuất và chế biến tinh bột sắn, thành phần chất thải rắn sau quá trìdh^nSẢÍẩtl Viọn Đại học Mơ Ha Nọi -Vai trò và khâ năng ứng dụng cùa vsv vào việc xứ lý phế thái rắn sau CBTBS.

-Sừ dụng các phương pháp nghiên cứu phục vụ cho việc xác định hoạt tính cúa các chung vsv, đánh giá khã năng xứ lý phế thái sau CBTBS cùa chúng, ứng dụng cho cây trồng để xác định khả năng dùng phế thái sau ù làm cơ chất trồng cây. Nguyễn Hỏng Nhung K18-11.01 2 PHẦN 1: TỐNG QUAN TÀI LIỆU 1. Hiện trạng sán xuất và chế biến tinh bột sắn. San (Manihot esculenta, khoai mì, cassava, tapioca) là cây lương thực ăn cú hàng năm, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae.

Cây sắn cao 2 - 3 m. đường kính tán 50 - 100 cm. Lá khía thành nhiều thùy, có thế dùng đề làm thức ăn chăn nuôi gia súc. Rỗ ngang phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột.

Củ sắn dài 20 - 50 cm, khi luộc chín có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột cao. San hiện dược trồng tại hơn 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ.