Phân bón thông minh từ chế phẩm hạt sầu đâu

Công nghệ 16/09/2020 - 14:49

Việc sản xuất và thử nghiệm thành công chế phẩm từ hạt sầu đâu góp phần giảm thiễu ô nhiễm môi trường, làm tăng hiệu suất sử dụng phân đạm, tăng thu nhập cho người nông dân.

Sản phẩm do nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ Hóa sinh ứng dụng sản xuất thông qua dự án cấp thành phố "Sản xuất thử nghiệm chế phẩm Limo NI trích từ hạt neem Azadirachta indica A. Juss quy mô 20 kg/ngày để bọc urê nhằm giảm thất thoát đạm", được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2019.

GS.TS Trần Kim Qui (chủ nhiệm dự án) cho biết, phân đạm, đặc biệt urê là loại phân bón quan trọng nhất được nông dân sử dụng để tăng năng suất cây trồng. Nhưng khi bón vào đất, phân đạm này bị nitrit hóa do cặp vi khuẩn Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp (sinh ra nitrat NO3– và nitrơ oxid N2O), làm thất thoát khoảng 45 - 50% lượng phân đạm (trong thời gian ngắn khoảng 15 - 20 ngày), sinh ra chất độc nitrat làm ô nhiễm môi trường đất, nước và cây trồng.

Mặc khác, chu kỳ sinh trưởng của cây trồng thường kéo dài từ 90-100 ngày mà phân đạm chỉ có thể tồn tại trong đất khoảng 15-20 ngày nên cây trồng chỉ sử dụng được khoảng 50-55% lượng đạm bón vào đất, sau đó cây trồng không còn đạm để sử dụng. Vì vậy, người nông dân phải mua một lượng lớn phân đạm, giá ngày càng tăng để bón thêm mà năng suất cây trồng vẫn không cao như mong muốn.

Để giải quyết sự nitrit hóa phân đạm trong đất làm thất thoát đạm, một số hóa chất đã được tổng hợp và thương mại hóa thành công trên thế giới như Nitrapyrin, DCD (Dicyandiamide), DMPP,… nhưng các hóa chất này có giá thành cao, cũng làm ô nhiễm không ít môi trường đất, nước và không phải hoàn toàn vô hại đối với các vi sinh vật hữu ích trong đất.

Một số nhà nghiên cứu trong nước cũng đã điều chế phân nhả chậm để điều chỉnh lượng phân đạm cung cấp cho cây trồng. Tuy nhiên phân bón nhả chậm không giải quyết vấn đề thất thoát phân đạm trong đất dưới dạng NO3– và N2O làm ô nhiễm môi trường nước, thực phẩm rau củ quả và không khí.

Từ năm 2012-2014, Viện Công nghệ Hóa sinh ứng dụng được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sản xuất Limo NI trích từ hạt neem Azadirachta indica dùng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng phân đạm và thương mại hóa sản phẩm”. Đề tài đã ly trích các hoạt chất ARL (Azadirachtin Related Limonoid) trong hạt neem trồng ở Ninh Thuận có tác dụng khống chế vi sinh vật nitrit hóa phân đạm. Kết quả xác định được 3 limonoid (nimbin, azadirachtin và salannin) có khả năng ngăn chặn 2 chủng Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp gây ra sự nitrit hóa phân đạm trong đất.

Kế thừa kết quả nghiên cứu này, dự án nêu trên tập trung hoàn thiện công nghệ ép dầu neem, chiết xuất các hoạt chất limonoid SNA (salannin, nimbin, azadirachtin) từ hạt neem và xử lý các chất thải vỏ, bã hạt neem làm phân bón; hoàn thiện công nghệ sản xuất các chất phụ gia bao gồm chất làm bền p-aminobenzoic acid (PABA) hấp thu các tia UV nhằm bảo vệ các ARL trong chế phẩm Limo NI và chất gây nhũ sorbitan ester dùng để nhũ hóa chế phẩm Limo NI; điều chế chế phẩm Limo NI và bao phân đạm; thử nghiệm tác dụng của phân đạm bao Limo NI.

Theo đó, công nghệ ép lạnh với máy ép thủy lực trục đứng và quy trình chiết xuất các hoạt chất trong bánh dầu neem quy mô 100 kg hạt neem/ngày thu được các chiết phẩm gồm: dầu neem (18,2 kg chứa 0,11% azadirachtin); chiết phẩm salannin (6,1 kg chứa 5,58% salannin); chiết phẩm nimbin (5,1 kg chứa 6,04% nimbin); chiết phẩm azadirachtin (5,4 kg chứa 7,11% azadirachtin). Dầu neem đạt tiêu chuẩn IS 4765-1988 của Ấn Độ.

Từ kết quả này, chế phẩm Limo NI có chứa hoạt chất limonoid SNA, chất làm bền p-aminobenzoic acid, chất tạo nhũ sorbitan ester và chất kết dính rosin được điều chế thành công để bao phân đạm urê trước khi bón phân urê vào đất. Với quy mô ép dầu neem 100 kg hạt neem/ngày sẽ điều chế được 100 kg chế phẩm Limo NI/ngày.

Phân bón thông minh từ chế phẩm hạt sầu đâu - ảnh 1

Chế phẩm Limo NI đạt các chỉ tiêu chất lượng như độ ẩm 5%, hàm lượng limonoid SNA 1,1%, hàm lượng hữu cơ tổng số 51,2%. Ngoài ra, chế phẩm Limo NI cũng đạt các chỉ tiêu về độ bền nhiệt và độ bền nhũ theo tiêu chuẩn CIPAC (Collaborative International Pesticides Analytical Council) và có tác dụng khống chế các vi sinh vật nitrit hóa phân đạm như các chủng Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp trong đất.

Thử nghiệm tác dụng kháng khuẩn của Limo NI cho thấy, với tỷ lệ bao Limo NI/urê = 0,6%, hàm lượng nitrat sinh ra và hòa tan trong nước thấp hơn 51,82% so với đối chứng (bón urê không bao Limo NI). Hàm lượng nitrat trong cây cải ngọt và cây dưa chuột (bón urê có bao Limo NI) thấp hơn lần lượt 60,41% và 70,13% so với đối chứng; năng suất cây cải ngọt, cây dưa chuột lần lượt cao hơn 47,02% và 41,37% so với đối chứng. Đối với cây lúa, năng suất thu hoạch lúa bón phân urê bao Limo NI (tỷ lệ bao 0,6%) cao hơn 32,05% so với đối chứng (bón urê không bao Limo NI). Các kết quả thử nghiệm đều chứng minh Limo NI bao phân đạm có tác dụng làm giảm lượng nitrat do cây trồng hấp thu và làm tăng năng suất cây trồng.

Phân bón thông minh từ chế phẩm hạt sầu đâu - ảnh 2

Bên cạnh đó, dự án cũng tận dụng được các chất thải vỏ, bã hạt neem từ quy trình ép dầu neem, chiết xuất các hoạt chất ARL để sản xuất phân bón neem. Cụ thể, trong quy trình này, 56 kg các chất thải vỏ hạt neem và 7,1 kg bã bánh dầu neem được trộn đều, sau đó nghiền nhỏ, điều chỉnh pH, ẩm độ và bổ sung chế phẩm vi sinh vật phân giải cellulose CDM.

Ủ hỗn hợp trong 20 ngày cho ra phân bón neem (62 kg) đạt các chỉ tiêu chất lượng (của phân hữu cơ sinh học) theo Nghị định số 108/2017/NĐ-CP. Định lượng limonoid trong phân bón neem cho thấy phân bón neem có chứa 250 mg/kg azadirachtin. Các chỉ tiêu kỹ thuật của phân bón neem đều đạt yêu cầu theo quy định của TCVN 8050:2016. Phân bón neem có khả năng diệt được các loại kiến, mối, tuyến trùng trong đất và khống chế được hoạt động của các chủng vi sinh vật nitrit hóa đạm làm thất thoát khoảng 50% lượng đạm bón vào đất.

Theo GS.TS Trần Kim Qui, cây neem ở 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận hiện đang phát triển tốt, hàng năm có thể cho trên 10.000 tấn trái và hơn 15.000 tấn cành lá để đưa ra sản xuất. Vì vậy dự án này có ý nghĩa khoa học và hiệu quả kinh tế cao trong tình hình hiện nay.

Việc sản xuất và thử nghiệm thành công chế phẩm Limo NI trích từ hạt neem góp phần giảm thiễu ô nhiễm môi trường, làm tăng hiệu suất sử dụng phân đạm, giảm lượng nitrat, một chất độc gây bệnh ung thư do cây trồng hấp thu và được người dân sử dụng làm nguồn lương thực thực phẩm. Uớc tính, dự án sẽ giúp nông dân giảm được khoảng 25% chi phí mua phân đạm, tăng thu nhập do năng suất cây trồng tăng khoảng 30-40%, đồng thời giúp Nhà nước tiết kiệm được ngoại tệ do nhập siêu phân đạm như hiện nay.

Phân bón thông minh từ chế phẩm hạt sầu đâu - ảnh 3

Giá thành của Limo NI là 54.000 đ/kg, trong khi giá bán của N-Guard (một sản phẩm của Ấn Độ có chất lượng và tác dụng tương đương) là 90.000 đ/kg. Nếu dùng để bao urê theo tỷ lệ Limo NI/urê = 0,6% thì 0,6 kg Limo NI giá 32.400 đ có thể bao được 100 kg phân urê. Tính toán hiệu quả kinh tế khi áp dụng chế phẩm trên cây lúa cho thấy, công thức bón phân urê bao Limo NI tỷ lệ bao 0,6% có năng suất cao, dẫn đến chênh lệch thu chi cao hơn 32,86% so với công thức bón phân urê không bao Limo NI; tương đương hiệu quả kinh tế cao hơn khoảng 6.976.000 đ/ha so với bón phân urê không bao Limo NI. Phân bón neem có giá thành phẩm 11.000 đ/kg trong khi giá bán phân neem ở Ấn Độ là 180 USD/bao 50 kg (FOB Calcutta) tức khoảng 82.000 đ/kg.

Nhóm dự án kết hợp với Công ty CP Khoa học Công nghệ Hóa Sinh đang triển khai sản xuất chế phẩm Limo NI, đồng thời tìm kiếm nguồn vốn đầu tư hoặc hợp tác đầu tư sản xuất để sớm thương mại hóa sản phẩm Limo NI ra thị trường, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, làm tăng hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp.