Bài báo cáo nghiên cứu

Hiện nay, ở các khuôn viên trường học số lượng rác hữu cơ tăng lên rất nhiều. Làm ảnh hưởng đến cảnh quang trường học và gây khó khăn trong quá trình xử lí rác thải của nhà trường. Để giải quyết vấn đề này, chúng em đã tìm ra phương pháp xử lí rác thải bằng nấm richoderma xu hướng mới của công nghệ vi sinh. và theo phương pháp dân gian.

Contents Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Đoàn Thị Y Lan và cô Lê Thị Lương đã hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài này 1

GIỚI THIỆU 3

Chương 1: Tổng quan 5

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM TRICHODERMA 5

Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ 13

Quá trình mùn hóa xác hữu cơ 14

L i đ u tiên chúng em xin chân thành c m n cô Đoàn Th Y Lan và ờ ầ ả ơ ị

cô Lê Th L ị ươ ng đã h ướ ng d n chúng em hoàn thành t t đ tài này ẫ ố ề

Kế đến, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu trường THPT Phú Mỹ đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài

Cảm ơn bạn ……….đã đồng hành cùng nhóm nghiên cứu trong suốt thời gian vừa qua

Sự dẫn dắt, chỉ dạy tận tình của các thầy cô, cùng với sự hỗ trợ của gia đình và bạn bè chính là nền tảng giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài của mình và là hành trang cho chúng em vững vàng bước vào cuộc sống

Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn của chúng em còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

- Hiện nay, ở các khuôn viên trường học số lượng rác hữu cơ tăng lên rất nhiều

Làm ảnh hưởng đến cảnh quang trường học và gây khó khăn trong quá trình xử lí rác thải của nhà trường Để giải quyết vấn đề này, chúng em đã tìm ra phương pháp

xử lí rác thải bằng nấm richoderma xu hướng mới của công nghệ vi sinh

và theo phương pháp dân gian

1.2 HS nghiên cứu khoa học:

2.Ý nghĩa thực tiễn:

Với phương pháp xử lí rác thải bằng nấm Trichoderma, chúng em đã xử lý được

phần lớn lượng rác thải trong khuôn viên trường Ngoài việc góp phần làm xanh- sạch- đẹp sân trường, tạo môi trường thoải mái cho học sinh học tập và vui chơi, đềtài đã làm giảm chi phí cho quá trình xử lí rác thải và tạo ra nguồn phân bón hữu cơ

tự nhiên phục vụ cho việc chăm sóc các mảng xanh học đường

- Do đó, đề tài đã trồng thêm nhiều loại cây cho hành lang và khuôn viên trường học, góp phần bảo vệ môi trường

3 Giới hạn đề tài

Đề tài được tiến hành nghiên cứu trong khuôn viên trường THPT Phú Mỹ Với nguyên liệu là rác thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật (cỏ dại và các loại lá cây)

và thức ăn thừa ở căn-tin

Dụng cụ phục vụ cho quá trình nghiên cứu chỉ là những dụng cụ có sẵn trongphòng thí nghiệm và trong cuộc sống lao động hằng ngày

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp bố trí thí nghiệm

- Phương pháp thực hiện thí nghiệm

- Một số phương pháp phân tích định tính kết quả thí nghiệm

5 Kế hoạch thực hiện

2

KẾ HOẠCH THỜI GIAN VÀ CÔNG VIỆC

HIỆN

HỌC SINH THỰC HIỆN

-Lập kế hoạch nghiên cứu-Chuẩn bị kinh phí

Nhóm học sinh tham gia nghiên cứu

Trọng Nhân, Thu Thảo

GV Thái Thị Thu Hường

GV Đoàn Thị Y Lan

12/9/2014

đến

18/9/2014

-Đặt câu hỏi-Nghiên cứu tổng quan-Xây dựng giả thuyết khoahọc

Nhóm học sinh tham gia nghiên cứu

GV Đoàn Thị Y Lan

-Chuẩn bị vi sinh vật

-Nhóm học sinh tham gia nghiên cứu

GV Lê Thi Lương

GV Đoàn Thị Y Lan

25/9/ 2014

đến

5/11/2014

tham gia nghiên cứu

GV Lê Thi Lương

GV Đoàn Thị Y Lan

6/11/ 2014

đến

30/11/2014

-Thu kết quả-Phân tích kết quả và kết luận

-trồng cây trên mẫu đất thu được

-Viết báo cáo

Tập thể học sinh nghiên cứu

Thu Thảo, Trọng Nhân, Ái Nhi

GV Lê Thi Lương

GV Đoàn Thị Y Lan

KẾ HOẠCH ĐỊA ĐIỂM VÀ SỐ LƯỢNG MẪU

trường thpt Phú Mỹ

Số lượng mẫu: Thao tác với 100kg rác hữu cơ

- Bố trí 3 thùng compost, mỗi thùng 20kg nguyên liệu rác

- 1 hố ủ chìm chứa 40kg nguyên liệu rác

- Gieo hạt thử nghiệm trên 10 khay trồng, mỗi khay 20cm x 50cm

KẾ HOẠCH VẬT TƯ VÀ PHƯƠNG TIỆN

Được phát hiện đầu tiên bởi Persoon vào năm 1794, vào thời điểm đầu tiên này

ông đã mô tả được 3 loài:

-Trichoderma nigrescens Pers (1794)

4

-Trichoderma viride var viride Pers (1794).

Đến năm 1801 Persoon và Gray đã mô tả chi tiết được 4 loài nấm Trichoderma

mới đó là:

-Trichoderma aureum Pers (1796)

-Trichoderma laeve Pers (1796)

-Trichoderma dubium Pers (1801)

-Trichoderma fuliginoides Pers (1801)

Trong suốt 2 thế kỹ tiếp theo đến năm 1999 các nhà khoa học trên thế giới đã

phát hiện thêm khoảng 90 loài.

Từ năm 2000 trở lại đây đã phát hiện thêm khoảng 50 loài mới Cho đến hiện

nay (2014) đã có trên 150 loài nấm Trichoderma được mô tả

Chúng được tìm thấy khắp mọi nơi trừ những vĩ độ cực Nam và cực Bắc

Nấm Trichoderma sống nhiều nhất trong những khu rừng nhiệt đới ẩm hay cận

nhiệt đới, chúng trên rễ cây, trong đất hay sống trên xác sinh vật đã chết, xác bã hữu cơ hay kí sinh trên những loại nấm khác Mỗi dòng nấm Trichoderma Khác nhau sẽ yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác nhau (Gary E Harman 2000)

Khuẩn ty

Khuẩn ty của vi nấm không màu, cuống sinh bào tử phân nhánh nhiều, ở cuối nhánh phát triển thành một khối tròn mang các bào tử trần không có vách ngăn, không màu, liên kết nhau thành chùm nhỏ ở đầu cành nhờ chất nhầy

Hình 2: Khuẩn ty của nấm Trichoderma

Bào tử

Bào tử sinh sản đơn bào hình cầu, hình elip hoặc hình thuôn Đa số các bào tử trơn láng Kích thước bào tử của nấm Trichoderma không quá 5 m Có màu xanh đặc trưng, nhưng cũng có thể có màu trắng như T.virens hay vàng hay xanh xám tuỳ thuộc vào dòng nấm

Bào tử ngủ làm tăng khả năng sống sót trong đất, có thể tồn tại 110 -130 ngày

dù không cung cấp chất dinh dưỡng

Khuẩn lạc

Khuẩn lạc của nấm Trichoderma có màu trong suốt trên môi trường thạch đường

bột ngô (CMD) Trên môi trường thạch đường khoai tây (PDA) khuẩn lạc có màu trắng, đôi khi có màu vàng nhạt và có mùi thạch dừa đặc trưng Khuẩn lạc phát

ngày nuôi cấy

1.3.1 Điều kiện sinh trưởng thích hợp

Nhiệt độ thích hợp thuận lợi cho sự phát triển của nấm Trichoderma là 30°C, có một số ít loài Trichoderma tăng trưởng được ở 45°C

Độ pH để Trichoderma sinh trưởng và phát triển được là đất có độ pH từ 3,5 cho đến 7 Thích hợp nhất là ở độ pH trung tính Không thể phát triển trong điều kiện pH nhỏ hơn 3,5

Nấm Trichoderma là một nguồn vi sinh vật sản xuất ra các enzym có tác dụng phân giải chất hữu cơ trong đất Nhiều chủng nấm được phân lập dùng trong công nghiệp sản xuất emzym như:

T reesei được sử dụng để sản xuất cellulase và hemixenlulaza

T longibratum được sử dụng để sản xuất enzyme xylanase.

T harzianum được sử dụng để sản xuất chitinase

2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RÁC HỮU CƠ TRONG TRƯỜNG HỌC

Rác thải hữu cơ là những chất thải chứa các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

2.1 Rác hữu cơ thực vật

2.1.1 Nguồn gốc

Lượng rác thải nguồn gốc thực vật của trường

Tổng diện tích phủ xanh ở khuôn viên trường thpt Phú Mỹ hiện

là………… Gồm có… cây thân gỗ tuổi đời trên 10 năm, … Cây thân gỗ tuổi đời từ 7- 8năm, ……diện tích ô vuông trồng cây thân thảo

Mỗi ngày thu lượm được khoảng 20kg rác thải có nguồn gốc từ lá thực vật khô bao gồm nhiều chủng loại như:

- Lá cây bàng (Terminalia catappa)

- Lá cây bằng lăng tím (Lagerstroemia speciosa)

- Lá cây bạch ngọc lan (Michelia alba)

- Lá cây phượng vĩ (Delonix regia)

- Lá cây hoàng nam (Polyalthia Longifolia) Trong các đợt tổng lao động của học sinh trường vào cuối mỗi tháng thu đượckhoảng trên 40 kg cỏ dại mọc hoang ở cổng trường và trong các bồn hoa

Vậy trung bình mỗi tháng tổng lượng rác hữu cơ có nguồn gốc từ thân lá thực vật thải ra trong khuôn viê trường là trên 640kg/tháng

8

Hình 3 RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỰC VẬT TẠI THPT PHÚ MỸ

2.1.2 Thành phần hóa học

Các loại rác thải nguồn gốc thực vật có thành phần hóa học như bảng sau:

Bảng 1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MỘT SỐ THỰC VẬT % KHỐI LƯỢNG CHẤT KHÔ (A.E Vozbutskaia)

n

Gluxit

Lignin

Lipit vàcác hợpchất tanin

Cenlulozo

Hemicenluloz

o và gluxitkhác

Cây lá kim:

Thân

Lá

0,1-12-5

0,5-13-8

45-5015-20

15-2515-20

25-3020-30

2-1215-20Cây lá rộng:

Thân

Lá

0,1-13-8

0,5-14-10

40-5015-25

20-3010-20

20-2520-30

5-155-15

5-1210-20

25-4025-30

25-3515-25

15-2015-20

2-102-10

Trong thành phần tro có K, Ca, Mg, Si, P, S, Fe Chúng được chứa nhiều ở các cây thân cỏ.

Celulose

Celuloze là thành phần chính cấu tạo khung của vách tế bào thực vật bậc cao Là một đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là glucozo

phân hủy Celuloz không tan trong nước và các dung môi

Celuloz biến thiên trong thành phần vách tế bào, , trung bình celuloz chiếm từ 40-50% trong vách tế bào

Hemicelulose

Hemicelulose là thành phần cấu tạo vác của tế bào thực vật Là nhóm hợp chất

phân tử hemiceluloz có thể có nhiều gốc đường khác nhau và có thể có cả nhiều loại khác nhau, phân tử hemiceluloz nhỏ hơn phân tử celuloz

Hemiceluloz không tan trong nước Hemiceluloz có cấu tạo sợi giống như celuloz, nhưng không có sự định hướng rõ ràng trong không gian; hemiceluloz có nhiệm vụ cơ học giống như celuloz nhưng Ví dụ: hemiceluloz có ở vách tế bào cao nhất có thể đến 50%

Pectin

Pectin Là một polysaccharide phức tạp được tạo nên do sự trùng hợp của acid galacturonic với các loại đường arabinoz, galactoz và thường tồn tại ở 3 dạng protopectin, pectin và acid pectin Phân tử pectin không có cấu tạo sợi hình chuỗi phân nhánh

Các hợp chất pectin là các chất keo vô định hình mềm dẽo và có tính ưa nước cao, dễ trương lên trong nước và có khả năng tạo thành dung dịch giao trạng-thể gel nhầy

Hợp chất pectic là thành phần chung cấu tạo nên chất nền để kết dính các sợi celuloz với nhau, khi bị thủy giải bởi các phân hóa tố pectinaz, protopectinaz, polygalacturonaz (do ký sinh hay vi khuẩn tiết ra) có thể làm tan vách tế bào và các

mô Hợp

Các chất khoáng

Tế bào còn chứa nhiều chất vô cơ khác là các nguyên tố khoáng, lượng chứa củatừng nguyên tố khoáng trong chất sống khác biệt nhau rất nhiều; ngoài những nguyên tố đại lượng còn có những nguyên tố vi lượng, siêu vi lượng

10

Ở dạng các muối vô cơ (KCl, NaCl, CaCl2 ), các acid (HCl, H3PO4 ), các loại

ion tự do như NO3-, NO2-, H2PO4-, HPO4-, SO4-, Cl-, H+, Ca++, K+, Mg++, Na+, Fe+ +,

Chất khoáng ở trạng thái tự do quy định áp suất thẩm thấu của tế bào từ đó góp phần vào cơ chế hấp thụ nước, các chất khoáng của tế bào Sự phân bố không đồng đều của một số ion khoáng ở hai bên màng sinh chất là cơ sở của sự xuất hiện thế hiệu màng và dòng điện sinh học

Các nguyên tố khoáng có tác dụng điều tiết các hoạt động sống do ảnh hưởng sâu sắc đến các hệ enzyme Các nguyên tố vi lượng thường là thành phần cấu trúc bắt buộc của các hệ enzyme Ngoài ra các chất khoáng còn là thành phần của hàng loạt chất hữu cơ chủ yếu của tế bào sống như protide, nucleic acid, lipoid

Nước

Nước.

Nước là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh, nó có vai trò quan trọng không những trong việc hòa tan các chất dinh dưỡng mà còn là môi trường để tiến hành các loại phản ứng hóa sinh, nó còn điều hòa nhiệt độ cơ thể, tham gia vào quá trình vận chuyển các chất trong cơ thể; vì vậy nó có ý nghĩa lớn Lượng nước trong

tế bào thường là một chỉ tiêu về mức độ hoạt động sống của tế bào Ở các mô non của cây đạt đến 80- 85% nước

Nước có vai trò quan trọng vì phân tử nước có tính lưỡng cực, nhờ đặc tính này mà các phân tử nước liên kết được lại với nhau, hay có thể liên kết được với nhiều chấtkhác Ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của tế bào

Trong chất nguyên sinh, nước tồn tại ở hai dạng: nước liên kết và nước tự

do Nước tự do chiếm hầu hết lượng nước trong tế bào và có vai trò quan trọng trong trao đổi chất (TĐC) Nước liên kết chiếm 4- 5% tổng lượng nước

2.2.Rác từ thức ăn dư thừa

2.2.1 Nguồn gốc:

Trường thpt Phú Mỹ có … Học sinh đang theo học ở cả ba khối 10, 11,12

Để đáp ứng các buổi điểm tâm sáng theo nhu cầu của các em, Hàng ngày, căn tin của trường đã cung cấp nhiều món ăn đa dạng với đầy đủ các thành phần dinh dưỡng cần thiết luôn đảm bảo ba nhóm cơ bản protein, glucid, lipit

Trong quá trình đó không tránh khỏi việc thải ra các thực phẩm thừa chủ yếu chia làm ba nhóm:

-Nhóm rau, củ, quả có nguồn gốc thực vật

-Nhóm thịt các loại có nguồn gốc động vật

-Nhóm cơm, bún, phở

Theo khảo sát của chúng em lượng thực phẩm thừa các loại thải ra mỗi ngày là khoảng 5kg.Vậy mỗi tháng tổng lượng thải ra là 150kg/tháng

Protein rất đa dạng, số lượng các loại protein rất lớn Là đại phân tử được cấu tạotheo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các axit amin, thường có 20- 22 amino acid

và mỗi phân tử protein có thể chứa từ 50 đến vài nghìn amino acid Sự khác nhau

về thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các amino acid tạo nên sự đa dạng của protein, từ đó tạo nên tính đa dạng của sinh giới

Cấu trúc của amino acid được đặc trưng bởi hai nhóm chính: Nhóm

nhau ở các amino acid khác nhau Cấu tạo tổng quát của amino acid như sau:

Các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide, tạo nên chuổi polypeptide

là cấu trúc bậc I của protein

Lipid

12

Trong tế bào, lipide họp thành nhóm khá lớn như mỡ, dầu, sáp, phosphorlipide, glucolipide, steroid Chúng là những hợp chất hữu cơ không tan trong nước, chỉ tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chloroform, benzene, toluene

Lipide có vai trò quan trọng trong cấu trúc tế bào, đặc biệt là màng nguyên sinh, phosphorlipide là lipide phức tạp có chứa phosphor là thành phần của màng nguyên sinh và nhiều cấu trúc quan trọng khác của tế bào Lipide còn là chất cung cấp năng lượng quan trọng của tế bào

Glucide.

Glucide còn gọi là saccharide là hợp chất hữu cơ rất phổ biến trong cơ thể Thành phần nguyên tố của glucide chỉ chứa C, H, O trong đó số nguyên tử H luôn gấp đôi O

Glucide đóng vai trò là chất dự trữ, được sử dụng như một nguyên liệu tạo hình

và năng lượng Một phần glucide tham gia xây dựng chất sống, lượng lớn được sử dụng để tạo thành màng tế bào

1.2.3 Một số loại cây cỏ dại thường dùng để ủ phân hữu cơ

………

1.3 Cơ sở khoa học của quá trình phân giải rác hữu cơ nhờ Trichoderma

Xác hữu cơ trong đất chịu sự tác động của 2 quá trình song song tồn tại Hai quá trình này là: quá trình khoáng hoá xác hữu cơ và quá trình mùn hoá xác hữu cơ Được khái quát bằng sơ đồ sau:

Hình 4 Sơ đồ quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất

Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ

Khoáng hoá là quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và khí

Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ trong đất xảy ra theo 3 giai đoạn:

+ Các hợp chất hoá học phức tạp là thành phần cơ bản của xác hữu cơ:

protein, gluxit (xenlulozo, hemicelulozo,lignin), lipit… thuỷ phân để hình thành các sản phẩm có cấu tạo đơn giản hơn: axit amin, amin, đường đơn như hexoza,

pentoza, saccaroza, glixerin, axit béo, polyphenol ( nhờ tác động của các enzim cellulaza do Trichoderma tiết ra và các emzim proteaza, lipaza do các vi sinh vật tự nhiên khác tiêt ra).

+ Do tác dụng của các phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl các sản phẩm của giai đoạn trên tiếp tục bị biến đổi thành các axit hữu cơ, axit vô cơ, axit béo, axit hữu cơ dạng bay hơi, axit không no, andehit, rượu, phenol

Phân giải gluxit (hiếu khí): C6H10O5 + 6nO2 =>6nCO2 + 5nH2O

C6H12O6 + 6O2 =>6CO2 + 6H=O

Phân giải protein: CO(NH2)2 + H2O => (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 =CO2 +NH3 +H2O

Le Viêt Hùng, Hà Ngọc Tiên- hóa kĩ thuật đai cương-NXB Giáo Dục 1987

Phân giải các hợp chất chứa phosphor: các hợp chất chứa phosphor như

tạo thành lân khó tan

+ Giai đoạn khoáng hoá hoàn toàn

- Trong điều kiện hảo khí các sản phẩm trung gian trên bị biến đổi hoàn toàn thành các sản phẩm: R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 (R là Ca2+, Mg2+,

K+, Na+, NH4+)

Quá trình mùn hóa xác hữu cơ

Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến

sự hình thành những hợp chất mùn

Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chứckhác nhau và mang tính axit

Dragunop đã đưa ra sơ đồ cấu tạo phân tử axit humic

CH2

H3CO

C HOOC

H

CH N

H2C O

C6H11O5

C H H O HO

H2C

C O

H O

OH

O O

CO NH

C8H18O3NHình 5 Sơ đồ cấu tạo phân tử axit humic Quá trình hình thành mùn xảy ra theo ba bước:

14