BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học kĩ THUẬT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH, sản XUẤT PHÂN hữu cơ SINH học từ PHẾ PHỤ PHẨM của NHÀ máy ĐƯỜNG AN KHÊ tại GIA ĐÌNH

Quy trình công nghệ sản xuất cho một tấn phân hữu cơ sinh học từ bùn bã mía và các phụ phẩm từ nhà máy đường An Khê... TÓM TẮT 1.1 Mục đích:- Ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý bùn bã m

2.3 Kết quả mong muốn đạt được: trang 8

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU trang 9

IV TỔNG QUAN TÀI LIỆU trang 9

4.1 Khái niệm vế phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh

V NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU trang 18

5.1 Khái quát quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học từbùn bã mía: trang 18

5.2 Quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học từ bùn bã míacủa nhà máy đường trang 19

5.3 Quy trình công nghệ sản xuất cho một tấn phân hữu cơ sinh học từ

bùn bã mía và các phụ phẩm từ nhà máy đường An Khê

.trang 22

VI THẢO LUẬN trang 24

6.1 Lợi ích của việc hoạt động ủ và sử dụng phân hữu cơ sinhhọc trang 24

6.2 Cách dùng trang 26

6.3 Một số hạn chế của việc ủ và sử dụng phân hữu sinh học từ bùn bãmíacủa nhà máy đường An Khê so với phân hóa học

trang 27

VII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: trang 28

VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO: trang 31Phụ lục kèm theo trang 32

Trang 2

Trên thực tế không có sự thành công nào không gắn liền với những sự

hổ trợ, giúp đỡ của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu thực hiện

đề tài nghiên cứu khoa học đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sựquan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gởi đến Cô Vũ Thị Cẩm

Tú (tổ trưởng tổ Sinh – Công Nghệ) đã cùng với tri thức và tâm huyết củamình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gianhọc tập và thực hiện đề tài này

Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Hiền cùng toàn thể quýThầy Cô giáo tổ Hóa và Sinh – Công Nghệ đã đồng hành, giúp đỡ chúng emhoàn thành đề tài

Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường THPT Nguyễn Trãi đã tàitrợ kinh phí và tạo điều kiện thuận lợi cũng như môi trường tốt nhất chochúng em nghiên cứu khoa học

Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo nhà máy đường An Khê đã cungcấp thông tin và tư liệu kĩ thuật cho chúng em thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn các hộ gia đình nông dân đã cung cấp nhữngkinh nghiệm quý báu trong trồng trọt cho chúng em

Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn ban tổ chức đã tổ chức hội thi nàycho chúng em có cơ hội thực hiện ý tưởng của mình

Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian 4 tháng, lần đầu tiênchúng em bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiêncứu khoa học, kiến thức của chúng em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Dovậy, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhậnđược được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô ban giám khảo

để kiến thức của chúng em được hoàn thiện hơn trong lĩnh vực này

Xin chân thành cảm ơn!

I TÓM TẮT 1.1 Mục đích:

- Ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý bùn bã mía của nhà máy đường

An Khê làm thành phân bón hữu cơ sinh học nhằm nâng cao hiệu quả canhtác cho cây trồng ở địa phương, hạn chế việc sử dụng phân bón hóa học, tiếnđến đến sản suất ngành nông nghiệp sạch và bền vững

- Các hộ gia đình có thể tự sản xuất phân bón hữu cơ sinh học từ phếphụ phẩm là bùn bã mía của nhà máy đường An Khê, giúp người dân có thểtiếp cận và sử dụng phân bón hữu cơ làm giảm chi phí đầu tư trong trồng trọt

- Tận dụng được chất thải của nhà máy đường An Khê, giải quyết đượcphần lớn bài toán ô nhiễm môi trường ở địa phương hiện nay

1.2 Trình tự thực hiện:

- Căn cứ vào kết quả điều tra phân tích hóa học về thành phần chất thải(than bùn, bã mía, nước thải …) của quá trình sản xuất đường mía của nhàmáy đường An Khê

- Xác định quy trình sản xuất phân bón hữu cơ sinh học theo công nghệ

vi sinh từ nguồn nguyên liệu là bùn bã mía của nhà máy đường An Khê

- Tiến hành các thí nghiệm và đánh giá sản phẩm

- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cho một tấn phân hữu cơ sinh học từ bùn bã mía và các phụ phẩm từ nhà máy đường An Khê

- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phân bón hữu cơ sinh học trongtrồng trọt tại địa phương

1.3 Dữ liệu và kết luận:

Chúng tôi thu được của mẫu phân bón hữu cơ có hàm lượng dinhdưỡng tăng lên cao so với việc không sử dụng men vi sinh và đặt biệt là caohơn phân hữu cơ vi sinh trên thị trường hiện này (loại phân hữu cơ vi sinh N-P-K POLYFA CF) Đây là một thành công rất lớn mà nhóm chúng tôi đã đạtđược

Trang 4

II GIỚI THIỆU 2.1 Đặt vấn đề:

Việt Nam là một nước nông nghiệp đã được hình thành và phát triển từrất lâu đời Trong những năm gần đây, cùng với xu thế phát triển chung của

xã hội, sự ra đời của những thành tựu khoa học kỹ thuật đã làm cho ngànhnông nghiệp Việt Nam ngày càng phát triển đáp ứng nhu cầu trên toàn quốc

và trên cả thế giới Trong đó, phân bón luôn đóng một vai trò vô cùng quantrọng, nó quyết định cả về chất lượng cũng như sản lượng thu hoạch của câytrồng

Thực tế cho thấy sản xuất nông nghiệp đã khẳng định vai trò thiết yếucủa phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất câytrồng, góp phần sản suất nền nông nghiệp sạch bền vững Tuy nhiên, hiện naynguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ đểđáp ứng nhu cầu canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyênliệu từ các phế phụ phẩm của các nhà máy chế biến lại rất nhiều, đây là mộtnguồn hữu cơ quý giá để sản xuất phân hữu cơ, trong đó có phế phụ phẩm củanhà máy đường

Tại địa bàn thị xã An Khê có diện tích mía 3200 ha cùng với huyệnĐakPơ, Kbang và KongChoro hình thành nên vùng nguyên liệu mía 13.000

ha phục vụ cho nhà máy đường An Khê

Hình 1: Vùng nguyên liệu mía ở thị xã An Khê tỉnh Gia Lai

Hình 2: Nhà máy đường An Khê – Gia Lai.

Với công nghệ dây chuyền hiện đại và tiên tiến thời gian gần đây từnăm 2008 đến nay nhà máy đường An Khê đã khai thác tối đa công suất hoạtđộng của hai dây chuyền sản xuất, đảm bảo công suất ép 10.000 tấn mía câynguyên liệu/ ngày và đang chuẩn bị nâng cấp lên 18.000 tấn mía cây nguyênliệu/ ngày Vì vậy mỗi ngày nhà máy đường An Khê thải ra một lượng bùn bãmía rất lớn (khoảng 300 - 400 tấn chất thải là bùn bã mía)

Hình 3: Bùn bã mía được thải ra trong quá trình sản xuất đường mía.

Trang 6

Qua tìm hiểu thực tế tại nhà máy đường An Khê thì lượng bùn bã míanói trên được nhà máy đầu tư cho nông dân dùng để trồng trọt Nhưng hầu hếtnhững người nông dân tại địa phương sử dụng lượng bùn bã mía trực tiếphoặc ủ tự nhiên trong thời gian ngắn nên hiệu quả không cao vì chất hữu cơchưa được phân giải triệt để, mà ngược lại còn gây ra mùi chua, hôi, thối làm

ô nhiễm môi trường xung quanh

Bên cạnh đó, lượng bùn bã mía hiện nay ở những nhà máy đường kháctrên toàn quốc đã được một số nhà máy xí nghiệp thu mua để sản xuất phânhữu cơ vi sinh Tuy nhiên, giá thành phân bón này lại cao do phải qua nhiềugiai đoạn trung gian dẫn tới đa số người nông dân khó có khả năng tiếp cận và

sử dụng chúng

Để giải quyết bài toán nan giải trên, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã xây dựng đề tài “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH, SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC TỪ PHẾ PHỤ PHẨM CỦA NHÀ MÁY ĐƯỜNG AN KHÊ TẠI GIA ĐÌNH”

Qua khảo sát tình hình thực tiễn tại địa phương kết hợp với việc nghiêncứu tham khảo các quy trình sản xuất phân hữu cơ hiện nay cũng như tích lũykinh nghiệm trong quá trình thực hiện đề tài và các tư liệu cần thiết khác.Nhóm nghiên cứu chúng tôi đã đơn giản hóa và nghiên cứu xây dựng quytrình sản xuất phân hữu cơ sinh học tối ưu nhất, phù hợp với mọi nhà nông,góp phần tăng cao năng suất, cải tạo đất trồng, bảo vệ môi trường và giảm chiphí trong trồng trọt… Đây là một hướng đi mới đem lại hiệu quả cao cho các

hộ gia đình nông dân tại địa phương và trên toàn quốc

2.2 Mục tiêu:

- Ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý bùn bã mía ở nhà máy đường

An Khê làm thành phân bón hữu cơ sinh học nhằm nâng cao hiệu quả cho

BÙN,

BÃ MÍA

PHÂNBÓN

ĐẠILÝ

NÔNGDÂNNHÀ

MÁY

ngành nông nghiệp ở thị xã An Khê và các Huyện phía Đông tỉnh Gia Lai nóichung.

- Các hộ gia đình có thể tự sản xuất phân bón hữu cơ sinh học từ phếphụ phẩm là bùn bã mía của nhà máy đường An Khê để nâng cao hiệu quảcanh tác mía nói riêng và các loại cây trồng khác (như: mì, bắp, dưa hấu,cảibẹ…) ở địa phương, góp phần tăng năng suất và giảm chi phí đầu tư trongtrồng trọt

- Tận dụng được nguồn chất thải khổng lồ của nhà máy đường An Khê

đã gây ra nhiều hệ lụy xấu đồng thời góp phần giải quyết được vấn đề ônhiễm môi trường đất nước … và đặt biệt là môi trường sống của người dângây bức xúc trong dư luận xã hội trong thời gian dài (Ô nhiễm nguồn nướccủa dòng sông Ba gây bốc mùi hôi thối rất khó chịu)

- Bảo vệ đất, giảm ô nhiễm môi trường, hạn chế việc sử dụng phân hóahọc, thuốc bảo vệ thực vật, giảm được lượng chất hóa học tích lũy trong nôngsản ảnh hưởng sức khỏe con người và vật nuôi, tiến đến sản suất ngành nôngnghiệp sạch và bền vững

2.3 Kết quả mong muốn đạt được:

- Chúng tôi hy vọng rằng bùn bã mía sau khi được ủ với men vi sinh thìhàm lượng NPK sẽ tăng lên theo giả thuyết chúng tôi đưa ra

- Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học từ

bùn bã mía và các phụ phẩm từ nhà máy đường An Khê

- Lập được quy trình công nghệ sản xuất cho một tấn phân hữu cơ sinhhọc từ bùn bã mía và các phụ phẩm từ nhà máy đường An Khê

- Chứng minh được lợi ích của hoạt động ủ và sử dụng phân hữu cơsinh học

Trang 8

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài chúng tôi là phế phẩm từ nhà máyđường An Khê, bao gồm than bùn và bùn bã mía

- Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã sử dụng các phươngpháp sau:

+ Phương pháp thu thập số liệu, dữ liệu phân tích

+ Phương pháp thực nghiệm - kiểm chứng

+Phương pháp phân tích phổ hàm lượng dinh dưỡng (DO VIỆN KHOAHỌC KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ BỘMÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ MÔI TRƯỜNG TIẾN HÀNH)

+ Phương pháp đánh giá, so sánh kết quả thu được

IV TỔNG QUAN TÀI LIỆU:

4.1 Khái niệm về phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh:

* Phân hữu cơ sinh học: Là sản phẩm phân bón được tạo thành thông

qua quá trình lên men vi sinh vật với các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khácnhau, có sự tác động của vi sinh vật hoặc các hợp chất sinh học được chuyểnhóa thành mùn Trong loại phân này có đầy đủ thành phần là chất hữu cơ, cóphối thêm các chế phẩm sinh học (vi sinh, nấm đối kháng) bổ sung thêmthành phần vô cơ đa lượng (NPK) và vi lượng Tùy thuộc vào nhu cầu sảnsuất mà có thể cân đối phối trộn các loại phân nguyên liệu sao cho cây trồngphát triển tốt nhất mà không cần phải bón bất kỳ loại phân đơn nào Phânphức hợp hữu cơ sinh học có thể dùng để bón lót hoặc bón thúc Loại phânnày có hàm lượng dinh dưỡng cao nên khi bón phải trộn đều với đất Nếu sảnxuất phù hợp cho từng loại cây trồng thì đây là phân hữu cơ tốt nhất

* Phân hữu cơ vi sinh: Là nhóm phân hữu cơ sinh học có bổ sung vi

sinh vật trợ giúp và làm giàu dinh dưỡng, thường được chế biến bằng cáchđưa thêm một số vi sinh vật có ích khác vào sau khi nhiệt độ đống ủ đã ổnđịnh (300C) Như nhóm vi sinh vật cố định nitơ tự do (Azotobacter), vi khuẩnhoặc nấm sợi phân giải photphat khó tan (Bacillus polymixa, Bacillus

megaterium, Pseudomonas striata, Aspergillus awamori….), xạ khuẩnStreptomyces Rất nhiều loại phân hữu cơ vi sinh (có nguồn gốc từ phế phụphẩm nông nghiệp, chất thải các nhà máy chế biến) và các phế phẩm sinh học

để sử dụng cho chúng đã được sản xuất tại Việt Nam

4.2 Thành phần và tác dụng của men vi sinh Tanovi VS:

a Thành phần chính của men vi sinh:

+ Trichoderma hazianum……1.109(cfu)

+ Trichoderma viride……… 1.109(cfu)

+ Azotobacter chrococcum….1.109(cfu)

+ Aspergillus niger………… 1.109(cfu)

+ Xạ khuẩn Streptomyces spp.1.109(cfu)

+ Bacillus polymyxa……… 1.109(cfu)

+ Bacillus subtilis………1.109(cfu)

+ Bacillus megaterium………1.109(cfu)

+ Bacillus thurigensis……… 1.109(cfu)

Hình 4: Men vi sinh TANOVI VS

b Tác dụng của men vi sinh:

Trichoderma hazianum: Là một loạinấm có tác dụng tiêu diệt các loại nấm gâybệnh khác

Trichoderma viride: Sản xuất nhiềuloại enzym, như xenlulaza và chitinlaza, dùngphân hủy xenlulozo và chitin

Trang 10

và kháng vi rút.

Bacillus thurigensis: Được sửdụng như một loại thuốc trừ sâu

4.3 Vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu và nhu cầu dinh

dưỡng của cây mía:

a Vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu:

- Chất hữu cơ (OC) là một bộ phận cấu thành đất, đó là các tàn tích hữu

cơ đơn giản chứa C, N và hợp chất hữu cơ phức tạp

- Độ mùn hữu có vai trò quan trọng trong sự hình đất và độ phì nhiêu

của đất

- Axit humic và axit fulvic là thành phần quan trọng nhất của chất hữu

cơ trong đất, thành phần này quyết định độ phì nhiêu của đất

- Đạm (N) là phần trăm nitơ chứa trong các dạng hợp chất mà cây trồng

hấp thụ được như NH4NO3, (NH4)2SO4 … Là chất dinh dưỡng rất cần thiết và

rất quan trọng đối với cây Đạm là nguyên tố tham gia vào thành phần chính

của clorophin, prôtit, các axit amin, các enzym và nhiều loại vitamin trong

cây Bón đạm thúc đẩy quá trình tăng trưởng của cây, làm cho cây ra nhiều

nhánh, phân cành, ra lá nhiều; lá cây có kích thước to, màu xanh; lá quang

hợp mạnh, do đó làm tăng năng suất cây trồng

- Lân (P2O5) là phần trăm P2O5 chứa trong các dạng hợp chất mà cây

trồng hấp thụ được như CaHPO4, Ca3(PO4)2 … Có vai trò quan trọng trong

đời sống của cây trồng Lân có trong thành phần của hạt nhân tế bào, rất cần

cho việc hình thành các bộ phận mới của cây Lân tham gia vào thành phần

các enzim, các prôtêin, tham gia vào quá trình tổng hợp các axit amin Lân

kích thích sự phát triển của rễ cây, làm cho rễ ăn sâu vào đất và lan rộng ra

chung quanh, tạo thêm điều kiện cho cây chống chịu được hạn và ít đổ ngã

Lân kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy cây ra hoa kết quả sớm

và nhiều Lân làm tăng đặc tính chống chịu của cây đối với các yếu tố không

thuận lợi: chống rét, chống hạn, chịu độ chua của đất, chống một số loại sâu

bệnh hại cây trồng…

- Kali (K2O) là phần trăm K2O chứa trong các dạng hợp chất mà cây

trồng hấp thụ được như KCl, K2SO4 … Có vai trò chủ yếu trong việc chuyển

hoá năng lượng trong quá trình đồng hoá các chất dinh dưỡng của cây Kalilàm tăng khả năng chống chịu của cây đối với các tác động không lợi từ bênngoài và chống chịu đối với một số loại bệnh Kali tạo cho cây cứng chắc, ít

đổ ngã, tăng khả năng chịu úng, chịu hạn, chịu rét …

b Nhu cầu dinh dưỡng của cây mía:

Theo sản lượng cho thấy, lượng dinh dưỡng đa lượng mía lấy đi từ 1tấn mía cây theo số liệu của Brasil là 0,8 kg N; 0,3 kg P2O5; 1,32 kg K2O;0,5 kg MgO; 0,42 kg CaO; 0,25 kg S; 31 g Fe; 11 g Mn; 4,5 g Zn; 2,0 g Cu;2,0 g B và 0,01 g Mo Như vậy, nếu tính cho năng suất trung bình ở nước tavào khoảng 70 tấn/ ha thì số lượng các chất nói trên bị lấy đi từ 1 ha sẽ là 56

kg N; 21 kg P2O5; 92,4 kg K2O; 35 kg MgO; 29,4 kg CaO; 17,5 kg S; 2170 gFe; 770 g Mn; 315 g Zn; 140 g Cu; 140 g B và 0,7 g Mo Số liệu cũng chứng

tỏ nhu cầu rất cao của cây mía đối với kali, trong khi nhu cầu về lân thì vẫnthấp Mía cũng cần khá nhiều sắt, mangan và kẽm, tuy nhiên sắt và manganthường ít thiếu ở đất nhiệt đới ẩm như nước ta Một đặc điểm khác cần chú ý

là mía cũng cần một lượng khá lớn Magie và Canxi như các cây trồng khác,nhất là khi năng suất mía đạt trên 100 tấn/ ha Lưu huỳnh cũng là một yếu tốphân bón không thể quên được cho các cây trồng hiện tại

4.4 Các ứng dụng từ phế phụ phẩm nhà máy đường An Khê và tình hình sử dụng ở địa phương:

Theo thống kê, khi thu hoạch mía thì sản phẩm chính của cây mía làđường sacrozo, nhưng lại chiếm tỉ trọng nhỏ (khoảng 10% khối lượng câymía), như vậy khối lượng phế phụ phẩm còn lại rất lớn

Để giải quyết được vấn đề này thì trước hết chúng ta cần tìm hiểu thànhphần cơ bản của phế phụ phẩm nhà máy đường:

* Mật rỉ: Lượng mật rỉ thường chiếm tỷ lệ từ 3-3,5% trong lượng mía

Ngoài ra trong mật rỉ còn chứa nhiều Vitamin khác nhau.

* Bùn bã mía: Có trong quá trình lọc nước mía

+ Tính chất vật lý: Thể rắn, màu sắc nâu đen, mùi chua

+ Thành phần hóa học: Tùy theo phương pháp sản xuất đường mà trongbùn lọc có chứa chủ yếu là đất bùn (các Oxit SiO2, CaO, P2O5, MgO ) chất

xơ, đường, prôtêin, lipit và các chất hữư cơ khác, đáng chú ý nhất là NPK củabùn lọc có từ 0,52–1,65% Bùn lọc là đối tượng chính để sản xuất phân bón

Hình 6: Lượng bùn bã mía thải ra từ nhà máy đường An Khê.

* Bã mía: Cứ 100 tấn mía cây sẽ cho ra 10-12 tấn đường thành phẩm;

3-4 tấn rỉ mật; 1-4 tấn bùn lọc, bã mía dùng trong đun nấu kết tinh đường, tro

lò (than bùn) là đối tượng được đưa vào xử lý sản xuất phân bón

* Than bùn: Mía sau khi ép lấy nước sẽ thải ra một lượng bã mía rấtlớn, tại nhà máy người ta dùng lượng bã mía này làm nhiên liệu đốt lò hơi.Phần tro sau đốt (gọi là than bùn) là đối tượng được đưa vào xử lý sản xuấtphân bón Than bùn có màu đen, chứa nhiều axit humic và axit fulvic nhữngnhân tố quyết định đồ mùn hữu cơ trong đất trồng

Hình 7: Than bùn đươc tạo ra trong quá trình đốt bã mía.

Như đã phân tích trên, trong thành phần chất thải nhà máy đườngchiếm khối lượng rất lớn Qua tìm thực tế tại nhà máy đường An Khê về việc

sử dụng lượng phế phụ phẩm này rất đa dạng và thay đổi theo nhu cầu thịtrường như sau:

- Sử dụng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi

- Sử dụng mật rỉ sản xuất cồn, rượu

- Còn lại lượng than bùn và bùn bã mía đầu tư cho người dân sử dụng

để trồng trọt

Trang 16