Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Tổng hợp một số phức chất đất hiếm để chế tạo phân bón hữu cơ vi lượng đất hiếm và thử nghiệm hiệu lực trên cây dược liệu (02/03/2026)

Với hệ sinh thái phong phú, Việt Nam được đánh giá là một quốc gia có tiềm năng lớn về dược liệu trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới. Với nguồn tài nguyên dược liệu phong phú, đa dạng và vốn tri thức bản địa chính là kho tàng quý báu để nước ta triển khai các nghiên cứu nhằm tạo ra các sản phẩm từ dược liệu phục vụ công tác chăm sóc sức khỏe và phát triển kinh tế, nhưng thời gian qua vẫn chưa phát triển tương xứng với tiềm năng.

Theo Quyết định số 1976/QĐ-TTg ngày 30/10/2013 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển trồng cây dược liệu đến năm 2025 và định hướng đến năm 2030 Việt Nam sẽ phát triển diện tích trồng cây dược liệu khá lớn và đầu tư nhiều cơ sở chế biến các loại dược liệu phục vụ công tác đảm bảo sức khỏe nhân dân và phục vụ xuất khẩu. Trong Quyết định đã quy hoạch 08 vùng trồng tập trung các loài dược liệu có thế mạnh, phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu và sinh thái để đáp ứng nhu cầu thị trường.

Các nguyên tố đất hiếm như La, Ce, có tác dụng sinh học độc đáo trong việc thúc đẩy tính kháng của thực vật. Bằng cách kiểm soát quá trình chuyển hóa sinh hóa của tế bào thực vật, các nguyên tố đất hiếm tạo ra sức kháng của thực vật. Đầu tiên, đất hiếm có thể ức chế trực tiếp sự hình thành các gốc hoạt động dư thừa của thực vật tạo ra trong hoàn cảnh không thuận lợi phát triển của thực vật, cũng như duy trì hoặc kích hoạt các hoạt động của enzyme, cải thiện hệ thống miễn dịch để loại bỏ chúng. Thứ hai, La và Ce có thể ức chế sự tích lũy kim loại nặng trong tế bào thực vật bằng cách giảm liều gây độc, hoặc bằng cách thúc đẩy tổng hợp đường hòa tan, protein, chất béo và axit amin trong cây để loại bỏ kim loại nặng và ngăn ngừa độc tính.

Theo các nghiên cứu trên thế giới các nguyên tố đất hiếm có khả năng làm tăng hàm lượng chlorophyll, làm tăng quá trình quang hợp, làm tăng khả năng kháng bệnh, bảo vệ môi trường (không làm hại tới vi sinh vật sống chung, không làm thoái hóa đất như thuốc trừ sâu). Phân bón đất hiếm dùng với lượng rất nhỏ (cỡ phần nghìn), có khả năng làm tăng hàm lượng chất diệp lục, tăng sự hấp thu chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, tăng khả năng chống chịu thời tiết hết sức khắc nghiệt. Do vậy làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm cây trồng. Phương pháp sử dụng đất hiếm trong nông nghiệp thay đổi tùy theo từng loại cây, loại đất và điều kiện thời tiết. Hiện nay, các nhà khoa học đang tiếp tục khảo sát nồng độ đất hiếm và thời gian thích hợp cho nhiều chủng loại cây trồng.

Việc canh tác dược liệu theo hướng hữu cơ, do vậy cần phải sử dụng các loại phân bón hữu cơ vừa có tác dụng kích thích tăng trưởng và kháng bệnh cho cây nhưng vẫn duy trì chất lượng đất của vùng canh tác cũng như đảm bảo tiêu chuẩn cho sản phẩm dược liệu xuất khẩu. Việc sử dụng phân bón hữu cơ bổ sung vi lượng đất hiếm hữu cơ sẽ góp phần giải quyết được bài toán đặt ra là tăng năng suất cây trồng dược liệu và kháng bệnh đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, hướng tới phát triển dược liệu hữu cơ. Sơ bộ đã có một số nghiên cứu bước đầu về việc sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm hữu cơ có kết quả khá tin cậy và có triển vọng. Như vậy các nguyên tố đất hiếm sử dụng làm phân bón chủ yếu là nguyên tố La và Ce, khi sử dụng dưới dạng vi lượng đưa vào phân bón gốc và phân bón lá đều giúp cho tăng năng suất và chất lượng của các sản phẩm nông nghiệp như cây lấy củ (lạc) và cây cho sản phẩm lá, búp (cây họ chè) hay cây lấy hạt như lúa và giúp tăng khả năng chống chọi với môi trường, đây là cơ sở để Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội đề xuất và Bộ Khoa học công nghệ phê duyệt thực hiện đề tài “Tổng hợp một số phức chất đất hiếm để chế tạo phân bón hữu cơ vi lượng đất hiếm và thử nghiệm hiệu lực trên cây dược liệu” nhằm mục đích xây dựng được quy trình tổng hợp một số phức chất hữu cơ đất hiếm, chế tạo phân bón hữu cơ vi lượng đất hiếm từ nguồn tổng cacbonat đất hiếm Đông Pao và thử nghiệm hiệu lực trên cây trà hoa vàng và ba kích. Đề tài do TS. Phạm Quang Minh làm chủ nhiệm.

Triển khai đề tài, Ban chủ nhiệm tiến hành nghiên cứu và xác định các thông số của quy trình tổng hợp phức chất Glutamat, Lactat đất hiếm ở quy mô phòng thí nghiệm từ nguyên liệu đầu là tổng cacbonat đất hiếm Đông Pao với các thông số công nghệ cụ thể. Quy trình tổng hợp phức Glutamat đất hiếm với các thông số công nghệ như: Nồng độ axit HCl 15%; Kết tủa hydroxit đất hiếm bằng NH₄OH 10% và pH kết tủa 9,0; Tổng hợp phức chất Glutamat đất hiếm bằng axit Glutamic ở pH=6,5; Nhiệt độ 60⁰C; Tỷ lệ axit Glutamic/Ln³⁺ =2/1; Thời gian tổng hợp phức là 6h. Quy trình tổng hợp phức Lactat đất hiếm với các thông số công nghệ như: Nồng độ axit HCl 15%; Kết tủa hydroxit đất hiếm bằng NH₄OH 10% và pH kết tủa 9,0; Tổng hợp phức chất Lactat đất hiếm bằng axit Lactic nồng độ 4M; Nhiệt độ 80⁰C; Tỷ lệ axit Lactic/Ln³⁺ =3/1; Thời gian tổng hợp phức là 5h.

Sơ đồ công nghệ tổng hợp glutamic, lactat đất hiếm từ nguồn cacbonat đất hiếm.

Xây dựng được quy trình chế tạo phức chất Glutamat/Lactat đất hiếm ở quy mô thiết bị 200L, nguyên liệu đầu là 10 kg cacbonat đất hiếm/mẻ với các thông số công nghệ sau: Nồng độ axit HCl 15%; Kết tủa hydroxit đất hiếm bằng NH₄OH 10% và pH kết tủa 9,0. Quy trình tổng hợp phức chất Glutamat đất hiếm có các thông số công nghệ thích hợp: Nhiệt độ 60⁰C, pH=6,5; Tỷ lệ axit Glutamic/Ln³⁺ =2,15/1; Thời gian tổng hợp phức là 6h, thu được 80l dung dịch phức glutamat đất hiếm có nồng độ 80g/l (tính theo tổng oxit đất hiếm), tương đương với 20kg sản phẩm tinh thể phức glutamat đất hiếm, hiệu suất quá trình tổng hợp phức đạt 90%. Quy trình tổng hợp phức chất Lactat đất hiếm có các thông số công nghệ thích hợp: Nhiệt độ 80⁰C, pH = 4,5-5 ; Nồng độ axit Lactic 4M; Tỉ lệ axit Lactic/Ln³⁺=3/1, Thời gian phản ứng 5h, thu được 80L dung dịch phức Lactat đất hiếm có nồng độ 80g/l (tính theo tổng oxit đất hiếm), tương đương với 19kg sản phẩm tinh thể phức Lactat đất hiếm, hiệu suất quá trình tổng hợp phức đạt 90%.

Nghiên cứu cũng đã xây dựng quy trình chế tạo phân hữu cơ bón rễ chứa vi lượng đất hiếm dựa trên nền phân hữu cơ của Công ty cổ phần phân bón Thịnh Phát với hàm lượng tổng đất hiếm là 200 ppm và quy trình chế tạo phân bón lá chứa vi lượng đất hiếm với hàm lượng tổng đất hiếm là 12.000 ppm. Đã tiến hành thử nghiệm diện hẹp đối với các loại sản phẩm phân hữu cơ bón gốc, bón lá bổ sung vi lượng Glutamat, Lactat đất hiếm tới sinh trưởng của cây trà hoa vàng 2 năm tuổi và ba kích tím 2 tháng tuổi trong vườn ươm ra ruộng để xác nồng độ và hàm lượng vi lượng đất hiếm phù hợp cho cây phát triển. Kết quả cho thấy phân bón bổ sung vi lượng đất hiếm Glutamat phù hợp cho bón gốc, phân bón bổ sung vi lượng đất hiếm Lactat phù hợp cho bón lá. Liều lượng phân bón sử dụng tốt nhất khi áp dụng công thức với hàm lượng tổng ôxít đất hiếm là 200 ppm tương đương với 160g/ha. Tiến hành khảo nghiệm diện rộng và xây dựng mô hình sử dụng phân hữu cơ bón rễ chứa Glutamat đất hiếm, bón lá chứa vi lượng Lactat đất hiếm cho cây trà hoa vàng khoảng 10 năm tuổi tại Ba Chẽ và khoảng 5 năm tuổi Sóc Sơn, cây ba kích tím 3 năm tuổi tại Ba Chẽ và 1,5 tuổi tại Đồng Hỷ, Thái Nguyên. Kết quả cho thấy, phân bón vi lượng đất hiếm giúp cây tăng trưởng tốt cụ thể như sau: năng suất hoa khô của cây trà hoa vàng tại Ba Chẽ tăng 11,5%, so với đối chứng, năng suất củ tươi của cây ba kích trồng tại Ba Chẽ tăng 13,7%, cây trà hoa vàng tại Sóc Sơn và ba kích tại Đồng Hỷ phát triển tốt so với đối chứng. Hàm lượng hoạt chất Rutin trong hoa trà tại Ba Chẽ tăng khoảng 3,1%, hàm lượng hoạt chất Nystose trong củ ba kích tím tại Ba Chẽ tăng khoảng 2,4%. Dư lượng đất hiếm trong lá, hoa trà hoa vàng và củ ba kích tím không khác nhiều so với đối chứng.

Kết quả nghiên cứu đề tài đồng thời xây dựng được bộ TCCS và thiết kế bộ bao bì, nhãn mác đối với phân hữu cơ bón rễ với hàm lượng tổng đất hiếm là 200 ppm và phân bón lá với hàm lượng tổng đất hiếm là 12.000 ppm.

Cây trà hoa vàng và cây ba kích tím đều là loại cây dược liệu lâu năm, với loại cây lâu năm như cây trà hoa vàng và cây ba kích tím các bộ phận sử dụng là củ, hoa và lá, đặc biệt đối với cây trà hoa vàng giai đoạn khai thác khoảng 10 năm tuổi, cần có những phân tích và đánh giá thêm hàm lượng hoạt chất như polyphenol và hàm lượng EGCG trong lá và hoa của trà hoa vàng cũng như tiếp tục chăm bón, theo dõi việc sử dụng phân bón vi lượng đất hiếm trong thời gian dài hơn để có thể đánh giá được đầy đủ tác động của vi lượng đất hiếm tới hoạt chất của các cây dược liệu này.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ thông tin và truyền thông Hải Phòng./.