Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm từ nguồn cơ chất hữu cơ tạo ra từ rác thải sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Hải Dương (21/01/2026)

Tỉnh Hải Dương (ngay thuộc thành phố Hải Phòng) mỗi ngày phát sinh lượng lớn rác thải sinh hoạt, trong đó thành phần hữu cơ chiếm tới 50-60%. Khối lượng rác hữu cơ khổng lồ này hiện vẫn chưa được khai thác hiệu quả do hạn chế về công nghệ xử lý, chi phí vận hành cao và thiếu giải pháp tái sử dụng đồng bộ. Nếu không được quản lý đúng cách, lượng hữu cơ này trở thành nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng, phát sinh nước rỉ rác, mùi hôi, khí độc, chiếm dụng đất chôn lấp và lãng phí một tài nguyên hữu cơ quý giá hoàn toàn có thể thái chế phục vụ nông nghiệp. Song song với đó, nhu cầu sử dụng phân bón hữu cơ và hữu cơ vi sinh chất lượng cao đang tăng mạnh tại Hải Dương và toàn vùng đồng bằng Bắc Bộ. Nhiều năm lạm dụng phân bón vô cơ đã khiến đất canh tác bị chai cứng, nghèo vi sinh vật, giảm độ mùn và suy thoái dinh dưỡng. Việc bổ sung phân bón hữu cơ vi sinh có giá trị cao. Việc tuyển chọn và ứng dụng các chủng vi sinh vật hữu hiệu như vi sinh vật cố định đạm cũng chưa được triển khai bài bản. Điều này dẫn đến khoảng trống lớn giữa tiềm năng nguồn nguyên liệu sẵn có và nhu cầu thực tế của sản xuất nông nghiệp địa phương.

Trong bối cảnh đó, Đại học công nghiệp Hà Nội tiến hành triển khai nhiệm vụ “Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm từ nguồn cơ chất hữu cơ tạo ra từ rác thải sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Hải Dương” do TS Vũ Đình Giáp làm chủ nhiệm. Nhiệm vụ được triển khai nhằm giải quyết vấn đề môi trường bằng cách tái chế hiệu quả lượng rác hữu cơ phát sinh hàng ngày, giảm áp lực lên hệ thống xử lý và hạn chế ô nhiễm thứ cấp.

Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp các cơ sở lý luận và  thực tiễn liên quan đến việc tận dụng cơ chất hữu cơ từ rác thải sinh hoạt để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm. Trước hết, trong nội dung này nhóm nghiên cứu đã trình bày những khái niệm nền tảng về phân hữu cơ vi sinh, đặc điểm của các nhóm vi sinh vật chức năng cũng như vai trò của phân bón nhả chậm trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng dinh dưỡng, giảm thất thoát và nâng cao năng suất cây trồng. Những nội dung này là cơ sở khoa học quan tọng để định hướng quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm phân bón chuyên biệt cho điều kiện nông nghiệp địa phương. Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng phận tích hiện trạng phát sinh, thu gom và xử lý rác thải sinh hoạt tại Hải Dương – nơi có nguồn chất thải hữu cơ chiếm tỷ lệ cao, phù hợp để làm nguyên liệu sản xuất phân bón. Tuy nhiên, các công nghệ xử lý hiện nay vẫn còn hạn chế, chất lượng mùn hữu cơ chưa ổn định và công tác phân loại tại nguồn chưa đồng bộ, dẫn đến hiệu quả tái chế chưa cao. Điều này đặt ra yêu cầu cần thiết phải nghiên cứu giải pháp công nghệ phù hợp nhằm nâng cao giá trị của cơ chất hữu cơ sau xử lý. Ngoài ra, nội dung này nhóm nghiên cứu đã hệ thống các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân hữu cơ và các kỹ thuật tạo phân bón nhả chậm. Các nghiên cứu quốc tế cho thấy việc kết hợp vi sinh vật chức năng với cơ chất hữu cơ và công nghệ bao hoặc nén có khả năng nâng cao đáng kể hiệu quả cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Tại Việt Nam, dù đã có nhiều nghiên cứu và mô hình sản xuất phân hữu cơ vi sinh, song việc phát triển sản phẩm nhả chậm có tính ổn định cao vẫn còn hạn chế. Từ những phân tích này, có thể thấy việc nghiên cứu quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm từ cơ chất rác thải sinh hoạt là nhu cầu thiết thực, đáp ứng mục tiêu xử lý rác thải theo hướng tuần hoàn tài nguyên, đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng phục vụ nông nghiệp bền vững.

Nhóm nghiên cứu xây dựng công thức phối trộn sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng  từ cơ chất hữu cơ dạng hạt mịn: Quá trình xây dựng công thức phối trộn bắt đầu bầng việc lựa chọn các nguyên liệu cơ bản. Các nguyên liệu này bao gồm cơ chất hữu cơ là chất mang do công ty Cổ phần Môi trường APT - Seraphin Hải Dương cung cấp, than bùn, cao lanh, chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu do nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghiệp sản xuất tại phòng thí nghiệm, cùng với các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng như phân ure (46%), supe lân (25%) và kali clorua (60%). Quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh được thực hiện theo quy trình công nghệ sản xuất như sau: Bước 1: Cơ chất hữu cơ từ rác thải sinh hoạt: quy trình xử lý rác của công ty gồm các bước chính: rác sinh hoạt được thu gom theo tuyến, tiến hành phân loại sơ bộ tại nguồn, sau đó đưa vào hệ thống phân loại tự động với băng chuyền, nam châm, lưới sàng và thiết bị tách khí để loại bỏ nhựa, kim loại và các vật liệu vô cơ. Phần rác hữu cơ được cắt nhỏ nghiền nhằm giảm kích thước và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học. Rác hữu cơ đã xử lý được đưa vào hệ thống ỷ hiện đại, phối trộn thêm bã mía, rơm rạ hoặc chất đọn để điều chỉnh ltyr lệ C/N và độ ẩm về mức tối ưu. Bước 2: Sơ chế nguyên liệu (loại bỏ tạp chất): Nguồn cơ chất sau khi ủ để tạo thành phân bón dạng nguyên liệu chất lượng cao cần thực hiện quá trình sơ chế để loại bỏ các tạp chất như sỏi, đá, kim loại, thủy tinh và các vật liệu vô cơ khác trước khi tiến hành sản xuất. Các tạp chất không phân hủy được loại bỏ thủ công dùng sàng rung với kích thước lỗ mắt cáo phù hợp hoặc bằng máy chuyên dụng. Mục tiêu của bước này là làm sạch nguyên liệu đầu vào, đảm bảo chất lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất phân bón. Cơ chất hữu cơ cung cấp nền tảng chính cho phân bón, chứa các chất hữu cơ cần thiết cho vi sinh vật hoạt động và cải thiện cấu trúc đất. Bước 3: Phối trộn với than bùn: Than bùn được sử dụng để giữ ẩm và cung cấp thêm chất hữu cơ, giúp cải thiện cấu trúc của phân bón. Các nguyên liệu sau khi sơ chế sẽ được phối trộn với than bùn và cao lanh để tạo ra một hỗn hợp đồng nhất, sẵn sàng cho các bước tiếp theo. Tỷ lệ than bùn là 10%, phối trộn với 65% cơ chất hữu cơ. Bước 4: Bổ sung nguyên tố NPK: Kết quả xác định được công thức phối trộn hỗn hợp phân bón đạm, lân và kali bổ sung vào chất mang (cơ chất hữu cơ 65%, than bùn 10%) là 8% phân urê, 9% phân supephotphat đơn, 5% phân kali clorua để đạt được hàm lượng N tổng số khoảng 4,1%; p hữu hiệu 3,0%; K hữu hiệu khoảng 2,8%. Bước 5: Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (vsv hữu hiệu): Chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu được thêm vào hỗn hợp để tăng cường quá trình phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa các chất dinh dưỡng thành dạng dễ hấp thụ cho cây trồng. Đây là yếu tố then chốt giúp nâng cao chất lượng phân bón, biến nó thành một sản phẩm vi sinh hữu cơ thực sự. Tỷ lệ chế phẩm vi sinh bổ sung vào chất mang là 2- 3%; Bước 6: Kiểm tra chất lượng: Trước khi đưa ra thị trường, sản phẩm phân bón sẽ được kiểm tra chất lượng nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn về hàm lượng dinh dưỡng, độ ẩm, mật độ vi sinh vật và các chỉ số liên quan. Việc kiểm tra này giúp đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao, an toàn và hiệu quả trước khi chuyển sang quy trình tạo viên nhả chậm.

Nhóm nghiên cứu xây dựng công thức sản xuất viên phân nhả chậm được thực hiện theo quy trình công nghệ sản xuất như sau: Chuẩn bị và tiền xử lỷ nguyên liệu (cơ chất hữu cơ); Phổi trộn; Ép viên tạo viên; Quá trình sàng; Quá trình sẩy; Kiểm tra chất lượng; Đóng gói và bảo quản.

Từ những quy trình công nghệ trên nhóm nghiên cứu thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng trên cây trồng mùa vụ kết quả thu được như sau: Sản phẩm đáp ứng đầy đủ yêu cầu về OM, NPK, mật độ vi sinh hữu ích và an toàn theo QCVN; ổn định chất lượng trong 3 tháng bảo quản. Tỷ lệ nhả N-K-P trong nước cao (76-88% sau 7-8 tuần), phù hợp đặc tính phân nhả chậm. Trong môi trường đất, hàm lượng c, N, p, K hòa tan tăng theo mức bón; OM đất tăng từ 4,34% lên 4,58% ở nghiệm thức ĐT, trong khi đối chứng giảm mạnh. Hiệu quả thực nghiệm trên cà chua TV-913 F1 Phân hữu cơ vi sinh nhả chậm (ĐT) giúp tăng sinh trưởng (chiều cao, đường kính thân, số lá, số cành), rút ngắn thời gian ra hoa, đậu quả. Năng suất đạt 1,78 kg/chậu, cao hơn TM và ĐC; chất lượng quả (Brix, vitamin c, protein) vượt trội; tỷ lệ hao hụt sau thu hoạch thấp nhất.

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về lựa chọn cơ chất, tuyển chọn vi sinh vật hữu hiệu, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất và đánh giá hiệu quả trên cây cà chua TV-913 Fl, có thể khẳng định phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm không chỉ có giá trị khoa học và kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, điều này được thể hiện qua nội dung sau: hiệu quả kinh tế từ nguồn nguyên liệu đầu vào thể hiện ở việc tận dụng cơ chất hữu cơ từ rác thải sinh hoạt. Việc sử dụng mẫu cơ chất Seraphin 2 - đáp ứng các yêu cầu về pH, hàm lượng hữu cơ, dinh dưỡng NPK, kim loại nặng và an toàn vi sinh - giúp giảm đáng kể chi phí nguyên liệu so với việc sử dụng các nguồn hữu cơ truyền thống như phân chuồng hoặc than bùn nhập ngoài. Đồng thời, giải pháp này góp phần giảm chi phí xử lý, chôn lấp rác thải sinh hoạt, tạo giá trị gia tăng từ chất thải và mang lại lợi ích kinh tế - xã hội kép cho địa phương; hiệu quả kinh tế từ việc ứng dụng vi sinh vật hữu hiệu được thể hiện qua khả năng nâng cao hiệu suất sử dụng dinh dưỡng. Tổ hợp ba chủng vi sinh vật Bacillus tequilensis HJD6, Pseudomonas aeruginosa HD4 và Azotobacter chroococcum HD10 giúp tăng cường phân giải chất hữu cơ, giải phóng photphat khó tan và cố định đạm sinh học trong đất. Nhờ đó, lượng phân bón vô cơ bổ sung được sử dụng hiệu quả hơn, hạn chế thất thoát dinh dưỡng, góp phần giảm chi phí phân bón trong quá trình canh tác, đặc biệt đối với các cây trồng ngán ngày và cây rau màu; hiệu quả kinh tế của công nghệ sản xuất phân bón nhả chậm thể hiện ở việc tối ưu hóa quá trình cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Quy trình công nghệ được xây dựng đáp ứng các yêu cầu của QCVN 01-189:2019, sử dụng tỷ lệ phối trộn hợp lý và kỹ thuật tạo viên phủ màng PVA 2%, giúp kiểm soát quá trình hòa tan và nhả dinh dưỡng ổn định trong thời gian dài. Cơ chế nhả chậm này làm giảm số lần bón phân, tiết kiệm chi phí nhân công, nhiên liệu và thời gian chăm sóc, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế tổng thổ cho người sản xuất; hiệu quả kinh tế thể hiện rõ qua kết quả thực nghiệm trên cây cà chua TV-913 Fl. Việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm giúp cây sinh trưởng khỏe, rút ngắn thời gian ra hoa, tăng tỷ lệ đậu quả, dẫn đến năng suất cao hơn so với đối chứng và phân thương mại. Năng suất đạt 1,78 kg/chậu cùng với chất lượng quả vượt trội (độ Brix, hàm lượng vitamin c và protein cao, tỷ lệ hao hụt sau thu hoạch thấp) góp phàn nâng cao giá trị thương phẩm, tăng khả năng tiêu thụ và giá bán sản phẩm trên thị trường.

Như vậy, việc sản xuất và sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm từ rác thải sinh hoạt không chỉ giúp giảm chi phí đầu vào, tăng năng suất và chất lượng nông sản mà còn góp phần giảm chi phí môi trường và xử lý chất thải. Do đó, sản phẩm có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Hải Dương và các địa phương có điều kiện tương tự, mang lại hiệu quả kinh tế bền vững cho người sản xuất và xã hội. Bên cạnh hiệu quả kinh tế, kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình sản xuất và sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh đa lượng nhả chậm có khả năng duy trì và nhân rộng cao trong thực tiễn.

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