Showing posts with label Nông nghiệp xanh. Show all posts
Showing posts with label Nông nghiệp xanh. Show all posts
Công nghệ Nano: Tiềm năng cho nền nông nghiệp sạch tại Việt Nam

Công nghệ Nano: Tiềm năng cho nền nông nghiệp sạch tại Việt Nam


Thuật ngữ “công nghệ nano” không còn xa lạ gì trên thế giới, nhưng mới rộ lên ở Việt Nam trong những năm gần đây. Ngoài những ứng dụng trong y học, vật liệu điện tử, xây dựng, năng lượng... công nghệ nano trong nông nghiệp hiện đang là hướng đi mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam với nhiều ứng dụng mang tính thực tế.

Những “con số biết nói” và mối nguy tiềm tàng
Hiện nay, Việt Nam có khoảng hơn 10,2 triệu hạ đất sản xuất nông nghiệp, hằng năm sử dụng 10 - 11 triệu tấn phân bón các loại. Ngoài ra, lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hóa học sử dụng ở nước ta liên tục gia tăng. Theo đó, số loại thuốc BVTV đăng ký sử dụng cũng tăng nhanh, lên tới 1.000 loại trong khi các nước trong khu vực chỉ 400 - 600 loại. Việt Nam cũng thuộc top đầu các nước sử dụng nhiều thuốc BVTV hóa học nhất thế giới.

Bên cạnh đó, tư duy và tập quán sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam còn tồn tại nhiều hạn chế, thiếu sót trong việc sử dụng bừa bãi thuốc BVTV. Những nguy cơ gây hại tiềm tàng có thể do sử dụng quá liều lượng, thiếu hiểu biết về kỹ thuật, sử dụng thuốc BVTV không tuân thủ thời gian cách lỵ, coi trọng lợi ích lợi nhuận hơn tác động xấu đến môi trường, sức khỏe cộng đồng... Hệ quả, nông sản sau thu hoạch không đảm bảo các tiêu chỉ an toàn cần thiết do còn tồn dư các tạp chất có thể gây ngộ độc như dư lượng NO3-, kim loại nặng, vi sinh... gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng. Thực phẩm kém chất lượng, dư lượng thuốc trừ sâu, chất bảo quản thực phẩm vượt ngưỡng đang là những vấn đề nhức nhối trong thời gian dài. Việc sử dụng phân bón và thuốc BVTV “vô tội vạ” cũng gián tiếp gây hại cho nền kinh tế, khi nông sản tồn dư thuốc BVTV không đảm bảo đủ tiêu chuẩn khắt khe để xuất khẩu sang các thị trường khó tính như Mỹ, Nhật hay các nước châu Âu...

Chưa kể, các tác nhân hóa học trong nông nghiệp khi sử dụng không đúng cách sẽ gây ra mối nguy hại đe dọa đến môi trường, lượng tồn dư có thể gây ô nhiễm môi trường đất và nước, làm mất cân bằng hệ sinh thái. Đứng trước thực trạng này, ngành nông nghiệp cần phải có bước chuyển mình để bắt kịp công nghệ hiện đại trên thế giới, thay đổi tư duy manh mún, nhỏ lẻ dể hướng tới phát triển cung cấp nông sản không chỉ an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng mà còn thân thiện với môi trường.

Bước chuyển mình theo xu thế
Trong thập niên vừa qua, nhiều thí nghiệm trên thế giới đã được tiến hành để đánh giá ảnh hưởng của công nghệ nano và chứng minh tính hiệu quả vượt trội của công nghệ này so với các công nghệ vật chất thông thường. Các hạt nano là những hạt chất rắn có đường kính từ 1 - 100nm. Hiện nay, công nghệ nano được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như năng lượng, điện tử, vật liệu xây dựng, y tế và ngành nông nghiệp...

Công nghệ nano bắt đầu phát triển mạnh tại Việt Nam trong những năm gần đây. Mặc dù còn khá mới mẻ nhưng công nghệ này đã nhanh chóng chứng minh được tính ưu việt cũng như sức hút trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhà nước cũng đã dành một khoản ngân sách khá lớn cho chương trình nghiên cứu công nghệ nano cấp quốc gia với sự tham gia của nhiều trường đại học và viện nghiên cứu trên cả nước.

Không nằm ngoài xu thế, ngành nông nghiệp cũng đang có những bước chuyển mình để tiếp thu và ứng dụng công nghệ mới. Tuy nhiên, trong lĩnh vực nông nghiệp nói riêng, các đề tài nghiên cứu về công nghệ nano có phần hạn chế hơn các lĩnh vực khác, số lượng đề tài công bố chưa được nhiều và các nghiên cứu riêng lẻ còn mang tính chất tự phát.

Nhiều nhất có thể kể đến là ứng dụng nghiên cứu và sản xuất hạt nano bạc khử trùng nước trong ao, hồ nuôi thủy sản. Các đề tài, dự án nghiên cứu về ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt và chăn nuôi hiện nay tại Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam được thực hiện trên nền tảng kiến thức của các ngành hóa học, sinh học, khoa học vật liệu. Một số đề tài nghiên cứu về phân bón nano kết hợp với các hạt nano phòng trị bệnh tổng hợp được ứng dụng trong chăm sóc cây ăn quả đặc sản với công dụng toàn diện như chống mưa acid và hạn chế rụng hoa - quả sinh lý trên cây ăn quả nói chung và cây có múi nói riêng đã đạt được những thành tựu nhất định và đã được bà con một số tỉnh ứng dụng thành công trong các năm 2015 - 2018 (Viện Chiếu xạ hiểm phối hợp với Trung tâm Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao Nanotech Hà Nội).
Quy trình xử lý rơm rạ quy mô công nghiệp, đáp ứng phát triển nông nghiệp xanh bền vững

Quy trình xử lý rơm rạ quy mô công nghiệp, đáp ứng phát triển nông nghiệp xanh bền vững

Việt Nam hiện được coi là nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới, theo thống kê thì riêng năm 2015 đã sản xuất được khoảng 45,1 triệu tấn thóc, điều đó đồng nghĩa với việc thải ra khoảng 50 triệu tấn rơm rạ mỗi năm, nó luôn được tái sinh hàng năm, rất ổn định và lâu dài. Tập quán xử lý rơm rạ lâu nay là: cày vùi lấp để cải tạo đất, dùng làm nguyên liệu để nuôi trồng nấm, hoặc làm thức ăn cho trâu bò; phần còn lại khoảng (60-80)% là đốt tại đồng ruộng.

Vậy, giải pháp công nghệ nào để khai thác rơm rạ một cách hiệu quả về kinh tế và môi trường; đáp ứng được chủ trương lớn hiện nay cũng như về lâu dài của Chính phủ: “Phát triển một nền nông nghiệp hiện đại - nông nghiệp hữu cơ - nông nghiệp xanh và bền vững”? Một giải pháp tổng thể được đề xuất trong bài viết này, có thể là một đáp án tốt cho bài toán trên.


1-Tiềm năng nguồn rơm rạ và các biện pháp xử lý hiện nay
Theo thống kê của Chính phủ thì hàng năm trong cả nước trung bình gieo cấy được 1.721.200 ha lúa vụ mùa, 1.736.100 ha lúa hè thu, tập trung chủ yếu vào hai vùng lãnh thổ lớn, là Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH). Sản lượng lúa năm 2015 đạt khoảng 45,1 triệu tấn (2). Theo số liệu của các công trình nghiên cứu thì cứ mỗi tấn lúa thu hoạch thải ra 1 đến 1,2 tấn rơm rạ, như vậy với 45,1 triệu tấn thóc thì hàng năm trung bình cả nước đã thải ra khoảng 50 triệu tấn rơm rạ, nhưng mới chỉ có khoảng 20 – 30% được dùng vào việc trồng nấm, và làm thức ăn cho trâu bò. Theo các công trình nghiên cứu (1,2,3,4,5) thì 12 tỉnh thuộc ĐBSCL và ĐBSH phần lớn rơm rạ được đốt tại ruộng, hoặc cày dập rạ để giải phóng nhanh đất cho canh tác vụ tiếp theo. 

Vì cách làm này cũng được lợi là giải phóng nhanh đất, diệt trừ sự lây lan các dịch bệnh có từ vụ trước, lấy tro làm phân bón lại ruộng, rạ được vùi lấp dưới đất sẽ tạo ra phân hữu cơ, bổ sung độ màu mỡ của đất. Nhưng việc đốt rơm rạ gây ra rất nhiều tác hại: tạo ra khói có chứa các loại khí độc CO2, CO, NOx, SO2, CH4… bay theo khói gây ô nhiễm không khí, và thâm nhập vào các khu dân cư ở các đô thị, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của con người, nhất là người già, trẻ em, những người bị bệnh hen suyễn... Đặc biệt khói còn làm giảm tầm nhìn của các lái xe khi di chuyển phương tiện qua các vùng có đốt rơm rạ, cũng đã có những vụ tai nạn xảy ra do lái xe bị khói cản trở tầm nhìn. 

Theo ước tính của các nhà khoa học, khi đốt 1 ha rơm rạ sẽ phát thải ra môi trường 9,1 tấn CO2; 798kg khí CO; 398kg các chất hữu cơ độc hại, và 13 kg tro bụi có kích thước hạt bụi cực nhỏ, cỡ micro-rô met, dễ theo đường thở vào lắng đọng trong phổi gây ra kết quả rất khó lường. Những chất hữu cơ độc hại bao gồm Volatile Organic Compounds (VOC); Polycyclic Amoniatic Hydrocarbons (PAH), thuốc bảo vệ thực vật và hóa chất công nghiệp... Trong khi đó thành phần chủ yếu của rơm rạ sau khi đốt còn lại trong tro là hemixenluloze và các chất hữu cơ kết dính không có chức năng làm dinh dưỡng cho cây trồng. Thử nhân con số CO2 với 50% lượng rơm rạ thải ra hằng năm ta sẽ thấy lượng khí CO2 thải ra môi trường là một con số khủng khiếp (4.457.300ha x 05 x 9,1tấn) = 2.023.081,5 tấn. 

Khí CO2 là loại khí gây ra hiệu ứng nhà kính, làm thay đổi khí hậu trên toàn cầu; với cách vùi dập rạ, khi rạ bị ngâm trong nước lâu ngày sẽ thải ra khí metan (CH4), thâm nhập vào không khí cũng tạo ra hiệu ứng nhà kính, loại khí mà Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu (COP21) thông qua năm 2015, bắt đầu có hiệu lực năm 2018, nhất trí kêu gọi toàn thế giới phải cắt giảm. Còn việc sản xuất nấm rơm, làm khí biogas, làm phân hữu cơ... như hiện nay thì vẫn còn đơn lẻ, manh mún, chưa phải là một ngành sản suất chính, chưa xứng tầm với nguồn nguyên liệu rơm rạ khổng lồ như đã nêu ở trên, gây lãng phí đáng kể một nguồn tài nguyên rất lớn của đất nước, và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

2- Đề xuất một mô hình sản xuất mới
Thay vì đốt hàng chục triệu tấn rơm rạ mỗi năm, cần sớm áp dụng các tiến bộ KHCN để xây dựng chuỗi sản xuất khép kín, với quy mô công nghiệp việc xử lý rơm rạ, theo sơ đồ công nghệ dưới đây: từ việc thu gom, xử lý, bảo quản, sản xuất chế biến ra các loại sản phẩm thương phẩm - nấm sạch, phân bón hữu cơ, vi sinh thay thế một phần cho phân bón vô cơ; thức ăn gia súc; và năng lượng điện tiêu thụ tại chỗ, mà Chính phủ đang khuyến khích để phát triển một nền nông nghiệp xanh, hữu cơ, bền vững, vừa tạo ra sản phẩm mới, vừa giảm thiểu được các tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Sơ đồ tổng thể của chu trình sản xuất. Sơ đồ tổng thể theo chuỗi khép kín, thực hiện mục tiêu: xanh, sạch, hữu cơ và bền vững, không gây ô nhiễm môi trường.


Hoạt động của chu trình trên như sau:
a/- Ứng dụng cơ giới hóa trong thu gom rơm rạ. Hiện nay ở ĐBSCL cũng như ĐBSH nông dân đã sử dụng máy móc cơ giới để thu gom rạ, băm nhỏ ngay tại đồng rộng, nhiều loại máy cho năng suất cao, giảm đáng kể giá thành và thời gian thu gom và vận chuyển rơm rạ Từ những cuộn rạ này dễ dàng vận chuyển bằng ô tô có sức chứa lớn về kho tích trữ, phân loại, phù hợp với mục đích sử dụng vào các công đoạn tiếp theo: chế biến thức ăn gia súc, trại chăn nuôi gia súc, xưởng nuôi trồng và chế biến nấm, xưởng phân hữu cơ...

b/- Khu chế biến thức ăn gia súc. Công đoạn này nên áp dụng mô hình nuôi bò sữa của Tập đoàn Hoàng Anh Gia Lai (HAGL), một trang trại khép kín, từ trồng cỏ (ở đây dùng rơm rạ), chế biến thức ăn gia súc, cho bò ăn, thu gom chất thải, (các khâu này được điều khiển theo chương trình), sản xuất khí mêtane, và chạy máy phát điện 

c/- Nuôi trồng chế biến nấm rơm. Với mô hình này, nhà đầu tư có thể xây dựng một quy mô lớn hơn nhiều, (100.000 tấn rơm khô có thể sản xuất được 12.000-15.000 tấn nấm tươi/ năm), nếu có thêm dây chuyền đóng hộp thì cơ sở này có đủ số lượng nấm để xuất khẩu, và cung cấp ra thị trường trong nước. Thậm chí có thể áp dụng CNTT để tự động hóa các khâu: xử lý giống; cho giá thể vào bao; cấy giống vào bao; tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng phù hợp với quá trình sinh trưởng của nấm ở khu nuôi trồng nấm.

d/- Trại chăn nuôi trâu bò. Một phần rơm rạ sạch, được nghiền nhỏ, cho thêm các chất dinh dưỡng: mật mía, bã dầu cọ, chuyển vào khu chăn nuôi theo mô hình của Tập đoàn HAGL, hoặc đóng thành kiện để chuyển đến các trang trại chăn nuôi ở xa khu chế biến. Hiện nay ở các tỉnh phía Bắc: Nghệ An, Thanh Hóa, Tuyên Quang, Hòa Bình, và các tỉnh ở ĐBSCL có rất nhiều trang trại, mỗi trang trại nuôi từ 7.000 đến 10.000 con bò, có trang trại nuôi đến 40 nghìn con bò thịt và bò sữa, nên đầu ra của loại thức ăn “công nghiệp” này là rất lớn.

e/- Làm khí biogas. Các bã thải sau khi thu hoạch nấm; chất thải của khu chăn nuôi, và một phần rơm rạ không dùng được ở các khâu trước sẽ xử lý bằng cách phun các chế phẩm làm tăng nhanh quá trình phân hủy rơm rạ để trong vòng một tuần lễ, rồi chuyển tới hầm biogas để sản xuất khí metan, khí này được đưa vào trạm phát điện chạy khí metan.

f/- Trạm điện khí biogas. Với quy mô công nghiệp, từ 7.000 – 15.000 con bò thì chất thải của đàn bò cùng với chất thải từ khu vực sản xuất nấm, và rơm rạ không đạt chuẩn để làm nấm và thức ăn cho gia súc thì hầm biogas có thể sản xuất ra lượng khí biogas đủ khả năng cung cấp điện cho cả khu vực, như mô hình HAGL đã làm.

g/- Sản xuất phân bón hữu cơ, vi sinh. Các loại nguyên liệu: rơm rạ không dùng được cho chăn nuôi, làm nấm, được trộn thêm men Cellulomonas flvigena do Công ty Dasco sản xuất để phân hủy nhanh rơm rạ (5); chất thải từ khu chăn nuôi; bã thải từ khâu sản xuất nấm; và nước thải từ hầm biogas, sẽ được chuyển đến khu vực sản xuất phân hữu cơ, và phân vi sinh (mô hình nhà máy phân Sông Danh, Quảng Bình) để chế biến thành các loại phân phù hợp với từng loại cây trồng, đóng bao, dán nhãn mác và xuất xưởng đưa phân trở lại các vùng canh tác và khép kín cả chuỗi của quy trình công nghệ này.