Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật phân giải xenlulo, tinh bột trong xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp, phế phụ phẩm chế biến thực phẩm

diện được một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải xenlulo từ dạ cỏ bò đó

là 4 dòng vi khuẩn Q4, Q5, Q8, Q9 đều có khả năng sản sinh enzyme xelluloza

và phân giải hiệu quả giấy photocopy và rơm rạ. Phân tích di truyền phân tử dựa

trên trình tự 16S rRNA cho thấy dòng vi khuẩn Q5, Q8, Q9 đồng hình với dòng

Bacillus megaterium, dòng vi khuẩn Q4 đồng hình với dòng Cellulomonas

flavigena [21].

Trong giai đoạn 1986 – 2004 các nhà khoa học Việt Nam đã tiến hành

nhiều cụng trỡnh nghiên cứu về sử dụng các tác nhân sinh học trong tái sử

dụng phế phụ phẩm nông nghiệp, phế thải chế biến nông sản: rơm, cây ngô, bã

mía, thõn lỏ lạc, sản phẩm phụ của cây dứa (bã, vỏ, ngọn…) làm thức ăn chăn

nuôi [16]. Các tác giả Đặng Thị Thu [8], Lê Văn Hoàng [11] đã nghiên cứu

qui trình ủ chua bã sắn làm thức ăn gia súc với qui mô nhỏ ở phòng thí nghiệm.

Năm 2005, Kỹ sư Lê Thị Bích Phượng (Viện Sinh học nhiệt đới) và cộng sự đã

nghiên cứu thành công 2 loại chế phẩm sinh học ProBio-S và Bio-E ứng dụng

trong chế biến bã thải CBTBS làm thức ăn chăn nuôi. Chế phẩm sinh học

ProBio-S và Bio-E có chứa các chủng vi sinh vật có khả năng sinh

glucoamylase, cellulase và α amylase và các chủng vi sinh vật có khả năng duy

trì cân bằng hệ vi sinh vật đường ruụt (Bacillus sp., Lactobacillus sp.,

Saccharomyces sp) giúp cho quá trình chuyển hóa thức ăn chăn nuôi tốt hơn,

vật nuôi được tăng cường sức đề kháng, kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử

dụng thức ăn chăn nuôi chế biến từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn, lợn tăng

trọng nhanh hơn (1,1-1,3kg/thỏng) so với công thức đối chứng (chỉ ăn thức ăn

bình thường). Tuy nhiên các công trình nghiên cứu và ứng dụng trên mới chỉ

dừng ở phòng thí nghiệm, cho đến nay chưa có nghiên cứu sử dụng chế phẩm

vi sinh vật xử lý phế thải sau CBTBS làm thức ăn chăn nuôi qui mô công

nghiệp được báo cáo chính thức [16].



20



Chế biến làm phân bón hữu cơ sinh học:

Việc ứng dụng công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ vi sinh vật trong

xử lý chất thải hữu cơ làm phân bón hữu cơ sinh học tại Việt Nam đã được các

nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm trở lại đây, trong đó ứng

dụng các chế phẩm vi sinh vật trong xử lý rác thải và phế thải nông nghiệp, công

nghiệp chế biến nông sản ở Việt Nam đã được nghiên cứu và triển khai áp dụng

tương đối rộng rãi. Nhiều đề tài khoa học công nghệ trọng điểm cấp Nhà

(KHCN.07.17, KHCN.02.04, KC.08.07, KC.04.06) đã được nghiên cứu và ứng

dụng thành công trong xử lý phế thải hữu cơ, phế thải nhà máy chế biến mía

đường, phế thải sinh hoạt, phế thải chế biến dứa [12,13]. Tuy nhiên các đề tài

trên vẫn chưa nghiên cứu xử lý phế thải CBTBS làm phân bón hữu cơ sinh học.

Năm 2001, Trung tâm Công nghệ Môi trường (Đại học Bách Khoa Hà

Nội) đã phát triển được giải pháp xử lý ô nhiễm cho các cơ sở chế biến sắn quy

mô 1 tấn nguyên liệu/ngày; Tuy nhiên, mô hình này không mở rộng áp dụng cho

các cơ sở sản xuất công suất lớn được. Bên cạnh đú, trờn thị trường hiện nay

đang xuất hiện một vài chế phẩm vi sinh vật sử dụng trong xử lý phế thải hữu cơ

nói chung, tuy nhiên ở Việt Nam chưa có một chế phẩm cụ thể hay công trình

nghiên cứu trực tiếp nào về xử lý phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn đủ năng

lực giải quyết bài toán thực tiễn được công bố chính thức [24].

Trong khuôn khổ của đề tài độc lập cấp Nhà nước giai đoạn 1998 – 2000

về “ Nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM)

trong nông nghiệp và vệ sinh môi trường” do ĐH Nông nghiệp 1 Hà Nội chủ trì,

các cán bộ khoa học của 12 đơn vị thực hiện và phối hợp đã xác định hỗn hợp

các vi sinh vật hữu hiệu có tác dụng tích cực trong việc giảm thiểu ô nhiễm

không khí của các bãi rác, rác thải sinh hoạt và ô nhiễm nước do các chất thải

hữu cơ gây nên [14].



21



Cho tới nay mặc dù chế phẩm vi sinh vật sử dụng trong xử lý phế thải hữu

cơ nói chung đang được bỏn trờn thị trường, song ở Việt Nam chưa có một công

trình nghiên cứu trực tiếp nào về xử lý phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn

làm phân bón được công bố chính thức. Trong khuôn khổ đề tài ”Nghiờn cứu

công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng phục vụ chăm sóc cây trồng

cho một số vùng sinh Thái” mã số KC04.04 do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông

nghiệp Việt Nam chủ trì (2001-2004) thuộc chương trình KHCN cấp nhà nước,

Bộ môn Vi sinh vật-Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam đã nghiên

cứu và sản xuất thành công chế phẩm vi sinh vật Compost maker trong xử lý

phế thải hữu cơ thành cơ chất trồng cây và đã xây dựng quy trình công nghệ

”Sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh vật chuyển hoá nguyên liệu giài hợp

chất cacbon làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ sinh học” đã được Bộ

Nông nghiệp & PTNT công nhận là tiến bộ kỹ thuật và cho phép áp dụng trong

sản xuất. Sản phẩm sau xử lý được sử dụng làm cơ chất trồng cây bảo đảm độ

an toàn sinh học [22,23]

Xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn làm thức ăn chăn nuôi

- Trong tự nhiên, phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn nếu không được

xử lý có tốc độ phân hủy chậm, đặc biệt có chứa một lượng độc tố là axit

hydrocyanic (HCN) đáng kể. Năm 1993, Ofuya và Obilor đã nghiên cứu khả

năng lên men tự nhiên loại bỏ các độc tố trong phế thải để tái sử dụng phế thải

sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm thức ăn gia súc, gia cầm. Thông thường

vỏ sắn tập trung cyanogenic glucosides nhiều hơn ở nhu mô, quá trình lên men

nhờ vi sinh vật đã làm giảm lượng Cyanide, khi lên men nhờ tổ hợp S. cerevise,

Lactobacillus delbruckii và Lactobacillus coryneformis đã cho thấy ngoài tác

dụng làm tăng hàm lượng protein 8.2%, quá trình lên men còn làm giảm

Cyanide giảm xuống còn 6.2mg/kg. Phế thải sau chế biến tinh bột sắn được coi

là an toàn nếu lượng Cyanide dưới ngưỡng độc là 30mg/kg [41,42]. Như vậy,



22



lượng giảm có thể coi là kết quả của khả năng tiết ra enzyme phytase của vi sinh

vật trong nước thải. Enzyme này có khả năng thủy phân phytate, do đó giảm

lượng phytate của vỏ sắn lên men. Trong quan điểm tăng lượng protein của hỗn

hợp lên men gồm vỏ sắn với nước thải từ lên men tinh bột sắn ( nhiễm khuẩn và

tự nhiên) và giảm đáng kể (p <0.05) trong các chất dinh dưỡng kháng (dư

Cyanide và phytate), là hỗn hợp thức ăn gia súc có thể chấp nhận được và được

đánh giá là tiêu hóa cao.

Xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn làm phân ủ (composting)

Phế thải dạng rắn sau quá trình chế biến tinh bột sắn được ủ theo phương

pháp ủ compost trong điều kiện có kiểm soát về độ ẩm, nhiệt độ, oxi sẽ tạo ra

sản phẩm phân hữu cơ phục vụ nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy bón

phân hữu cơ cho đất làm tăng độ mùn và khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất

trồng trọt. Tại các nhà máy chế biến tinh bột sắn, bã sắn được chất thành đống

khoảng 500m3 , sau đó nước và nitrogen (thường là dạng ure) được thêm vào lúc

ban đầu ủ. Rồi sau đó đống ủ được tưới nước và lật hoặc đảo trộn hàng tuần để

lấy ụxi cho thời gian dài 3 tháng tiếp tục ủ. Sản phẩm cuối cùng sau đó được

sàng lọc để lựa chọn những thành phần có kích thước thống nhất.

Độ ẩm cho hầu hết các quá trình composting là 50-70%(w/w), và lượng

ụxi nờn duy trì ở mức lớn hơn 0,1% và tốt nhất ở 5-12%. Tại tất cả các giai đoạn

composting, mật độ vi khuẩn thường có nấm là nhiều hơn. Nấm mesophilic và

thermophilic bị chết bởi nhiệt độ tăng cao trong quá trình của. Trong một số

trường hợp. mật độ vi khuẩn thermophilic và actinomycete sẽ chiếm nhiều hơn

mật độ vi khuẩn Mesophilic trong suốt quá trình sau của composting. Vi khuẩn

là thành phần quan trong trong giai đoạn đầu và vi khuẩn metabolism sẽ chịu

trách nhiệm làm tăng nhiệt độ xuất hiện trong composting trong khi nấm có vai

trò quan trọng ở giai đoạn sau.



23



Các chủng vi sinh vật thermophilic quan trọng trong quá trình composting

gồm Bacillus stearothermophilus, Thermomonospora spp, Thermoactinomyces

spp và Clostridium thermocellum while Geotrichum candidum, Aspergillus

fumigatus, Mucor pusillus, Chaetomium thermophile, Thermoascus aurantiacus

và Torula spp. Composting có thuận lợi là ngăn chặn nhiều mầm bệnh, tiêu diệt

hạt cỏ dại và vi trùng gây bệnh trong giai đoạn ủ, tăng pH trên đất axit, tăng lượng

vật liệu hữu cơ trong đất và cũng có thể giảm lượng phytotoxic, Sản phẩm sau

quá trình ủ có thể sử dụng như một nguồn phân bón hữu cơ [45].



24



PHẦN III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.1. Đối tượng nghiên cứu

- Phế thải dạng rắn sau chế biến tinh bột sắn tại nhà máy Elmaco (thôn Mẽ

xã Sơn Lai, huyện Nho Quan, tỉnh Ninh Bình).

- Các chủng vi sinh vật có hoạt tính sinh học phân hủy xenluloza, tinh bột,

photphat khó tan cố định nitơ.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng xử lý tinh bột sắn của các chủng vi sinh vật ở quy mô

phòng thí nghiệm.

2. Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn và tiềm năng

sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học.

- Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa xenlulo, tinh

bột và photphat khó tan.

- Đánh giá khả năng sử dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải rắn sau chế

biến tinh bột sắn.

- Đánh giá phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn đầu ra và khả năng sử

dụng làm cơ chất trồng cây.

3. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật

- Xác định mật độ vi sinh vật (theo TCVN 7185 – 2002: Phân hữu cơ vi sinh

vật). Mật độ vi sinh vật được xác định dựa trên phương pháp nuôi cấy trên môi



25



trường thạch đĩa, tính số lượng vi sinh vật trên mililit hoặc trên gam mẫu thông qua

số khuẩn lạc phát triển trong các đĩa môi trường.

Cân 10g mẫu hoà với 90ml nước cất vô trùng, đem lắc mẫu ở máy lắc có

tốc độ 250 vũng/Phút trong 1 tiếng. Sau đó, hút 1ml dịch sau lên men, chuyển

sang ống nghiệm thứ nhất có chứa 9 ml nước cất vô trùng, trộn bằng máy voltex.

Lặp lại lần thứ ba, thứ tư… tới nồng độ thích hợp để tỏch cỏc khuẩn lạc. Hỳt

200àl dung dịch đã pha loãng cho vào đĩa petri có môi trường đặc hiệu với mỗi

loại vi sinh vật. Trang thật đều trên bề mặt thạch. Đặt vào tủ 30 0C trong 3 ngày

sau đó lấy ra đếm số khuẩn lạc vi sinh vật.

Cách tính số lượng vi sinh vật trong mẫu phân tích

Số lượng vi sinh vật trung bình có trong 1ml hay 1g mẫu (N) được tính

theo công thức:



N=



∑C / f (n1 - 0,1n2)



∑C - tổng số đếm được trên tất cả các đĩa

n1- số đĩa đếm ở nồng độ pha loãng thứ 1 (độ pha loãng thấp nhất)

n2 - số đĩa đếm ở nồng độ pha loãng thứ hai (độ pha loãng tiếp theo)

f - hệ số pha loãng của đĩa đếm thứ 1

- Xác định khả năng thủy phân tinh bột (Theo phương pháp của Cowan và

Steel 1990) [15].

Trên môi trường cơ sở (tùy từng loại vi sinh vật), bổ sung với tỷ lệ 1% tinh

bột tan, rồi khử trùng môi trường ở 1atm trong 30 phút. Phân phối 15ml môi

trường cơ sở đã bổ sung tinh bột tan được đun nóng chảy và làm nguội ở 45 0C

vào các hộp Petri vô trùng. Khi môi trường đó đụng và nguội, ta tiến hành cấy

chấm điểm chủng vi sinh vật phân lập được (các chủng vi sinh vật đã được hoạt

hóa) vào giữa hộp Petri. Sau đó dùng giấy vô trùng gói kín các hộp Petri và đem

nuôi cấy ở 30-320C đối với nṍm mụ́c và nấm men, nhiệt độ 37 0C đối với vi



26