Kết quả nghiên cứu khoa học tại Hội thảo Nữ cán bộ, viên chức Học viện năm 2024: "Bước đầu ứng dụng than sinh học chế biến từ lõi ngô để hấp phụ Amoni trong nước thải Biogas"

Việc xử lý chất thải chăn nuôi có ý nghĩa quan trọng trong sự phát triển bền vững của ngành chăn nuôi. Trong số những thành phần gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi, amoni là thành phần được quan tâm nhất bởi đây là thành phần khó xử lý và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường cũng như sức khỏe con người. Amoni làm cạn kiệt nguồn oxy trong nước, cản trở quá trình xử lý nước cấp, giảm hiệu quả khử trùng nước của clo, làm nước có thể bị đục, đóng cặn trong hệ thống ống dẫn nước. Với nồng độ trong nước cao, amoni rất dễ chuyển hóa để tạo thành các gốc nitri NO₂^- và nitrate NO₃^-. Qua quá trình ăn uống, các chất này sẽ hấp thu vào trong cơ thể và gây ra một số bệnh nguy hiểm như chậm phát triển ở trẻ nhỏ, thiếu máu, khó thở, đặc biệt nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm tạo ra nitrosamine, đây là 1 nguyên nhân dẫn đến ung thư.

Lõi ngô là một trong những nguồn phụ phẩm trồng trọt lớn ở Việt Nam. Do khó phân hủy nên lõi ngô chủ yếu được xử lý bằng phương pháp đốt. Để tăng cường giá trị kinh tế, lõi ngô được tận dụng để tạo ra than sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm trong môi trường nước như là amoni. Khả năng hấp phụ của than sinh học phụ thuộc nhiều vào thành phần vật liệu ban đầu và quá trình nhiệt phân (nhiệt độ, dòng khí, chất xúc tác,…) cũng như quá trình biến tính sau nhiệt phân (biến tính bằng axit hoặc bazơ). Trong nghiên cứu này, chúng tôi tổng hợp than sinh học từ lõi ngô theo hướng tạo ra vật liệu có khả năng hấp phụ amoni cao nhất. Mặt khác, trong nông nghiệp, than sinh học được báo cáo là một loại phân hữu cơ cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất và hỗ trợ sự phát triển của các vi khuẩn có lợi trong đất. Do đó, vật liệu sau khi hấp phụ amoni được làm bầu đất cho cây xà lách, một loại cây có vòng đời sinh trưởng ngắn, giúp đánh giá tiềm năng sử dụng làm phân bón của vật liệu. 

Với các phân tích nêu trên có thể khẳng định: dùng than sinh học (được chế tạo từ phế phụ phẩm đồng ruộng) để hấp phụ amoni trong nước thải chăn nuôi là một hướng nghiên cứu xanh và đa lợi ích; vừa giúp xử lý các thành phần ô nhiễm, vừa tạo ra sản phẩm có thể làm phân bón cho sản xuất nông nghiệp. 

Nhóm nghiên cứu đã tự đề xuất một quy trình 3 bước để chế tạo vật liệu than sinh học từ lõi ngô. Điều kiện tối ưu quá trình hấp phụ amoni bằng than sinh học là: pH dung dịch bằng 7, thời gian khuấy 120 phút, khối lượng vật liệu hấp phụ là 8g/l. Hiệu suất xử lý amoni đối với các mẫu nước thải chăn nuôi thực tế đạt từ 50% đến 55%, tùy vào mức độ ô nhiễm của mẫu nước thải. Tuy hiệu suất chưa cao nhưng đã góp phần đáng kể vào việc cải thiện chất lượng nước. Kết quả thực nghiệm bước đầu dùng than sinh học (sau khi hấp phụ amoni) làm phân bón cho cây xà lách cho thấy: trong vòng 15 ngày với cùng điều kiện chăm sóc, các cây xà lách được bón than sinh học có tốc độ sinh trưởng tốt hơn so với các cây đối chứng (không sử dụng than sinh học), số lượng lá và bán kính lá đều lớn hơn từ 20% đến 40%.

Hình 1. Hình ảnh SEM của vật liệu than sinh học tổng hợp từ lõi ngô

Bảng 1. Kết quả đo số lượng lá, bán kính lá và khối lượng của 6 cây xà lách

Tác giả: Đoàn Thị Thúy Ái, Lê Thị Mai Linh

Khoa Tài nguyên và Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam