PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tìm cách tạo giá trị cho rác.
Biến rác thải thành phân hữu cơ
PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà cho biết, để phát triển kinh tế bền vững, thích nghi được với biến đổi khí hậu, Việt Nam buộc phải chọn con đường phát triển kinh tế tuần hoàn, kinh tế nền tảng sinh học để tăng trưởng xanh.
Từ suy nghĩ này, TS Hà tìm cách biến tất cả rác thải có nguồn gốc sinh khối, trong đó có rác thải sinh hoạt thành tài nguyên và là nguyên liệu đầu vào để tạo chuỗi sản phẩm tiếp theo là phân hữu cơ.
Để làm được thế, phải chuyển hóa được các chất hữu cơ (sinh khối) rác thải sinh hoạt sau khi phân loại từ sản xuất nông, lâm nghiệp, chăn nuôi, thực phẩm… thành phân hữu cơ chất lượng cao.
Phân hữu cơ chất lượng cao không chứa các nhóm vi sinh vật, ký sinh trùng gây bệnh. Các chất ô nhiễm nồng độ thấp được giảm tối đa. Phân làm tăng độ bền vững, phì nhiêu của đất, có thể sử dụng để canh tác ở nhiều loại đất khác nhau.
Trong quá trình ủ phân hữu cơ (compost), khi nhiệt độ đống ủ tăng lên cao hơn 50 độ C, các vi sinh vật ưa ấm ngừng hoạt động hoặc chết đi, chỉ còn vi sinh vật ưa nhiệt tồn tại và phát triển.
Các loài nấm (nấm mốc, nấm men, nấm sợi...) thường kém chịu nhiệt hơn, nên bị chết trong quá trình ủ ở nhiệt độ cao. Trong số các loại vi sinh vật thì vi khuẩn và xạ khuẩn có khả năng chịu nhiệt cao hơn, chúng tồn tại và phát triển suốt quá trình ủ.
Để xử lý rác thải thành phân bón, TS Hà sử dụng các chủng vi khuẩn ưa nhiệt để phân hủy rác. Theo đó, rác sau khi phân loại, nghiền sẽ được ủ với vi khuẩn ưa nhiệt. Các chủng nấm sợi ưa nhiệt sinh trưởng trên môi trường rắn ở 55 độ C sẽ phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ để biến thành phân hữu cơ.
Công nghệ này đã được thực hiện ở nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt Tánh Linh, Bình Thuận. Ngoài sử dụng nguyên liệu là rác thải, có thể tận dụng phụ liệu sản xuất cà phê hạt để ủ làm phân bón chất lượng cao.
TS Đặng Thị Cẩm Hà cho biết, xử lý chất thải bằng biện pháp sinh học là bắt chước quá trình phân giải hữu cơ trong tự nhiên: Quá trình tự làm sạch. Muốn thúc đẩy nhanh quá trình phân hủy, ngoài việc tăng cường các điều kiện lên men, cần phải bổ sung các chủng vi sinh vật phù hợp và phân hủy mạnh nguồn các chất cần xử lý.
Các nguyên tắc cơ bản trong việc lựa chọn các chủng vi sinh vật bổ sung vào quá trình xử lý chất thải gồm: Các vi sinh vật phải có hoạt tính sinh học mạnh như khả năng sinh phức hệ enzym ngoại bào cao và ổn định; Sinh trưởng tốt trong điều kiện thực tế của môi trường cần xử lý, thích nghi và cạnh tranh được với vi sinh vật có sẵn trong môi trường; Không gây độc cho người, cây trồng, động vật và vi sinh vật hữu cơ.
Dùng vi sinh vật xử lý rác thải nhựa
Trước đó, PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà cùng các cộng sự đã sử dụng vi sinh vật để xử lý rác thải nhựa. Trong hàng loạt enzyme tiềm năng cao để phân hủy chất dẻo thì các chủng vi khuẩn và xạ khuẩn ưa nhiệt mang lại hiệu quả phân hủy sinh học rác chất dẻo nhanh. Lý do là chúng sinh trưởng nhanh và tạo được cả hệ enzyme hoạt động ở nhiệt độ cao, bản thân chúng cũng có thể sử dụng để ủ phân hủy chất dẻo.
Hơn thế nữa, nhiệt độ cao trên 45 độ C kéo dài cũng là tác nhân làm tăng tốc quá trình phân hủy rác chất dẻo. Nếu kết hợp được những ưu thế này thì nghiên cứu để tạo ra một công nghệ xanh cho xử lý rác chất dẻo sẽ có tính khả thi cao hơn.
Trên cơ sở đó, các nhà khoa học đã tiến hành phân lập các chủng xạ khuẩn từ đống ủ phân hủy rác thải sinh hoạt thành phố tại tỉnh Bình Dương. Các mẫu thu được từ các đống ủ phân hủy được pha loãng và gạt lên môi trường Gause thạch (môi trường Gause có thêm thành phần aga với lượng 18g/l).
Sau đó, các đĩa thạch đã cấy mẫu được nuôi ở 55 độ C trong buồng nuôi cấy vô trùng. Chỉ sau 72 - 96 giờ, khuẩn lạc xạ khuẩn có hình thái khác nhau được hình thành trên các đĩa thạch được tách và làm sạch. Chủng thu đã được đánh giá khả năng sinh trưởng ở các nhiệt độ khác nhau.
Chủng xạ khuẩn ưa nhiệt được phân lập từ ủ rác thải sinh hoạt thành phố này đã được định danh thuộc xạ khuẩn chi Streptomyces, với hai loại là chủng xạ khuẩn Streptomyces sp. XKBD2.1 và Streptomyces sp. XKBD2.4 ưa nhiệt.
Chúng có thể sinh tổng hợp các loại enzyme ở nhiệt độ 37 độ C và 55 độ C, những enzyme này có thể phân hủy các loại chất dẻo có cấu trúc hóa học không giống nhau.
Chế phẩm tạo ra từ xạ khuẩn này có thể cung cấp cho các quy trình công nghệ phân hủy, chuyển hóa rác thải là chất dẻo an toàn và đi theo con đường hoàn toàn sinh học (ủ phân hủy).
Chế phẩm tạo ra từ xạ khuẩn ưa nhiệt được phân lập từ ủ rác thải sinh hoạt đã được định danh thuộc xạ khuẩn chi Streptomyces, có thể cung cấp cho các quy trình công nghệ phân hủy, chuyển hóa rác thải là chất dẻo an toàn và đi theo con đường hoàn toàn sinh học (ủ phân hủy).
PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà cho biết, Việt Nam có lợi thế là nắng nhiều, vậy nên công nghệ này rất phù hợp để nhân rộng và phát triển ở nước ta, bởi các enzyme được sử dụng trong công nghệ này đều có nguồn gốc tự nhiên và ưa nhiệt.
Tiềm năng ứng dụng của nghiên cứu đã được thể hiện thông qua ba Bằng Độc quyền sáng chế do Cục Sở hữu trí tuệ cấp cho Viện Công nghệ Sinh học. Sáng chế này sẽ mở ra phương thức tiếp cận, khả năng làm chủ nhiều phương pháp nghiên cứu hiện đại ngày càng đầy đủ hơn trong đánh giá khả năng phân hủy sinh học của các loại polymer hiện nay đang tồn tại ở Việt Nam, đồng thời chứng minh được các vật liệu di truyền bản địa có thể khai thác để tạo nên công nghệ nội lực có tính khả thi góp phần loại bỏ rác thải nhựa ở Việt Nam.
Nhưng con đường tìm kiếm công nghệ xử lý rác thải phù hợp không chỉ dừng lại ở đó. “Chúng tôi cần phải làm tiếp. Ở châu Âu, từ chương trình FP7 (61 dự án) đến Horizon 2020 (53 dự án), người ta đã chi rất nhiều cho việc nghiên cứu và phát triển polymer thế hệ mới cùng các dự án liên quan đến kinh tế tuần hoàn và kinh tế sinh học. Chúng ta cũng cần sự đầu tư với quy mô lớn để nghiên cứu xử lý rác thải nhựa như thế” - PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà bày tỏ mong muốn.
