Tái sử dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------

BÙI THỊ XUÂN THU

TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA
ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số ngành: 60520320

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------

BÙI THỊ XUÂN THU

TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA
ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số ngành: 60520320
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ HAI

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN THỊ HAI

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày15 tháng 09 năm 2017.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
Họ và tên

TT

Chức danh Hội đồng

1

Chủ tịch

2

Phản biện 1

3

Phản biện 2

4

Ủy viên

5

Ủy viên, Thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được

sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP. HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: BÙI THỊ XUÂN THU

Giới tính: NỮ

Ngày, tháng, năm sinh: . 16/08/1988

Nơi sinh: PHÚ YÊN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

MSHV:1541810018

I- Tên đề tài:
Tái sử dụng nguồn cơm thừa để sản xuất phân bón lá.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
 Nhiệm vụ:Sử dụng nguồn thức ăn thừa từ các nhà hàng và dịch vụ ăn uống để
sản xuất phân bón lá.
 Nội dung:
- Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng rác thải hữu cơ thức ăn thừa tại một số nhà
hàng dịch vụ ăn uống tại thành phố HCM.
- Nội dung 2: Kiểm tra và đánh giá lại độ thuần của các chủng Bacillus subtilis
BDH4 và Lactobacillus L2.
- Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn của chủng vi sinh vật Bacillus
subtilis và Lactobacillus.
- Nội dung 4:Đánh giá hiệu quả của phân bón trên cây rau muống
III- Ngày giao nhiệm vụ:30/08/2016
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/09/2017
V- Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hai
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Thị Hai

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôidưới sự hướng
dẫn của cô TS. Nguyễn Thị Hai, khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi

trường, Trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh. Các số liệu, kết quả nêu
trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khácngoài đồ án tốt nghiệp của Hồ Thị Thảo Ly
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về luận văn của mình.

TP. HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017
Học viên thực hiện Luận văn

Bùi Thị Xuân Thu


ii

LỜI CÁM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại
Trường ĐH Công Nghệ TP. HCM, em đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ
quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin được chân
thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công Nghệ TP. HCM đã tạo điều kiện
cho em được thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm của trường.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân chân thành đến Cô TS. Nguyễn
Thị Hai, Cô đã động viên, tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt thời gian
thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Công nghệ sinh
học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em trong suốt thời gian em thực hiện luận
văn.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn chăm sóc, tạo điều kiện
cho em đến trường theo đuổi ước mơ và thường xuyên khích lệ, động viên em trong

suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Em xin cảm ơn đến các bạn trong phòng thí nghiệm – những người bạn luôn
sát cánh và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Cuối cùng, em xin cảm ơn các Thầy, Cô trong Hội đồng phản biện đã dành
thời gian đọc và nhận xét luận văn này. Em xin gửi đến quý Thầy, Cô lời chúc sức
khỏe.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017
Học viên thực hiện Luận văn

Bùi Thị Xuân Thu


iii

TÓM TẮT
Luận văn “Tái sử dụng thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá” được thực
hiện từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 6 năm 2017 tại trường Đại học Công nghệ
thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả khảo sát của đề tài cho thấy, mỗi ngày có khoảng
từ 40 – 150 kg thức ăn thừa được thả ra từ mỗi nhà hàng. Chỉ dưới 30% thức ăn
thừa được thu gom để chăn nuôi và lượng còn lại là bỏ theo rác thải. Mục tiêu của
đồ án là tận dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá. Kết quả nghiên cứu
cho thấy, thức ăn thừa có độ ẩm cao (79, 39%), tỷ lệ C/N là 30,43, pH = 6, 3 thích
hợp cho việc sản xuất phân bón lá. Sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis hoặc phối
trộn Bacillus và Lactobacillus với tỷ lệ 1:1 cho kết thủy phân thức ăn thừa tốt hơn
không bổ sung và bổ sung chế phẩm Emina. Dịch thủy phân ở công thức bổ sung
Bacillus subtilis cũng như công thức phối trộn Bacillus subtilis và Lactobacillus
theo tỷ lệ 1:1 không bị nhiễm Salmonella và coliform đáp ứng yêu cầu của phân bón
hữu cơ. Sản phẩm phân bón từ cơm thừa có khả năng kích thích sự nẩy mầm của
hạt và sự tăng trưởng của cây trồng .

iv

ABSTRACT
The thesis ”Reuse of food waste for producing foliar fertilizer”” has been
carried out from November 2016 to July 2017 in Hutech lab. The result showed
that, from 40 to 150 kg food waste per one restaurant is produced in every day in
Ho Chi Minh City. Less than 30% of that is reused for livestock feed and more than
70% of food waste is sent to landfill. The aim of the research is to produce foliar
organic fertilizer from food waste by using unharmful bacteria (Bacillus subtilis and
lactobacillus) fermentation. Food waste has high percentage ofmoisture (> 79.39%)
and C: Nratiois 30.43 which is suitable for producing of foliar fertilizer. Anaerobic
fermentation of food waste with Bacillus subtilis and Lactobacillus showedeffect in
both N total and N formol. The addition of Bacillus subtilisBDH4 or addition of
Bacillus subtilis/Lactobacillus with ratio of 1:1 showed in both N total and N
formol higher than without addition of Bacteria and addition of Emina (commercial
product). The addition of Bacillus subtilis BDH4 of 10% (v/w) or 10% of Bacillus
subtilis BDH4/lactobacillus with ratio of 1:1 showed both total Nitrogen and formol
nitrogen that are higher than other ratio. Their fermented solution showed no
Salmonella and Coliform that satisfy the standards of organic fertilier. This fertilizer
enhanced the seed germination and plant growth.


v

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................ ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii

ABSTRACT .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ..................................x
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỨC ĂN THỪA ..................4
1.1.1. Khái niệm rác thải hữu cơ ..........................................................................4
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh rác thải hữu cơ .........................................................4
1.1.3. Đặc điểm của rác thải hữu cơ ....................................................................4
1.1.4. Rác thải là cơm thừa ..................................................................................4
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỨC ĂN THỪA ......................................5
1.2.1. Tổng quan về phân bón lá ..........................................................................5
1.2.2. Tổng quan về phân bón vi sinh ..................................................................8
1.2.3. Lịch sử phát triển Bacillus subtilis ..........................................................14
1.2.4. Phânloại ...................................................................................................15
1.2.5. Đặc điểm của Bacillus subtilis .................................................................16
1.3. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTOBACILLUS SPP ............................26
1.3.1. Lịch sử nghiên cứu về Lactobacillus spp.................................................26
1.3.2. Phân loại Lactobacillus spp. ....................................................................26
1.3.3. Đặc điểm phân bố ....................................................................................27
1.3.4. Đặc điểm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus spp. ...............................27
1.3.5. Đặc điểm sinh trưởng của vi khuẩn Lactobacillus spp. ...........................28


vi

1.3.6. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn Lactobacillus spp. .............................28
1.3.7. Đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus spp. ................................33

1.3.8. Khả năng phân giải protein của vi khuẩn Lactobacillus spp. ..................33
1.3.9. Khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với các vi khuẩn
gây bệnh. ............................................................................................................33
1.3.10. Tình hình nghiên cứu sử dụng Lactobacillus bổ sung vào chế phẩm
phân bón vi sinh hữu cơ trong nông nghiệp. .....................................................34
1.4. TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH LÊN MEN .......................................................34
1.4.1. Khái niệm .................................................................................................34
1.4.2. Phân loại sản phẩm lên men: ...................................................................35
1.4.3. Các vi sinh vật tham gia trong quá trình lên men: ...................................35
1.4.4. Quá trình lên men ở phòng thí nghiệm ....................................................37
1.5. TỔNG QUAN VỀ ĐẠM TỔNG....................................................................38
1.6. TỔNG QUAN VỀ AMINO ACID .................................................................38
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................40
2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ...............................................40
2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................40
2.1.2. Thời gian nghiên cứu ...............................................................................40
2.2. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ............................................................................40
2.2.1. Nguồn mẫu ...............................................................................................40
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................41
2.2.3. Hóa chất và môi trường ...........................................................................41
2.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ..................................................................................45
2.3.1. Bố trí thí nghiệm chung ...........................................................................45
2.3.2. Bố trí thí nghiệm chi tiết ..........................................................................46
2.3.3. Tiến hành thí nghiệm ...............................................................................64
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................73
3.1. Tình hình thức ăn thừa tại thành phố Hồ Chí Minh .......................................73
3.2. Đặc điểm của nguồn thức ăn thừa ..................................................................74


vii

3.3. Làm thuần các chủng vi sinh vật ....................................................................75
3.4. Xác định tỷ lệ vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus thích hợp để tăng
cường quá trình phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón. ..........................................77
3.5. Đánh giá mức độ nhiễm Coliform và Salmonella của dịch thủy phân ở các
công thức. ..............................................................................................................82
3.6. Sự hiện diện của vi khuẩn Coliform ...............................................................82
3.7. Sự hiện diện của vi khuẩn Salmonella ...........................................................84
3.8. Hiệu quả của phân bón hữu cơ vi sinh vật từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của
thực vật. .................................................................................................................90
3.8.1. Ảnh hưởng của chế phẩm đến khả năng nảy mầm của đậu xanh ............90
3.8.2. Ảnh hưởng của dịch thủy phân từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của cây
ra muống ............................................................................................................91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................93
Kết luận .................................................................................................................93
Đề nghị ..................................................................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................94
PHỤ LỤC


viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TSA

Trypic Soy Agar

BPW

Buffered peptone water

RV

Rappaport – Vassiliadis soya peptone

LDC

Lysine decarboxylase

TSI

Triple sugar iron

XLD

Xylose lysine desoxycholate

PCA

Plate count agar

VP

Voges Progkauer

VRB

Violet red bile agar

BGBL

Brilliant green bile lactose borth

MT

Mẫu trắng

ĐC

Đối chứng


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các thử nghiệm sinh hóa của Bacillus subtilis .........................................19
Bảng 1.2: Một số loại enzyme do Bacillus subtilis sinh tổng hợp, đặc tính và phản
ứng thủy phân ............................................................................................................23
Bảng 2.1: Biểu hiện đặc trưng của Salmonella trong test sinh hóa. .........................63
Bảng 2.2: Tỷ lệ phối trộn sinh khối vi sinh vật. ........................................................64
Bảng 2.3: Tỷ lệ pha loãng chế phẩm phun thử trên đậu xanh. ..................................67
Bảng 2.4: Bố trí thí nghiệm đánh gia ảnh hưởng của phân bón từ thức ăn thừa đến
sinh trưởng của cây rau muống .................................................................................70
Bảng 3.1: Tình hình thức ăn thừa thải ra tại một số nhà hàng ở thành phố Hồ Chí
Minh ..........................................................................................................................74
Bảng 3.2: Đặc điểm nguyên liệu đầu vào. ................................................................75
Bảng 3.3: Hàm lượng N tổng số trong dịch thủy phân ở các công thức ...................78
Bảng 3.4: Hàm lượng N formol (%) trong dịch thủy phân ở các công thức.............80
Bảng 3.5: Hàm lượng N tổng số và N formol ở từng công thức sau ngày 30 bổ sung
chế phẩm. ..................................................................................................................81

Bảng 3.6: Sự xuất hiện khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy.....................................82
Bảng 3.7: Sự hiện diện của khuẩn lạc nghi Salmonella trên môi trường XLD ........84
Bảng 3.8: Kết quả thử nghiệm sinh hóa của các công thức có sự xuất hiện khuẩn lạc
...................................................................................................................................90
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của dịch thủy phân từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của cây
rau muống ..................................................................................................................92
Bảng 3.10: Chất lượng của phân bón dạng ỏng từ sự lên men thức ăn thừa ............92


x

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Tế bào Bacillus subtilis .............................................................................15
Hình 1.2: Hình thái vi khuẩn Bacillus subtilis ..........................................................17
Hình 1.3: Bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis ..............................................................17
Hình 1.4: Tế bào Lactosebacilus ...............................................................................27
Hình 1.5: Hình dạng tế bào của một số chủng vi khuẩnLactobacillus .....................28
Hình 2.1: Quy trình nhân giống chủng vi sinh vật ....................................................44
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm phân bón lá ................................................45
Hình 2.3: Tủ sấy mẫu ................................................................................................47
Hình 2.4: Bình hút ẩm ...............................................................................................48
Hình 2.5: Sơ đồ xác định độ tro tổng ........................................................................50
Hình 2.6: Sơ đồ quy trình xác định nitơ tổng số bằng thực nghiệm .........................53
Hình 2.7: Dung dịch formol ......................................................................................55
Hình 2.8: Mẫu trắng ..................................................................................................56
Hình 2.9: Mẫu thật ....................................................................................................56
Hình 2.10: Sơ đồ quy trình định lượng coliform ......................................................58
Hình 2.11: Sơ đồ quy trình định lượng Salmonella ..................................................61
Hình 2.12: Mẫu đậu xanh được thu lấy .....................................................................66
Hình 2.13: Sơ đồ khảo sát độ nảy mầm sau khi phun chế phẩm. .............................68

Hình 2.14: Khảo sát tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh. ....................................................69
Hình 2.15: Rau muống trước khi phun dịch thủy phân .............................................71
Hình 2.16: Rau muống sau khi phun dịch thủy phân ................................................72
Hình 3.1: Khuẩn lạc của chủng Bacillus subtilis BDH4 ...........................................75
Hình 3.2: Kết quả nhuộm gram của chủng BDH4 ....................................................76
Hình 3.3: Kết quả nhuộm bào tử của chủng BDH4 ..................................................76
Hình 3.4: Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng Lactobacillus L2
nhuộm Gram trên kính hiển vi x100 .........................................................................77
Hình 3.5: Hàm lượng N formol trong dịch thủy phân ở các công thức. ...................80


xi

Hình 3.6: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT ĐC.................................................83
Hình 3.7: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT2 .....................................................83
Hình 3.8: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT3 .....................................................83
Hình 3.9: Tạo khí trong ống durham ở lần lượt các công thức ĐC, CT2, CT3 ........84
Hình 3.10: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường XLD .....................................85
Hình 3.11: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường TSA ở CT ĐC ......................86
Hình 3.12: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường TSA ở CT2. .........................86
Hình 3.13: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường CT3 ......................................87
Hình 3.14: Kết quả thử nghiệm sinh hóa LDC. ........................................................87
Hình 3.15: Kết quả thử nghiệm sinh hóa VP ............................................................88
Hình 3.16: Kết quả thử nghiệm sinh hóa mannitol ...................................................88
Hình 3.17: Kết quả thửu nghiệm sinh hóa urea ........................................................89
Hình 3.18: Kết quả thử nghiệm sinh hóa TSI ...........................................................89
Hình 3.19: Tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh từng công thức ở độ pha loãng 50 lần ......91


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Thức ăn thừa đang là nỗi lo của cả toàn cầu. Chỉ tính riêng EU, mỗi năm có
khoảng 88 triệu tấn thức ăn thừa (Stoknes et al, 2016). Ở Ấn Độ, mỗi ngày có
khoảng 809 tấn thức ăn thừa từ các nhà hàng khách sạn thải ra môi trường (Syeda
Azeem et al, 2015). Thức ăn thừa là nguồn vật liệu giàu chất hữu cơ, việc thải bỏ
thức ăn thừa theo rác thải gây ô nhiễm môi trường rất lớn (Zhi-Long Ye et al 2008;
Birdieet al, 2014; Jialing Tang et al, 2016). Trên phạm vi toàn cầu, 6-10% khí nhà
kính được sinh ra từ thức ăn thừa (Stoknes et al, 2016). Thức ăn thừa từ các nhà
hàng, khách sạn thường có độ ẩm cao không phù hợp để ủ compost (Syeda Azeem
et al, 2015). Theo Syeda Azeem Unnisa (2015), thức ăn thừa là nguồn vật liệu tốt để
sản xuất phân bón dạng lỏng. Theo tác giả, phân bón lên men từ thức ăn thừa tương
đối dễ làm, không chứa độc tố gây hại và cho hiệu quả tốt đối cây trồng. Vì vậy,
nhiều nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng thức ăn để sản xuất phân bón dạng lỏng
(Birdieet al, 2014; Stoknes et al, 2016, Tan, 2015). Việc chuyển hóa thức ăn thừa
thành phân bón vừa giúp làm giảm ô nhiễm môi trường vừa góp phần tạo ra loại
phân bón hữu cơ sử dụng cho sản xuất nông nghiệp sạch đáp ứng xu hướng phát
triển của xã hội hiện nay. Ỏ Việt Nam, việc sử dụng rác thải nhà bếp để ủ compost
được phổ biến rộng rãi nhưng sử dụng thức ăn thừa để tạo phân bón dạng lỏng vẫn
chưa được quan tâm. Vì vậy, học viên tiến hành nghiên cứu. “Tái sử dụng các
nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá”.
2. Lý do chọn đề tài:
Hằng năm, nước ta phải nhập khẩu phân bón lá từ nước ngoài về để phục vụ
trong sản xuất nông nghiệp. Trong khi nguồn rác thải hữu cơ trong nước (chủ yếu từ
các nhà hàng, khách sạn và các chợ) rất nhiều gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng
đến sức khỏe của người dân. Việc tận dụng nguồn rác thải này để sản xuất phân bón
nhằm hạn chế việc nhập khẩu phân bón và hạn chế nguồn rác thải gây ô nhiễm môi
trườngrất cần thiết.

2

3. Mục đích nghiên cứu:
Tận dụng nguồn thức ăn thừa ở các nhà hàng ở TP. HCM để tái chế thành sản
phẩm phân bón hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp, góp phần tái sử dụng các phế
phụ phẩm hữu cơ, tăng cường khả năng tái chế rác thải, hạn chế ô nhiễm môi
trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao chất lượng nông sản.
4. Đối tượng nghiên cứu:
Thức ăn thừa và các chủng vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus.

5. Phạm vi nghiên cứu:
Thực hiện lên men tạo chế phẩm phân bón lá ở quy mô phòng thí nghiệm.
(Phòng thí nghiệm tại trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM).
6. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập thông tin: Thu thập các nguồn tài liệu từ sách, báo,
internet, thư viện, từ các cơ quan, đơn vị có lưu trữ các nguồn tài liệu có liên quan
đến đề tài nghiên cứu.
Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Kết quả thực nghiệm thu được sẽ được
xử lý nhờ vào các phần mềm tin học như SAS, Excel… và cho ra các bảng biểu, đồ
thị, bản vẽ với kết quả nghiên cứu tin cậy và tối ưu.
Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm từ phòng thí nghiệm có
đủ các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm và hóa chất cần thiết.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
+ Xác định được tiềm năng rác thải hữu cơ là thức ăn thừa ở một số khu vực tại
thành phố Hồ Chí Minh làm cơ sở cho việc quản lý hiệu quả nguồn rác thải này.
+ Xác định tỷ lệ phối trộn của các vi sinh vật trong phân hủy thức ăn thừa.
+ Xác định hiệu quả của phân bón sản xuất được đến sinh trưởng của một số
cây trồng (cụ thể là cây rau muống).
+ Kết quả đề tài là bước đầu cho việc tái sử dụng nguồn thức ăn thừa nhằm làm

giảm ô nhiễm môi trường và góp phần tạo ra lượng phân bón hữu cơ, phục vụ cho
sản xuất nông nghiệp sạch.


3

8. Tính mới của đề tài:
Sản xuất chế phẩm phân bón lá từ nguồn thức ăn thừa bằng cách sử dụng vi khuẩn
thân thiện với môi trường.
9. Kết cấu của luận văn
-

Phần Mở đầu

-

Chương 1: Tổng quan tài liệu – nội dung chương đề cập đến các nội dung
liên quan đến tài liệu nghiên cứu.

-

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu – nội dung chương đề cập
đến các dụng cụ, thiết bị và các phương pháp nghiên cứu trong luận văn.

-

Chương 3: Kết quả và thảo luận – nội dung chương đưa ra những kết quả mà
luận văn thực hiện được và đưa ra những thảo luận, biện chứng cho kết quả
thu được.

-

Phần kết luận và kiến nghị: Nội dung chương tóm lại những kết quả mà luận
văn đạt được và đề nghị cho những hướng cần cải thiện thêm trong luận văn.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỨC ĂN THỪA
1.1.1. Khái niệm rác thải hữu cơ
Rác thải hữu cơ là loại rác thải có nguồn gốc từ thiên và có thành phần chính
là C, H, O. Ngoài 3 thành phần chính này, rác thải hữu cơ còn có thêm các thành
phần khác như S, N, P… Nói một cách khái quát, dễ hiểu hơn thì đó là các chất thải
được loại bỏ từ nguyên liệu thực phẩm. thức ăn thừa, vỏ và hoa quả, bánh kẹo, hoa
lá trang trí trong nhà đã bị héo mà con người không dung được nữa, vứt bỏ vào môi
trường sống.
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh rác thải hữu cơ
Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh
đồng sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây, . . . Rác thải chủ yếu thực phẩm dư
thừa, phân gia súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu
hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nông nghiệp.
Từ các động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan,
khách sạn, . . . Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư.
Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trung, những hộ dân cư tách rời.
Nguồn rác thải chủ yếu là: Thực phẩm dư thừa.
1.1.3. Đặc điểm của rác thải hữu cơ
Rác hữu cơ dễ phân hủy (thực vật, chất thải động vật, giấy. . . ) có thể đem chế
biến thành phân bón, ủ kín phân hủy nhờ vi sinh vật, tạo khí thiên nhiên làm nhiên
liệu.

1.1.4. Rác thải là cơm thừa
Theo Tan et al. (2015) có khoảng 8000 tấn thức ăn thừa và rác nhà bếp phát
sinh hàng ngày tại Malaysia. Đối với các nước EU, hàng năm có khoảng 88 triệu
tấn thức ăn thừa thải ra môi trường. Mỗi năm, mỗi người vứt bỏ 95 – 115 kg thức ăn
thừa. Ở Mỹ, lượng thức ăn thừa chiếm đến 40% sản lượng lương thực sản xuất ra
(Gunder, 2012). Theo Zhi-Long Ye et al (2008) và Jialing Tang et al (2016), trong
thức ăn thừa chứa một lượng lớn tinh bột và cũng khá giàu protein và lipid. Việc


5

vứt bỏ thức ăn thừa ra các bãi rác thải sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật gây bệnh
phát triển và đây cũng chính là nguồn phát sinh khí nhà kính (CH4, CO2). Tính trên
phạm vi toàn cầu, thức ăn thừa chiếm 6 – 10% lượng khí nhà kính do con người thải
ra. Sử dụng các vi sinh vật để phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón dạng lỏng trong
điều kiện thiếu oxy giúp giảm lượng khí nhà kính tốt hơn so với ủ compost (Stoknes
et al, 2016).
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỨC ĂN THỪA
Việc sử dụng rác thải hữu cơ để ủ phân compost được nhiều tác giả trong
vàngoài nước thực hiện và đã được phổ biến rộng rãi cho người dân. Mới đây, Hà
Thanh Toàn et al (2010) cho biết, phân hủy rác thải bằng biện pháp sinh học trong
thùng lên men 10 lít, giúp làm giảm khí thải và rút ngắn thời gian từ 22 ngày xuống
còn 18 ngày. Tuy nhiên cứu nghiên cứu về sử dụng thức ăn vẫn còn hạn chế. Trong
khi đó, Leah Mason et al (2011) Syeda Azeem Unnisa (2015), Tan Lih Min (2015),
Stoknes et al (2016) đều cho rằng thức ăn thừa chá một lượng lớn các chất hữu cơ.
Việc vứt bỏ thức ăn thừa ra các bãi rác sẽ gây mùi hôi khó chịu và làm gây phát thải
đáng kể lượng khí nhà kính. Các nghiên cứu cho rằng, tái sử dụng thức ăn thừa
bằng lên men thiếu khí sẽ tạo nên phân bón hữu cơ rất tốt cho cây trồng. Theo Leah
Mason et al (2011), phân bón dạng lỏng tạo ra từ thức ăn thừa có hàm lượng N là
1.15 %, P là 0.308% và K là 0.7% rất thích hợp để phun cho cây trồng.

1.2.1. Tổng quan về phân bón lá
1.2.1.1 Lịch sử phát triển
Phân bón lá được sử dụng ở Việt Nam từ đầu những năm 1980 của thế kỷ
trước, tuy nhiên phải đến năm 2000,thuật ngữ phân bón lá mới được chính thức đề
cập trong các văn bản pháp qui của Nhà nước (Nghị định số 113/2003/NĐ-CP ngày
07/10/2003 và các thông tư, quyết định của Bộ Nông nghiệp và PTNT). Vai trò của
phân bón lá ngày càng tăng do việc sử dụng lâu dài các nguyên tố dinh dưỡng đa,
trung lượng mà không có bổ sung các chất vi lượng; Hơn nữa, nhiều nguyên tố,
nhất là vi lượng dễ bị kết tủa khi thay đổi môi trường đất, rửa trôi. . . nên việc đưa
các nguyên tố này vào cây trồng thông qua lá là phương pháp hiệu quả. Hầu hết


6

phân bón lá cho hiệu lực nhanh, kinh tế hơn bón vào đất do cây sử dụng đến 95%
lượng dinh dưỡng bón vào, trong khi hệ số sử dụng phân bón tương tự khi bón vào
đất chỉ đạt 45 - 50%, thậm chí thấp hơn. Một trong những nguyên nhân cơ bản là
cây trồng tiếp nhận dinh dưỡng do bón qua lá với diện tích bằng 15 - 20 lần diện
tích đất ở tán cây che phủ.
Phân bón lá được cây trồng hấp thu qua bề mặt lá thông qua hệ thống khí
khổng. Phân bón lá được ví như một loại phân cung cấp vitamin hay thuốc bổ nhằm
hỗ trợ cho cây trồng vào những thời điểm đặc biệt như ra lá, ra hoa, ra trái, tăng sức
đề kháng khi cây gặp thời tiết bất lợi hay cây mau phục hồi khi bị sâu bệnh tấn
công…, phân bón lá là phân ở dạng hòa tan trong nước như vitamin, humat, vi
lượng, . . hay các thành phần khoáng đa lượng trung lượng khác. Người ta kết hợp
sử dụng phân bón lá với một số chất kích thích để điều khiển quá trình sản xuất của
cây trồng.
1.2.1.2 Mục tiêu chính khi sử dụng phân bón lá
Bổ sung thêm các chất dinh dưỡng còn thiếu mà đất và phân bón đa lượng
không thể cung cấp đủ;

Giúp cây trồng khắc phục các hạn chế khi việc cung cấp dinh dưỡng qua đất
bị ảnh hưởng của nhiệt độ, cường độ chiếu sáng, phản ứng của đất, hoặc xuất hiện
các yếu tố dinh dưỡng đối kháng.
Cung cấp các chất dinh dưỡng theo hướng tăng cường chức năng, nhất là
trong các giai đoạn sinh trưởng sinh thực của cây trồng (hình thành quả, củ, chỉ tiêu
chất lượng. . . ).
Hạn chế mất chất dinh dưỡng trong đất do bị cố định hoặc bị rửa trôi. Một số
nguyên tố dinh dưỡng, thậm chí được khuyến cáo chỉ nên bón qua lá như bón sắt
vào đất kiềm, bón các nguyên tố vi lượng. . .
1.2.1.3 Phân loại phân bón lá
Có thể chia phân bón lá thành các nhóm theo: Dạng, thành phần dinh dưỡng
và theo cơ chế liên kết các nguyên tố dinh dưỡng.
 Theo dạng thì phân bón lá được chia thành: Dạng rắn và dạng lỏng.


7

 Theo thành phần có thể chia phân bón lá thành 3 nhóm: Chỉ có các yếu tố dinh
dưỡng vô cơ riêng rẽ hoặc phối hợp (đa lượng, trung lượng và vi lượng); Có bổ
dung chất điều hòa sinh trưởng (kích thích, ức chế. . . ) và có thuốc bảo vệ thực vật.
 Theo cơ chế liên kết các nguyên tố dinh dưỡng thì phân bón lá được chia thành 2
nhóm: Dạng vô cơ, dạng hữu cơ (trong đó có xelat) và hữu cơ-khoáng.
1.2.1.4 Con đường hấp thu phân bón lá
Ngoài con đường đi qua khe hở của lớp sáp, còn con đường khác chất tan có
thể đi vào tế bào biểu bì lá là đi qua khí khổng trên bề mặt lá. Khí khổng trên lá rất
nhiều tùy theo loài. Có những loài khoảng 100 khí khổng/ 1mm2 lá, có loài vài ngàn
khí khổng/1 mm2. Vai trò của khí khổng giúp cây trồng thoát hơi nước tốt để ổn
định nhiệt độ của cây. Đồng thời khi khí khổng mở khí CO2 đi vào giúp cho cây
quang hợp. Chất tan khi phun qua lá sẽ đi qua khí khổng tuy nhiên khí khổng rất
nhỏ nên trong phân bón lá có những phụ gia để làm giảm áp suất hơi từ trong ra.

Sự xâm nhập của chất lỏng xuyên qua bề mặt có sức căng cao và các khí
khổng có thể xảy ra dưới một số điều kiện. Một trong những điều kiện này là tạo
các giọt nhỏ liên kết với sự bốc hơi. Khi sự bốc hơi xảy ra, mức độ xâm nhập đạt
cao nhất và sự hấp thu liên tục xảy ra với các phần chất rắn còn lại.
Sự xâm nhập chất dinh dưỡng cònthông qua các không bào bên trong lá cây.
Các không bào rất quan trọng để chứa các chất dinh dưỡng trước khi chúng được
hấp thu vào bên trong từng tế bào. Các chất dinh dưỡng sẽ vào những không bào
này sau khi xâm nhập từ bên ngoài qua lớp biểu bì lá cũng như được hấp thu từ rễ
qua các mao mạch trong thân cây.
Những nguyên tắc chung về việc hấp thu chất dinh dưỡng khoáng từ các
không bào bên trong từng tế bào lá cũng giống như sự hấp thu từ bộ rễ. Sự hấp thu
qua các tế bào lá có thể được điều khiển qua tình trạng dinh dưỡng của cây trồng,
nhưng đây không phải là quy luật chung mặc dù hiện tượng này đã được khám phá
đối với sự hấp thu lân. Việc hấp thu lân qua lá và vận chuyển xuống rễ xảy ra nhanh
hơn đối với cây đang thiếu lân.
Kế tiếp phân bón lá xâm nhập vào màng tế bào. Đây là thành phần sống của


8

tế bào cấu tạo bởi phospholipid và trên đó có gắn những protein giữa những protein
có những khoảng hở để cho các chất tan chui qua.
1.2.1.5 Lưu ý khi sử dụng phân bón lá
Bón qua lá tốt nhất khi bón bổ sung hoặc bón thúc nhằm đáp ứng nhanh yêu
cầu dinh dưỡng của cây, hòa loãng phân theo đúng tỷ lệ trên bao bì; nhiệt độ quá
cao, đất bị khô hạn nặng không nên dùng phân bón lá vì dễ làm rụng lá. Không sử
dụng phân bón lá lúc cây đang ra hoa, lúc trời nắng vì sẽ làm rụng hoa quả và làm
giảm hiệu lực phân.
Không nên nhầm lẫn giữa phân bón lá và chất kích thích sinh trưởng, nếu
trong phân bón lá có chất kích thích sinh trưởng thì trong phân này đã có chất dinh

dưỡng, nếu chỉ dùng kích thích sinh trưỏng thì phải bổ sung thêm dinh dưỡng để
cây tăng trưởng tương ứng với sự kích thích đó.
1.2.1.6 Các loại chất dinh dưỡng cung cấp cho cây từ phân bón
Các loại phân bón thường cung cấp, theo các thành phần tỷ lệ khác nhau:
-

Ba chất dinh dưỡng cơ bản: Nitơ (N), Photpho (P) và Kali (K).

-

Ba chất dinh dưỡng hàng hai như: Canxi (Ca), Sulfur (S), Magie (Mg).

-

và vi chất dinh dưỡng hay vi lượng khoáng: Boron (Bo), Clo (Cl),
Mangan (Mn), sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), ….

Các chất dinh dưỡng được tiêu thụ với những số lượng lớn và hiện diện trong
mô cây với các số lượng từ 0.2% đến 4.0% (theo cơ sở trọng lượng khô). Các vi
chất dinh dưỡng được thiêu thụ với số lượng ít và hiện diện trong mô cây với các số
lượng được đo đạc là vài phần triệu (ppm), trong khoảng từ 5 tới 200 ppm, hay chưa
tới 0.02% trọng lượng khô.
1.2.2. Tổng quan về phân bón vi sinh
1.2.2.1 Giới thiệu chung về phân bón vi sinh
Vi sinh vật (vsv) là một thành phần của hệ thống sinh học đất. Cùng với chất
hữu cơ, vi sinh vật sống trong đất, nước và vùng rễ cây có vai trò quan trọng trong
các mối quan hệ giữa cây và đất trồng. Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều
có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng

9

hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định hợp chất vô cơ v. v. . . ).
Vi sinh vật là một yếu tố sinh học có ý nghĩa của hệ thống dinh dưỡng cây trồng.
Tại nhiều quốc gia trên thế giới, phân bón vi sinh vật được hiểu là các sản
phẩm chứa các vi sinh vật tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc tiềm sinh thuộc
các nhóm vi sinh vật có khả năng cố định nitơ; phân giải hợp chất photpho khó tan,
sinh hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật v. v. . . sử dụng để chủng vào đất và
cây trồng; (Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN6169-1996) định nghĩa: "Phân
vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn
có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của
chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S,
Fe. . . ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất
lượng nông sản. Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến
người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản".
Theo công nghệ sản xuất có thể chia phân vi sinh thành hai loại như sau:
- Phân vi sinh trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh hữu ích > 109
CFU/g(ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn 1/1. 000 so với vi sinh vật hữu
ích. Phân bón dạng này tạo thành trên cơ sở chủng sinh khối vi sinh vật sống đã qua
tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau.
Phân bón vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng được sử dụng dưới dạng chủng
hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1 - 1,5 kg hoặc lít/ha canh tác.
- Phân vi sinh trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách
tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất không
thông qua công đoạn khử trùng. Phân bón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích >
106 CFU/g(ml) và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng ngàn kg (lít)/ha.
Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy theo
thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón vi sinh vật dạng này được
phân biệt thành phân hữu cơ vi sinh vật (phân hữu cơ có chứa các vi sinh vật sống)
hoặc phân hữu cơ khoáng vi sinh vật (một dạng của phân hữu cơ vi sinh vật có chứa

một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng).


10

Dựa trên cơ sở tính năng tác dụng của các vi sinh vật chứa trong phân bón,
phân bón vi sinh vật còn được gọi dưới các tên: Phân vi sinh vật cố định nitơ (phân
đạm vi sinh); phân vi sinh vật phân giải hợp chất phosphor khó tan (phân lân vi
sinh); phân vi sinh vật kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật và phân vi sinh vật
chức năng.
Loại phân bón vi sinh vật chính đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất
hiện nay là phân vi sinh vật cố định nitơ (phân đạm sinh học) và phân vi sinh vật
phân giải phosphate khó tan (phân lân vi sinh).
1.2.2.2 Phân vi sinh vật cố định nitơ
Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không
có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác. Nitơ không ngừng bị chuyển hoá
trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hoá học khác nhau. Dưới
tác động của các hoạt động hoá học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hoá
thành đạm vô cơ, sau chuyển hoá thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá
trình đồng hoá. Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác
được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất. Đạm trong đất,
một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay
hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có khả năng phân giải đạm. Quá trình đất
mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi chế độ canh tác.
Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78, 16% thể tích
không khí, song hợp chất nitơ này lại không sử dụng được làm nguồn dinh dưỡng
cho sinh vật. Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh
dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hoá thông qua quá trình cố định nitơ (cố
định đạm), trong đó nitơ phân tử được chuyển hoá thành amôn. Quá trình cố định
nitơ có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó quá trình

cố định đạm sinh học được quan tâm nhiều đến vì hiệu quả và tính an toàn đối với
môi trường.
Cố định đạm sinh học là quá trình khử N2 thành NH3 dưới xúc tác của enzym
nitrogenase khi có mặt của ATP theo sơ đồ phản ứng như sau: