Tận dụng rác thải làm phân compost và chất tẩy rửa sinh học tại Thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 670 TẬN DỤNG RÁC THẢI LÀM PHÂN COMPOST VÀ CHẤT TẨY RỬA SINH HỌC TẠI THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM Nguyễn Hoàng Long*, Trần Đình Chiến, Nguyễn Thị Tiên, Đoàn Thị Huệ, Võ Thị Tú Trinh Trường Đại học Quảng Nam *Tác giả liên lạc: hoanglong4511@gmail.com TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu hai hình thức tái chế rác thải đó là tận dụng rác thải hữu cơ làm phân compost và chất tẩy rửa sinh học tại Quảng Nam. Đối với hình thức tận dụng rác làm compost, chúng tôi nghiên cứu mô hình ủ composting liên tục và phương pháp ủ theo mẻ. Kết quả cho thấy sử dụng mô hình ủ phân hữu cơ composting liên tục sẽ cho ra nhiều phân hơn và liên tục cứ sau 14 ngày. Ngoài ra, qua kiểm tóa n lượng rác tại các hộ gia đình trong một tuần có thể tận dụng 8.7 kg rác hữu cơ để làm phân compost. Qua thử nghiệm 3 công thức để lên men trong để tạo chất tẩy rửa sinh học thì CT 3 gồm 10 lít nước + 1 kg đường nâu + 3 kg Rác (50% vỏ dứa + 30% vỏ trái cây + 20% quả bồ hòn) có mức độ làm sạch cao và an toàn cho người sử dụng. Qua khảo sát phản hồi dùng thử của sinh viên ở Ký túc xá trường thì 70% sinh viên hài lòng về sản phẩm; 75% trả lời sạch khi rửa chén bát, lau sàn. Bước đầu sản phẩm chất tẩy rửa sinh học đã có chất lượng tốt, giúp bảo vệ môi trường, góp phần giảm sử dụng hóa chất độc hại. Từ khóa: Phân compost, chất tẩy rửa sinh học, rác thải, rác hữu cơ, lên men. RECYCLING OF ORGANIC WASTE TO MAKE COMPOST AND BIOLOGICAL DETERGENTS IN TAM KY PROVINCE, QUANG NAM PROVINCE Nguyen Hoang Long*, Tran Dinh Chien, Nguyen Thi Tien, Doan Thi Hue, Vo Thi Tu Trinh Quang Nam University *Corresponding Author: hoanglong4511@gmail.com ABSTRACT The research on two forms of waste recycling is to utilize organic waste for compost and bio-cleaner in Quang Nam. For the composting of waste, we studied the continuous composting and compost in batches methods. The results show that the use of continuous composting gives more organic fertilizer and produces more organic fertilizer every 14 days. In addition, through the audit of the amount of household waste in a week can take advantage of 8.7 kg of organic waste to make compost. By testing 3 formulas to ferment in to make biological cleanser, CT 3 contains 10 liters of water + 1 kg of brown sugar + 3 kg of garbage (50% of pineapple peels + 30% of fruit peel + 20% of fruit Sapindus mukorossi, there is a high degree of cleaning and safety for the user. Through the survey of students' feedback at Quang Nam University dormitory, 70% of students were satisfied with the products; 75% clean when washing dishes, mop floor. As such, the initial product of biological cleanser has good quality, help protect the environment, contribute to reduce the use of toxic chemicals. Keywords: Compost, biological detergent, waste, organic waste, fermentation. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 671 TỔNG QUAN Một trong những vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay là vấn đề rác thải, rác tràn ngập khắp mọi nơi. Rác thải sinh hoạt là loại rác dễ phân hủy nhưng gây mùi hôi thối và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Từ nhiều năm nay tình trạng quá tải tại các bãi rác như Khánh Sơn (Đà Nẵng), Đa Phước (thành phố Hồ Chí Minh), Nam Sơn (Hà Nội), Tam Xuân, Đại Lộc (Quảng Nam) xảy ra liên tiếp. Vì vậy, phân loại và tận dụng rác thải là một trong những giải pháp có hiệu quả nhất nhằm giảm thiểu lượng rác thải ra môi trường và biến rác thành các sản phẩm có ích. Phân compost được Noble Hilter sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và đặt tên là Nitragin. Sau đó phát triển sản xuất tại một số nước như Mỹ, Canada, Anh và Thụy Điển [4]. Hiện nay đã có nhiều tài liệu viết về quá trình ủ compost và nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn được phát triển trên thế giới như ở Đức, Nhật Bản. Ở Việt Nam, phân compost cố định đạm cho cây họ đậu ntragin, phân compost phân giải lân phosphobacterin đã được nghiên cứu từ năm 1960. Hiện nay có nhiều tổ chức và cá nhân đã thành công trong việc nghiên cứu sản xuất phân compost trên nền giá thể khác nhau như rác thải, phế phẩm nông nghiệp, phân gia súc, bèo tây... Đề tài phân loại rác thải sinh hoạt và tái chế rác hữu cơ bằng công nghệ vi sinh thành phân hữu cơ bón cho cây trồng do Đào Châu Thu thực hiện. Đề tài đánh giá tiềm năng tận dụng rác thải sinh hoạt làm phân bón hữu cơ quy mô hộ gia đình của Nguyễn Thị Thu Thảo. Phan Thị Thanh Hoài, Đặng Ngọc Huệ đã thành công trong việc sản xuất phân compost từ vỏ cà phê và cũng đã được ứng dụng cho một số loại cây như: chè, cà phê, lúa, ngô. Ở Hội An, Quảng Nam người dân bắt đầu phân loại rác thải tại nguồn và một số hộ đã tận dụng rác hữu cơ để làn phân hữu cơ tại nhà [2]. Như vậy, việc tận dụng rác thải làm phân compost đã diễn ra ở một số nơi trên thế giới và tại Việt Nam. Tuy nhiên, đối với các hộ gia đình tại Tam Kỳ, Quảng Nam cũng khó có đủ điều kiện kinh tế để đầu tư các mô hình, thiết bị ủ rác theo các mô hình tiên tiến. Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm đã nghiên cứu mô hình làm phân compost đơn giản với dụng cụ chủ yếu thùng sơn hay thùng xốp và ứng dụng chủ yếu với quy mô nhỏ tại hộ gia đình. Ngoài ra, trong đề tài này nhóm cũng đã bổ sung chế phẩm Trichoderma để giảm mùi và làm nhanh mức độ phân hủy rác. Tổng quan tình hình nghiên cứu về tận dụng rác thải làm chất tẩy rửa sinh học Enzyme Eco hay Garbage Enzymes (GE) được phát triển bởi Rosukon (Thái Lan). Garbage Enzymes này được hình thành từ quá trình lên men của đường nâu và rác thải dưới tác dụng của vi sinh vật [5]. Tác giả đã tham gia nghiên cứu enzyme trong hơn 30 năm và khuyến khích mọi người làm enzyme sinh học tại nhà để giảm bớt sự nóng lên toàn cầu. Phát hiện của Rosukon chứng minh không chỉ enzyme này là rẻ tiền và dễ dàng để thực hiện nhưng nó cũng là một chất tẩy rửa làm sạch hiệu quả và thân thiện với môi trường. Trên thế giới cũng đã có một số đề tài nghiên cứu về Garbage Enzymes như của tác giả Khairul Bariyah Bintibakar từ Malaysia với đề tài “Dùng enzymes GE trong xử lý bùn cống”. Trong nghiên cứu này hoạt tính enzymes ảnh hưởng đến chất thải rắn, chất lơ lửng. Kết quả cho thấy GE chứa enzyme proteaza, alymase và lipase làm giảm 37,2% tổng chất rắn, 38,6 % chất rắn lơ lửng 99% chất gây bệnh trong bùn thải [7] Tiếp đến là đề tài “Đánh giá hiệu quả của Garbage Enzymes dùng làm chất tẩy rửa và Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 672 phân bón” [5]. Ngoài ra, tác giả Fu E.Tang, Chung W.Tong từ Trung Quốc đã nghiên cứu ảnh hưởng của GE trong nước thải sinh hoạt. Kết quả cho thấy sử dụng GE loại bỏ 60 % BOD, COD và dầu mỏ 90 % và sau đó TSS giảm 80% [6]. Ở Việt Nam, việc tận dụng rác thải (vỏ trái cây) làm chất tẩy rửa sinh hoạt chưa được nghiên cứu. Nhóm cũng đọc nhiều tài liệu của Rosukon về chất tẩy rửa sinh học để rửa chén, lau sàn... được làm từ rác thải. Theo Rosukon, sau khi lên men rác rau, củ, quả trong thời gian 03 tháng sẽ tạo Garbage Enzymes, sau đó pha loãng với nước để sử dụng lau sàn và rửa chén bát. Tuy nhiên, một thực tế khi sử dụng dung dịch Garbage Enzymes này là sản phẩm không có bột nên rất khó sử dụng đối với người tiêu dùng. Vì thế, nhóm nghiên cứu đã bổ sung thêm quả bồ hòn và vỏ dứa. Lượng rác thải nhà bếp hằng ngày của chúng ta có thể tận dụng và giảm thiểu theo cách trên. Từ đó, nhóm tiến hành nghiên cứu vấn đề này và ứng dụng thử nghiệm tại Quảng Nam. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu - Nguyên liệu làm phân compost: 05 thùng sơn hoặc thùng xốp, rác xanh (rau củ quả thừa, vỏ trái cây, các loại lá xanh), Rác nâu (mùn cưa, bã cafê, lá khô, đất hữu cơ), chế phẩm Trichoderma, phân gia súc, mùn cưa và tro bếp (nếu có). - Nguyên liệu làm chất tẩy rửa sinh học: Vỏ trái cây các loại, đường nâu, thùng nhựa, nước, quả bồ hòn. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp làm chất tẩy rửa sinh học: Sử dụng phương pháp lên men của Rosukon. Tiến hành thí nghiệm với các thùng lên men ở 3 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần. Mỗi thùng len men theo 03 công thức sau: Sau 03 tháng, đã có sản phẩm garbage enzym thô, có màu vàng sậm. Sau đó, chúng tôi tiến hành lọc lấy dung dịch. Xác định các chỉ tiêu theo dõi: pH (dùng máy đo pH), Xác định sự có mặt của giấm, Xác định mùi và màu sắc, xác định sự có mặt của saponin. - Phương pháp ủ rác hữu cơ theo 2 công thức: * Công thức 1: Mô hình ủ phân hữu cơ composting liên tục * Công thức 2: Mô hình ủ phân compost theo từng mẻ: Tiến hành ủ rác hữu cơ giống các bước trên nhưng theo từng thùng riêng lẽ, theo dõi các chỉ tiêu sau 56 ngày. - Phương pháp thu thập số liệu: Số liệu được thu thập trong quá trình theo dõi đống ủ cụ thể như: nhiệt độ (nhiệt kế), độ ẩm (sấy khô và tính %), pH (máy đo). KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Một số đặc điểm của chất tẩy rửa sinh học ở các công thức Sau 03 tháng lên men, chúng tôi tiến hành lọc và tách sản phẩm. Sau đó, xác định một số chỉ tiêu. Theo đánh giá của nhóm, khi dùng thử 03 sản phẩm chất tẩy rửa sinh học ở 03 công thức thì công thức 3 có khả năng làm sạch cao nhất. Nguyên nhân là công thức 3 vừa có mùi trái cây thơm dễ chịu do có dứa, tạo bột do sự có mặt của saponin trong quả bồ hòn. Vì vậy, chúng tôi chọn công thức 3 để nghiên cứu tiếp theo. Đánh giá sản phẩm chất tẩy rửa qua phản hồi của sinh viên ở ký túc xá Sau khi chọn được CT 3 để phát triển sản phẩm chất tẩy rửa sinh học, chúng tôi tiến hành đánh giá sản phẩm thông qua phản hồi của 30 bạn sinh viên ở Ký túc xá trường Đại học Quảng Nam. - Đối với câu hỏi: Khi bạn sử dụng các Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 673 chất tẩy rửa hóa học ngoài thị trường hợp nước rửa chén ngòa thị trường như Sunlight, Lix bạn thấy nó có độc hại không? Kết quả 100% các bạn sinh viên trả lời là độc và có hại cho da tay. Như vậy, đây cũng là thuận lợi cho sản phẩm chất tẩy rửa sinh học không chứa hóa chất độc hại của chúng ta có cơ hội phát triển sau này. Như vậy, bước đầu sản phẩm có chất lượng khá tốt đối với người tiêu dùng. Ngoài ra, khi tiến hành cho các bạn dùng sản phẩm thử nghiệm để lau sàn nhà và rửa chén, 25% sinh viên trả lời là rất sạch, 75% trả lời sạch và 100% sinh viên sử dụng sản phẩm không có ảnh hưởng đến da tay hay gây tác hại phụ nào khác. Bằng phương pháp phỏng vấn nhóm, 100% các bạn sinh viên ở Ký túc xá đồng ý tiếp tục sử dụng sản phẩm và sẽ giới thiệu sản phẩm này cho người thân và bạn bè cùng dùng. Như vậy, bước đầu thử nghiệm sản phẩm đã có kết quả khả quan và về chất lượng tương đối an toàn đối với sinh viên. Qua điều tra, chúng tôi cũng thu được một số ý kiến góp ý cho sản phẩm như sau: Sản phẩm rất tốt, nên phát triển sản phẩm này; Đa dạng thêm mùi hương thơm cho hấp dẫn; Có thể cho ra thị trường; Tăng thêm độ đậm đặc cho sản phẩm. Nhóm sẽ tiếp thu ý kiến trên để tiếp tục hoàn thiện sản phẩm trong các nghiên cứu sau này. Kết quả nghiên cứu về tận dụng rác thải làm phân compost Một số chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH và khối lượng phân hữu cơ thu được Nhiệt độ trong đống ủ là sản phẩm của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thước đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ của môi trường xung quanh. Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình ủ, nó giúp nhận biết VSV hoạt động trong đống ủ. Độ ẩm là một trong yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ phân hữu cơ. Độ ẩm thích hợp cho quá trình ủ phân nằm trong khoảng 50-60%. Giá trị pH trong khoảng 5,5- 6,5 là tối ưu cho VSV trong quá trình ủ phân rác. Kết quả nghiên cứu về độ ẩm, giá trị pH của CT 1 (mô hình ủ phân hữu cơ composting liên tục) và CT 2 (mô hình ủ phân theo từng mẻ riêng lẻ) không có sự chênh lệch nhiều. Tuy nhiên giá trị nhiệt độ của CT 1 theo dõi vào ngày 15, 20, 25 tăng cao hơn so với CT2. Cụ thể: ngày 25 ở CT 1 nhiệt độ 580C cao hơn CT 2 là 60C. Nguyên nhân là do CT 1 thực hiện theo mô hình composting liên tục nên sau 14 ngày đổ thùng 2 và thùng số 1. Kết quả lượng rác trong CT 1 nhiều gấp 2 lần lượng rác ở CT 2. Về khối lượng phân hữu cơ thu được sau quá trình ủ như sau: Với CT 1, sử dụng 5 thùng với phương pháp composting liên tục ta thu được lượng phân hữu cơ gấp 3 lần so với CT 1 là 20 kg phân thành phẩm và 16 kg phân đang trong quá trình hoai mục. Với thể tích của mỗi thùng đầy là 40500 cm3. Với CT 2, chỉ sử dụng 1 thùng ủ riêng lẻ ta thu được 8 kg phân thành phẩm, có thể tích 16200 cm3. Kết quả trên cho thấy sử dụng CT 1 với mô hình ủ phân hữu cơ composting liên tục sẽ cho ra nhiều phân hơn trong cùng một thời gian so với CT 2 chỉ sử dụng một thùng ủ. Hơn nữa sau 14 ngày tiếp theo, thùng 2 sẽ đủ 56 ngày và có thể làm phân hữu cơ. Mô hình conposting liên tục sẽ tạo ra lượng phân hữu cơ liên tục cứ sau mỗi 14 ngày. Nhân rộng mô hình ủ rác hữu cơ làm compost tại thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam Ngoài việc ứng dụng mô hình này tại Tam Kỳ, nhóm cũng đã được mời đi báo cáo về mô hình tận dụng rác thải Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học 674 tại Quận Thanh Khê và Sơn Trà của thành phố Đà Nẵng. Nhóm cũng đã nhận được sự ủng hộ nhiệt tình từ phía các hộ dân tại đây và cũng đã hướng dẫn cho các hộ dân tiến hành thực hiện mô hình ủ phân hữu cơ ngay tại hộ gia đình để tận dụng giảm thiểu lượng rác thải hữu cơ trong quá trình sinh hoạt. KẾT LUẬN - Qua thử nghiệm 3 công thức tạo chất tẩy rửa sinh học thì CT 3 có mức độ làm sạch cao và an toàn cho người sử dụng. Sản phẩm này có thể dùng để rửa chén bát và lau sàn giúp bảo vệ môi trường, thân thiện với da tay, làm sạch môi trường. Qua khảo sát phản hồi của sinh viên ở ký túc xá thì 70% sinh viên hài lòng về sản phẩm; 75% trả lời sạch khi rửa chén. Như vậy, bước đầu sản phẩm chất tẩy rửa sinh học đã có chất lượng tốt và an toàn với người sử dụng. - Qua nghiên cứu 2 mô hình làm compost thì mô hình ủ phân composting liên tục thu được lượng phân hữu có nhiều và liên tục cứ sau 14 ngày hơn so với mô hình làm compost theo mẻ. - Tận dụng rác thải làm phân compost và chất tẩy rửa sinh học góp phần giải quyết vấn đề giảm thiểu rác thải, giảm quá tải tại các bãi rác hiện nay. Hoạt động làm phân compost còn giúp tạo ra lượng phân hữu cơ để trồng rau sạch và an toàn. Ngoài ra, chất tẩy rửa sinh học có nguồn gốc thiên nhiên vừa góp phần tận dụng rác thải vừa giảm sử dụng chất tẩy rửa hóa học thải ra môi trường. - Việc nhân rộng các mô hình tận dụng rác tại ký túc xá và một số hộ gia đình tại thành phố Tam Kỳ giúp nâng cao ý thức mọi người về rác thải, lan tỏa việc làm có ích, có tác dụng bảo vệ môi trường đến cộng đồng ngày càng lan rộng. TÀI LIỆU THAM KHẢO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG (2015), “Quản lý chất thải, bảo vệ môi trường lưu vực sông, khắc phục ô nhiễm, suy thóa i và cải thiện chất lượng môi trường”, Hội nghị Môi trường Toàn quốc. PHÒNG TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG HỘI AN (2009), Báo cáo thí điểm mô hình làm compost từ rác thải nhà bếp. HÀ DUNG, Quảng Nam trước tình hình quá tải rác thải, https://baomoi.com/quang-nam-truoc-tinh-trang-qua-tai-rac- thai/c/26701997.epi. FANZNA NAZIM (2013), Effectiveness of Garbage Enzyme as Detergent and Fertilizer Essay, China. FU E.TANG, CHUNG W.TONG (2011), A study of the Garbage enzyme effect in wastewater, International Journal of Environmental and Ecological Engineering. Vol:5, No:12. KHAIRUL BARIYAH BINTIBAKAR (2010), Garbage enzyme as an alternative method in treatment of sullage, Faculty Awam Teknologi Malaysia University.