Năm 2020, được sự cho phép của UBND tỉnh Hải Dương, Thạc sỹ Bùi Văn Tú, Trường Đại học Sao Đỏ đã nghiên cứu sản xuất và ứng dụng màng phủ sinh học tự phân hủy phục vụ sản xuất rau màu trên địa bàn thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương”.Nhằm sản xuất màng phủ sinh học tự phân hủy trong môi trường đất từ các vật liệu sẵn có,chế tạo màng phủ sinh học tự phân hủy từ các vật liệu hữu cơ (phế phụ phẩm nông nghiệp, thủy sản), ứng dụng phủ luống rau màu...góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm, tận dụng được nguồn phế phụ phẩm đa dạng, giúp các hộ gia đình, các cơ sở sản xuất nông nghiệp vừa và nhỏ ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, tinh bột sắn và ngô cho kết quả về độ bền kéo và độ giãn dài cao hơn nhóm tinh bột biến tínhkhông khác nhau, 3 mẫu tinh bột ngô và tinh bột ngô biến tính không khác nhau có nghĩa, độ giãn dài ở mẫu tinh bột sắn khác 4 mẫu còn lại, tinh bột sắn có giá mua rẻ hơn. Khi tỷ lệ tinh bột tăng lên, mật độ nhựa giảm xuống, sự kết hợp giữa các thành phần làm gia tăng độ bền kéo và độ giãn dài giảm. Xử lý số liệu cho thấy độ bền kéo ở các mẫu với tỷ lệ PLA/TB khác nhau là khác nhau có ý nghĩa. Ở tỷ lệ PHA/TB 85/15 và 80/20 sự khác biệt ở hai chỉ tiêu này là không có ý nghĩa. Điều này cho thấy có thể lựa chọn tỷ lệ tinh bột là 20% để phục vụ cho việc chế tạo ra các sản phẩm.Khi hàm lượng tinh bột tăng lên, độ bền kéo của vật liệu giảm từ 21,1 MPa (TB = 0) xuống 9,5 MPa (ở tỷ lệ TB = 30%) và độ giãn dài cũng giảm từ 129,6% xuống còn 73,9%. Xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS 22.0 cho thấy các mẫu ở các tỷ lệ PVA/TB khác nhau có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (α=0,05).
Sau khi thu được dung dịch chitosan không còn lạp chất và đã loại khí, cho thêm một lượng PVA tương ứng và khuấy có gia nhiệt đến 800C. Khi PVA tan hoàn toàn cho các thành phần còn lại là tinh bột, glycerol, các chất phụ gia và tiếp tục khuấy trong 30 phút, tránh trường hợp nhựa bị cháy. Hỗn hợp sau đó được tạo màng theo phương pháp cán và sau đó được sấy ở 500C, trong thời gian 3÷4 giờ.
Kết quả xác định cho thấy sản phẩm sản xuất theo công thức 1 (dùng nhựa LDPE), công thức 2 (dùng nhựa PLA), công thức 3 (dùng nhựa PHA), công thức 4 (dùng nhựa PVA), công thức 5 (dùng nhựa TPS) có độ bền kéo và độ giãn dài lần lượt là 17,49 MPa, 101,88%; 13,38 MPa, 6,60%; 14,81MPa, 7,51%; 12,61 MPa, 97,71%; 4,62 MPa, 30,81%. Ở công thức lựa chọn cho việc sản xuất sản phẩm áp dụng cho các mô hình các thông số này lần lượt là 17,53 MPa và 102,11%.
Trong cùng loại màng khối lượng cỏ dại khi trồng dưa lê và dưa hấu tương đương nhau còn đối với cà chua cỏ mọc nhiều, tốn công làm cỏ. Khi sử dụng màng phủ khối lượng cỏ dại thấp hơn nhiều so với mẫu đối chứng không dùng màng phủ.
Khi có màng phủ giảm khả năng bay hơi của nước so với mẫu không sử dụng màng phủ. Màng phủ không phân huỷ giữ ẩm cho đất tốt hơn so với màng phân huỷ có bổ sung thành phần giữ nước như tinh bột sắn.Màng phủ làm tăng khả năng giữ ẩm cho đất, màng không phân huỷ hiệu quả giữ ẩm đạt 31,9±0,20% cao hơn so với màng phân huỷ, còn so với màng phân huỷ trên thị trường và màng phân huỷ của đề tài khả năng giữ ẩm cho đất là tương đương nhau khoảng 25%.Màng phủ có ảnh hưởng lớn đến thời gian sinh trưởng của cây, màng polymer phân huỷ đề tài có thời gian sinh trưởng tương đương màng polymer tự phân huỷ trên thị trường và cao hơn màng polymer không phân huỷ.
Phủ màng bằng màng polymer phân hủy cho chất lượng của dưa hấu, dưa lê, cà chua tốt hơn so với mẫu không phủ màng và tương đương với màng polymer tự phân hủy trên thị trường, màng polymer không phân hủy được về các chỉ tiêu hàm lượng chất tan, đường khử, đường tổng số, độ acid. Ở cùng chế độ chăm bón, năng suất của quả thu được ở màng polymer phân hủy của đề tài cao hơn so với mẫu không phủ màng và tương đương với màngpolymer tự phân hủy trên thị trường, màng polymer không phân hủy được.
Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng dưa hấu không phủ màng là khá thấp, nguyên nhân chủ yếu là do chi phí công cho quá trình làm cỏ chiếm tỷ trọng lớn 54.166.700 đồng/ha. Hiệu quả kinh tế khi áp dụng mô hình trồng dưa sử dụng màng phủ sinh học của đề tài cho lợi nhuận 199.216.300 đồng/ha, trong khi mô hình sử dụng màng phủ phân hủy trên thị trường là 199.563.900 đồng/ha, mô hình sử dụng màng polymer không phân hủy được là 203.213.900 đồng/ha.
Với mô hình trồng dưa lê, khi không phủ màng mật độ cỏ cao, chi phí công làm cỏ lớn 56.250.00 đồng/ha, cỏ sử dụng nhiều phân bón làm năng suất dưa giảm theo 18,53 tấn/ha, năng suất của mẫu sử dụng màng phủ sinh học tự phân hủy trên thị trường, hiệu quả kinh tế là 194.828.000 đồng/ha. Ở mẫu sử dụng màng phủ sinh học tự phân hủy của đề tài, lợi nhuận đạt được là 196.201.000 đồng/ha, mẫu sử dụng màng phủ PE không phân hủy lợi nhuận thu được là 200.198.000 đồng/ha.
Ứng dụng của những vật liệu chế tạo màng phủ sinh học tự phân và đề xuất 05 công thức phối để sản xuất MSHTPH. Ở công thức sử dụng nền nhựa PVA ngoài chitosan, tinh bột, CaCO3, TiO2 đã nghiên cứu hoàn thiện theo hướng bổ sung thêm nhựa PVA, chất tạo dẻo glyxerol, chất phụ gia, giảm hàm lượng bột hữu cơ. Kết quả đã tạo ra sản phẩm có kích thước lớn hơn (dài : rộng = 85:85 cm) so với nghiên cứu thử nghiệm trước đó (dài : rộng = 30 : 25 cm). Độ bền kéo, độ giãn dài tương ứng là 12,61 MPa và 97,71% so với nghiên cứu trước đó là 0,43 MPa và 9,5%. Ở công thức sử dụng nền nhựa LDPE đã hoàn thiện và xây dựng công thức sử dụng nhựa phân tử lượng thấp phối hợp với tinh bột sắn và chitosan tôm sú, CTPT, EAA, PCL, phụ gia nhằm khắc phục những hạn chế. Kết quả đã sản xuất được sản phẩm có kích thức theo chiều rộng là 150 ¸180 cm, độ bền kéo, độ giãn dài tương ứng là 17,49 MPa và 101,88%.
Xây dựng 3 mô hình ứng dụng sản phẩm màng phủ sinh học trên 3 loại rau màu là dưa hấu, dưa lê và cà chua. Khả năng phân huỷ trên đồng ruộng của MSHTPH là khá cao. Sau 60 ngày và 120 ngày phủ trên mặt luống hao hụt các giá trị tương ứng là 5,7 ± 0,12% và 15,1 ± 0,25%. MSHTPH bị phá hủy bởi vi sinh vật trong điều kiện gây lây nhiễm các vi sinh vật tương ứng với điều kiện trồng trọt. Số lượng đạt cực đại 1010¸1011 CFU/g sau 76 giờ nuôi cấy và bắt đầu suy giảm sau 314 giờ. Mô hình áp dụng MSHTPHthu được năng suất với dưa hấu, dưa lê, cà chua cao hơn khi sử dụng màng PE và có giá trị lần lượt là 35,90 tấn/ha; 23,50 tấn/ha; 57,33 tấn/ha; Với màng phủ PE thông thường năng suất với dưa hấu, dưa lê, cà chua lần lượt là 35,70 tấn/ha; 23,20 tấn/ha; 56,99 tấn/ha.
Hiệu quả kinh tế khi áp dụng MSHTPH trên cà chua là 593.403,8 triệu đồng/ha cao hơn so với màng phủ tự phân hủy trên thị trường 588.470,8 triệu đồng/ha) và thấp hơn màng phủ PE thông thường 598.254,1 triệu đồng/ha. Lợi thế hiện tại của các loại MSHTPH là hạn chế được chi phí xử lý sau khi kết thúc quá trình sử dụng, đồng thời thân thiện với môi trường.
Bài của Trần Thị Lan Anh
Đăng trên Bản tin Khoa học và Công nghệ Hải Dương số 5 ra tháng 10 năm 2021
