Công nghệ sản xuất dầu neem, phân bón neem và chế phẩm Limo NI
Sản phẩm do các nhà khoa học của Viện Công nghệ Hóa sinh ứng dụng sản xuất thông qua dự án cấp thành phố "Sản xuất thử nghiệm chế phẩm Limo NI trích từ hạt neem Azadirachta indica A. Juss quy mô 20 kg/ngày để bọc urê nhằm giảm thất thoát đạm", được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2019.
GS.TS Trần Kim Qui (chủ nhiệm dự án) cho biết, phân đạm, đặc biệt urê là loại phân bón quan trọng nhất được nông dân sử dụng để tăng năng suất cây trồng. Nhưng khi bón vào đất, phân đạm này bị nitrit hóa do cặp vi khuẩn Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp (sinh ra nitrat NO3– và nitrơ oxid N2O), làm thất thoát khoảng 45-50% lượng phân đạm (trong thời gian ngắn khoảng 15-20 ngày), sinh ra chất độc nitrat làm ô nhiễm môi trường đất, nước và cây trồng.
Từ năm 2012–2014, Viện Công nghệ Hóa sinh ứng dụng được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất Limo NI trích từ hạt neem Azadirachta indica dùng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng phân đạm và thương mại hóa sản phẩm”. Đề tài đã ly trích các hoạt chất ARL (Azadirachtin Related Limonoid) trong hạt neem trồng ở Ninh Thuận có tác dụng khống chế vi sinh vật nitrit hóa phân đạm. Trong đó, xác định được 3 limonoid (nimbin, azadirachtin và salannin) có khả năng ngăn chặn 2 chủng Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp gây ra sự nitrit hóa phân đạm trong đất.
Kế thừa kết quả nghiên cứu này, dự án tập trung hoàn thiện công nghệ ép dầu neem, hoàn thiện quy trình chiết xuất các hoạt chất limonoid SNA (salannin, nimbin, azadirachtin) từ hạt neem và xử lý các chất thải vỏ, bã hạt neem làm phân bón; hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm Limo NI và bao phân đạm để triển khai sản xuất thương mại.
Theo đó, công nghệ ép lạnh với máy ép thủy lực trục đứng và quy trình chiết xuất các hoạt chất trong bánh dầu neem quy mô 100 kg hạt neem/ngày thu được các chiết phẩm gồm: dầu neem (18,2 kg chứa 0,11% azadirachtin); chiết phẩm salannin (6,1 kg chứa 5,58% salannin); chiết phẩm nimbin (5,1 kg chứa 6,04% nimbin); chiết phẩm azadirachtin (5,4 kg chứa 7,11% azadirachtin). Dầu neem đạt tiêu chuẩn IS 4765-1988 của Ấn Độ. Từ kết quả này, chế phẩm Limo NI có chứa 3% limonoid SNA, chất làm bền p-aminobenzoic acid, chất tạo nhũ sorbitan ester và chất kết dính rosin được điều chế thành công để bao phân đạm urê trước khi bón phân urê vào đất. Chế phẩm đạt các chỉ tiêu về thành phần, chất lượng cũng như độ bền nhiệt và độ bền nhũ theo tiêu chuẩn CIPAC (Collaborative International Pesticides Analytical Council), có tác dụng khống chế các vi sinh vật nitrit hóa phân đạm như các chủng Nitrosomonas sp và Nitrobacter sp trong đất.
Thử nghiệm tác dụng kháng khuẩn của Limo NI cho thấy, với tỷ lệ bao Limo NI/urê = 0,6%, hàm lượng nitrat sinh ra và hòa tan trong nước thấp hơn 51,82% so với đối chứng (bón urê không bao Limo NI). Hàm lượng nitrat trong cây cải ngọt và cây dưa chuột (bón urê có bao Limo NI) thấp hơn lần lượt 60,41% và 70,13% so với đối chứng; năng suất cây cải ngọt, cây dưa chuột lần lượt cao hơn 47,02% và 41,37% so với đối chứng. Đối với cây lúa, năng suất thu hoạch lúa bón phân urê bao Limo NI (tỷ lệ bao 0,6%) cao hơn 32,05% so với đối chứng (bón urê không bao Limo NI).
Phân bón neem được sản xuất từ việc tận dụng các chất thải vỏ, bã hạt neem của các quy trình nêu trên. Cụ thể, 56 kg các chất thải vỏ hạt neem và 7,1 kg bã bánh dầu neem được trộn đều, sau đó nghiền nhỏ, điều chỉnh pH, ẩm độ và bổ sung chế phẩm vi sinh vật phân giải cellulose CDM. Ủ hỗn hợp trong 20 ngày cho ra phân bón neem (62 kg) đạt các chỉ tiêu chất lượng (của phân hữu cơ sinh học) theo Nghị định số 108/2017/NĐ-CP. Các chỉ tiêu kỹ thuật của phân bón neem đều đạt yêu cầu theo quy định của TCVN 8050:2016. Phân bón neem có chứa 250 mg/kg azadirachtin nên có khả năng diệt được các loại kiến, mối, tuyến trùng trong đất và khống chế được hoạt động của các chủng vi sinh vật nitrit hóa đạm.
Khả năng sản xuất lớn
Theo GS.TS Trần Kim Qui, để giải quyết sự nitrit hóa phân đạm trong đất làm thất thoát đạm, một số hóa chất đã được tổng hợp và thương mại hóa thành công trên thế giới như Nitrapyrin, DCD (Dicyandiamide), DMPP,…nhưng các hóa chất này có giá thành cao, cũng làm ô nhiễm không ít môi trường đất, nước và không phải hoàn toàn vô hại đối với các vi sinh vật hữu ích trong đất. Một số nhà nghiên cứu trong nước đã điều chế phân nhả chậm để điều chỉnh lượng phân đạm cung cấp cho cây trồng. Tuy nhiên phân bón nhả chậm không giải quyết vấn đề thất thoát phân đạm trong đất dưới dạng NO3– và N2O làm ô nhiễm môi trường nước, thực phẩm rau củ quả và không khí.
Vì vậy, việc sản xuất chế phẩm Limo NI trích từ hạt cây neem (đang trồng nhiều ở Ninh Thuận) và phân bón neem có ý nghĩa thiết thực trong tình hình hiện nay. Sử dụng Limo NI, nông dân giảm được khoảng 25% chi phí mua phân đạm (do giảm được lượng đạm thất thoát khi bón vào đất), tăng năng suất cây trồng 30-40%, từ đó tăng hiệu quả kinh tế. Đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng nhờ giảm lượng nitrat, một chất độc gây bệnh ung thư do cây trồng hấp thu và được người dân sử dụng làm nguồn lương thực thực phẩm.
Theo tính toán, nếu dùng để bao urê theo tỷ lệ Limo NI/urê = 0,6% thì 0,6 kg Limo NI giá 32.400 đồng có thể bao được 100 kg phân urê. Khi áp dụng công thức bón phân urê bao Limo NI tỷ lệ bao 0,6% có năng suất cao, dẫn đến chênh lệch thu chi cao hơn 32,86% so với công thức bón phân urê không bao Limo NI; hiệu quả kinh tế cao hơn khoảng 6,976 triệu đồng/ha (cây lúa) so với bón phân urê không bao Limo NI.
Nhóm tác giả đang kết hợp với Công ty CP Khoa học Công nghệ Hóa Sinh để triển khai sản xuất lớn chế phẩm Limo NI (quy mô 100 kg/ngày), sản xuất phân bón neem (quy mô 10.000 tấn/năm) và thương mại hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường. Ước tính, giá thành của sản phẩm rẻ hơn 20-30% so với chế phẩm của Ấn Độ (có chất lượng và tác dụng tương đương).
Vân Nguyễn (CESTI)