STNN - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu carbon nano (CNTs, graphene) sử dụng làm phụ gia cho phân bón nhả chậm có kiểm soát là hướng nghiên cứu ứng dụng vật liệu carbon nano vào nông nghiệp để phát triển các dòng sản phẩm phân bón thông minh, là hướng đi có khả năng áp dụng cao và góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón.
Phân bón đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng sản lượng nông nghiệp, nhưng việc sử dụng quá nhiều phân bón hóa học làm tổn hại không thể phục hồi hệ sinh thái của đất và làm giảm diện tích sẵn có cho sản xuất cây trồng. Để xây dựng một nền nông nghiệp bền vững, đòi hỏi sử dụng tối thiểu hóa chất trong nông nghiệp. Phân bón nhả chậm có kiểm soát (Controlled-Release Fertilizer - CRF) là khái niệm còn khá mới tại Việt Nam nhưng đã khá phổ biến tại một số nước nông nghiệp tiên tiến như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, châu Âu. Cơ chế phân giải của CRF như Hình 1.
Phân bón nhả chậm có kiểm soát (Controlled-Release Fertilizer - CRF) có các lợi ích như: tối ưu quá trình phát triển của cây trồng, góp phần tăng năng suất; cụ thể, phân CRF được chứng minh là giảm lượng sử dụng phân bón 30% mà vẫn giữ nguyên năng suất, hiểu rõ hơn về chu kỳ và độ phân giải dưỡng chất cho cây do phân CRF ít bị phụ thuộc bởi thời tiết và loại đất. So sánh giữa phân bón thông thường (Hình 2), sử dụng phân CRF sẽ giúp tiết kiệm chi phí lao động, chi phí bón phân, ngoài ra còn có ý nghĩa bảo vệ môi trường khi hạn chế ô nhiễm và chống thoái hóa đất. Màng bọc bên ngoài của phân CRF gồm các polymer sinh học (cellulose, chitosan) và các polymer phân hủy sinh học (PU, polyetylen, polypropylen,...)"
Công trình “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu carbon nano (CNTs, graphene) sử dụng làm phụ gia cho phân bón nhả chậm có kiểm soát” sử dụng hệ màng bọc phân hủy sinh học là nanocarbon/dầu thực vật biến tính nhiệt bọc lên phân nền đã giúp hệ phân nền Ure, DAP và KCl của Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) đã phân giải dinh dưỡng chậm hơn so với viên phân chưa bọc ban đầu, mở ra hướng ứng dụng mới của vật liệu nanocarbon trong nông nghiệp. Kết quả từ công trình này cũng đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp Quyết định chấp nhận đơn hợp lệ số 18640w/QĐ-SHTT cho sáng chế “Dung dịch nanocacbon, quy trình chế tạo dung dịch này và quy trình chế tạo hệ phân bón nanocacbon tan chậm có kiểm soát” ngày 17/11/2021.
Công trình nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng quy trình sản xuất phân bón nhả chậm kiểm soát (CRF) dựa trên công nghệ carbon nano. Theo đó, carbon nano được kết hợp với chất dung môi và polyme phân hủy sinh học, sau đó được bọc quanh viên phân và sấy khô để tạo ra sản phẩm phân bón với khả năng giải phóng dinh dưỡng kiểm soát được.
Sản phẩm phân bón CRF dựa trên công nghệ nano đã được đánh giá về khả năng nhả chậm dinh dưỡng và động thái dinh dưỡng trong đất. Kết quả cho thấy sản phẩm phân bón này có ưu điểm vượt trội so với các dòng phân bón nhả chậm thông thường như của Nhật Bản, Đài Loan và Rynan. Điều này khẳng định sản phẩm này mang tính ứng dụng thực tiễn rất cao, đồng thời cũng mở ra tiềm năng phát triển lớn trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh.
Về ý nghĩa, việc nghiên cứu thành công này đã giúp Việt Nam làm chủ được công nghệ sản xuất phân bón thế hệ mới, mang lại lợi thế cạnh tranh trong nền nông nghiệp. Đây cũng là cơ sở để phát triển đội ngũ các nhóm nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu, nông nghiệp, từ đó xây dựng được nền tảng nhân lực và khoa học cho sự phát triển bền vững của nền nông nghiệp.
Về mặt kinh tế - xã hội, việc nghiên cứu phát triển sản phẩm phân bón thông minh CRF mang nhiều ý nghĩa thiết thực. Thứ nhất là giúp nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cho ngành nông nghiệp thông qua việc cải thiện hiệu suất sử dụng phân bón và nâng cao năng suất cây trồng. Thứ hai là giúp tiết kiệm chi phí sử dụng phân bón mà vẫn đảm bảo chất lượng và năng suất. Ngoài ra, sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do sử dụng quá mức phân bón hóa học.
Về phương diện cơ sở hạ tầng và hiệu ứng lan tỏa cho nền khoa học trong nước, thực tế việc Viện Dầu khí Việt Nam nghiên cứu thành công phân bón thông minh CRF dựa trên công nghệ nano đã khẳng định trình độ nghiên cứu cũng như tiềm năng ứng dụng khoa học công nghệ của Việt Nam trong lĩnh vực này. Điều này sẽ mở ra cơ hội và khuyến khích các công ty, nhà khoa học trong nước tự tin đầu tư nghiên cứu phát triển công nghệ, từ đó tạo ra các sản phẩm tạo ra giá trị gia tăng cao cho nền kinh tế.
Nguyên Đức
