Các nhà nghiên cứu Illinois phát triển phương pháp xử lý nấm để chuyển nước thải thành phân bón

Tại Urbana, Illinois, các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois Urbana-Champaign đang tiên phong áp dụng phương pháp tiếp cận bền vững để sản xuất phân bón tận dụng chất thải hữu cơ. Thông qua hai nghiên cứu đổi mới, nhóm nghiên cứu đã khám phá tiềm năng của phương pháp xử lý nấm để chuyển đổi nước thải từ quá trình hóa lỏng thủy nhiệt (HTL) thành phân bón hữu hiệu cho cây nông nghiệp.

Hóa lỏng thủy nhiệt là một quá trình biến đổi sinh khối ướt, chẳng hạn như phân lợn hoặc chất thải thực phẩm, thành dầu thô sinh học sử dụng điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao. Quá trình này tạo ra một sản phẩm phụ được gọi là pha nước hóa lỏng thủy nhiệt (HTL-AP), thường chứa các chất dinh dưỡng có giá trị bị khóa ở dạng hữu cơ mà thực vật không dễ tiếp cận và cũng có thể chứa các kim loại nặng độc hại.

Paul Davidson, phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Nông nghiệp và Sinh học, giải thích: “Trong khi HTL-AP giữ các chất dinh dưỡng có lợi cho quá trình thụ tinh, thì các hợp chất nitơ hữu cơ cần được phân hủy thành các dạng như amoniac hoặc nitrat mà thực vật có thể hấp thụ và gây độc cho cây trồng. các thành phần phải được loại bỏ."

Nghiên cứu đầu tiên, do sinh viên thạc sĩ lúc đó là Vitória Leme dẫn đầu, tập trung vào việc sử dụng Trametes versicolor, một loại nấm thối trắng, để điều trị HTL-AP. Kết quả cho thấy việc xử lý nước thải bằng loại nấm này trong ba ngày đã làm tăng đáng kể nồng độ nitrat và amoniac.

Sau khi Leme tốt nghiệp, sinh viên đại học Karla Lopez tiếp tục nghiên cứu. Trong nghiên cứu thứ hai, cô kết hợp việc xử lý nấm với quy trình nitrat hóa của vi khuẩn để tiếp tục chuyển đổi amoniac thành nitrat, đạt được nồng độ nitrat tăng gấp 17-.

Lopez nhấn mạnh rằng kết quả tối ưu đạt được khi duy trì vi sinh vật trong nước có độ pH từ 6 đến 7,5. Cô lưu ý: “Phát hiện của chúng tôi cũng cho thấy rằng loại nấm này không chỉ hỗ trợ phục hồi chất dinh dưỡng mà còn đóng vai trò khử độc nước thải”.

Dựa trên những kết quả đầy hứa hẹn này, nhóm của Davidson hiện đang khám phá việc sử dụng nước thải đã qua xử lý này để trồng cây thủy canh, nhằm thiết lập một mô hình kinh tế tuần hoàn giúp giảm thiểu nhu cầu vận chuyển sinh khối ướt đi một quãng đường dài. Ông hình dung việc tích hợp hệ thống xử lý này gần các trang trại chăn nuôi lợn hoặc các cơ sở nông nghiệp tương tự để hợp lý hóa quy trình từ tạo chất thải đến bón phân.

Nghiên cứu, được hỗ trợ bởi Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia USDA, đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất phân bón và tăng cường tính bền vững của hoạt động nông nghiệp.