Chất rắn sinh học là gì?

Chất rắn sinh học là một loại chất rắn được tạo ra từ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, và nông nghiệp. Chúng được tái chế thành phân bón chất lượng cao giúp giảm lượng nước sử dụng, loại bỏ khí cacbonic ra khỏi bầu khí quyển và cải thiện đất nông nghiệp.

Có một số lượng lớn các dạng sản phẩm chất rắn sinh học khác nhau bao gồm dạng lỏng, dạng bánh và dạng viên.

Chất rắn sinh học dạng lỏng có thể được lấy trực tiếp từ thiết bị phân hủy mà không trải qua bất kỳ quá trình khử nước/làm khô nào, do đó thường có hàm lượng nước cao (94–97%) và hàm lượng chất rắn khô thấp (3–6%).

Chất rắn sinh học dạng bánh có kết cấu như miếng bọt biển ướt có thể được tạo ra từ bùn lỏng đã phân hủy hoặc bùn lỏng chưa tiêu hóa được ổn định kiềm bằng vôi sống (canxi oxit) hoặc vôi ngậm nước (canxi hydroxit). Chất rắn sinh học dạng bánh thường có hàm lượng chất rắn từ 11–40%.

Chất rắn sinh học dạng viên được sản xuất bằng cách nung nóng và sấy khô đến hàm lượng chất rắn trên 90%.

Từ dạng lỏng, dạng bánh đến dạng viên, cả khối lượng và trọng lượng của chất rắn sinh học sau đó đều giảm, làm tăng giá trị kinh tế bằng cách giảm chi phí vận chuyển hoặc lưu trữ. Chất rắn sinh học dạng viên có thể dễ dàng được xử lý và rải bằng các thiết bị nông nghiệp thông thường.

Hình: Chất rắn sinh học được nhiều quốc gia sử dụng

Vì các anion và cation hòa tan còn lại trong pha lỏng nên thành phần dinh dưỡng có thể bị thay đổi trong quá trình khử nước trong quá trình sản xuất chất rắn sinh học dạng bánh và dạng viên. Ví dụ, amoni chiếm ưu thế trong N vô cơ trong chất rắn sinh học đã khử nước. Nhiều chất dinh dưỡng có thể bị chi phối bởi các dạng sinh khả dụng kém hơn trong chất rắn sinh học đã tách nước, do đó, sự mất chất dinh dưỡng từ chất rắn sinh học đã tách nước sẽ ít hơn so với chất rắn sinh học dạng lỏng khi bón vào đất.

Chất rắn sinh học đã tách nước bền hơn nhưng giải phóng chất dinh dưỡng chậm hơn, trong khi chất rắn sinh học dạng lỏng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây hấp thu nhanh hơn.

Giá trị dinh dưỡng của chất rắn sinh học

Chất rắn sinh học là nguồn dinh dưỡng có giá trị mặc dù nó chứa N (2–8%), P (1,5–3%) và K (0,1–0,6%) thấp hơn so với phân bón thương mại, đặc biệt là phân bón cao cấp. Một cuộc khảo sát về mức độ dinh dưỡng trong chất rắn sinh học được thực hiện bởi Stehouwer et al sử dụng hơn 240 mẫu được thu thập và phân tích từ 12 POTW ở Pennsylvania từ năm 1993 đến năm 1997 cho thấy hàm lượng N, P và K trung bình lần lượt là 4,74%, 2,27% và 0,31%. Những chất rắn sinh học này được tiêu hóa hiếu khí, tiêu hóa kỵ khí hoặc xử lý bằng kiềm.

Khoảng 50–90% N trong chất rắn sinh học nằm ở các hợp chất hữu cơ. Các quá trình như tiêu hóa hoặc ủ phân làm mất N hữu cơ vì chất hữu cơ dễ phân hủy trải qua quá trình khoáng hóa trong quá trình tiêu hóa hoặc ủ phân. Ví dụ, sự mất N 15,6% do bay hơi amoniac đã được quan sát thấy trong quá trình ủ phân sinh học.

Phốt pho tồn tại chủ yếu ở dạng photphat vô cơ gồm Fe, Al và Ca. Ví dụ, trong chất rắn sinh học được Shepherd và Withers sử dụng, 72% tổng P có thể chiết xuất được bằng HCl, 33% có thể chiết xuất được bằng NaHCO3, 23% có thể chiết xuất được bằng NaOH và 18% có thể hòa tan trong nước.

P chiết xuất được bằng axit clohydric chủ yếu liên kết với Ca, trong khi P chiết xuất được bằng NaHCO3 và NaOH chủ yếu liên kết với Al và Fe. Hàm lượng tương đối nhỏ của P có thể chiết được bằng H2O có thể là do Fe, Al và Ca trong chất rắn sinh học được thêm vào trong quá trình xử lý dưới dạng muối kim loại và vôi. So với phân chuồng, chất rắn sinh học có tỷ lệ N-P thấp hơn, khoảng 3,1–3,4. Chất rắn sinh học có lượng K hạn chế, được phân chia thành phần nước hoặc nước thải tại nhà máy xử lý nước thải.

Chất rắn sinh học chứa một số vi chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (ví dụ B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo và Zn) mà hầu hết các loại phân bón hóa học thông thường không cung cấp được. Do đó, chất rắn sinh học có thể được áp dụng trên đất thiếu vi chất dinh dưỡng (ví dụ: đất kiềm, đất cát).

Giá trị dinh dưỡng của chất rắn sinh học thay đổi tùy theo nguồn nước thải và quá trình xử lý nước thải. Các quá trình như tiêu hóa hoặc ủ phân gây ra sự mất mát chất hữu cơ thông qua quá trình phân hủy, làm tăng nồng độ P và vết kim loại, giảm amoniac-N do bay hơi và giảm K bằng cách lọc. Chất rắn sinh học ổn định bằng vôi chứa nồng độ N, P và kim loại thấp hơn nhưng nồng độ Ca cao hơn so với chất rắn sinh học được tiêu hóa do lượng vôi được thêm vào vật liệu lớn.

Mặt trái

Tuy nhiên, sự chấp nhận của công chúng, mùi hôi và sự mất cân bằng dinh dưỡng không phải lúc nào cũng phù hợp với nhu cầu của cây trồng, làm nổi bật sự cần thiết phải quản lý cẩn thận.

Quản lý đất đai hiệu quả đòi hỏi phải lập kế hoạch chu đáo và tuân thủ các thực hành có trách nhiệm được chấp nhận, giống như bất kỳ nguồn dinh dưỡng cây trồng nào khác.

Duyên Hậu