1.2. Tổng quan về phân bón nhả chậm [4]
1.2.5. Tình hình nghiên cứu về PBNC
Phân nhả chậm được sư nghiên cứu rộng rãi của các nhà khoa học trên thế giới trong nhiều thập niên qua. Nhiều công trình nghiên cứu về các loại phân nhả chậm bằng cách bao bọc các hạt phân ban đầu bởi các chất nền khác nhau hay tạo liên kết giữa các hạt phân với một số chất khác nhau đã được công bố:
15 - Tháng 3-2002, một phương pháp tạo phân nhả chậm bằng cách bao bọc cũng được Markusch P. H. và cộng sự nghiên cứu. Phương pháp này bao gồm cho vật liệu hấp thụ nước vào các hạt phân và sau đó phủ nó thấp nhất bằng một lớp nhựa urethane. Phân được sử dụng ở đây là phân N: urea, (NH4)3PO4, (NH4)2SO4, NH4Cl, NH4NO3,… Phân P: superphosphate, Ca3(PO4)2. Phân K: KCl, KHCO3, K3PO4, KNO3, K2SiO3, … Vật liệu hấp thụ nước là các polymer như polymer acrylate, acrylic acid – vinyl alcol copolymer, isobutylene polymer, ethylene oxide polymer,… liên kết với nhựa urethane tại nhóm hydroxy cuối. Ngoài ra còn sử dụng polymer tự nhiên như tinh bột, tinh bột ghép, muối carboxymethyl cellulose. Nhưa urethane được tạo thành từ polyisocyante và polyol.
- Tháng 9-2002, Zhu Zhenliu và cộng sự đã tổng hợp phân urea nhả chậm từ cyanamide Ca và dung dịch urea đậm đặc hay urea nóng chảy.
- Tháng 10-2002, Setani M. đã tổng hợp urea-formaldehyde dùng là phân urea nhả chậm từ urea, formaldehyde với sự hiện diện của kiềm, acid mạnh và dung dịch amonia hay amine.
- Shao J. và cộng sự (tháng 10-2002) trộn phân N, P, K với phân nguyên tố trung vi lượng và chất kết dính tạo thành phân NPK nhả chậm. Chất kết dính được chọn là Na2SiO3, khoáng đại phân tử thiên nhiên.
- Tháng 12-2002, Haeberle K. và cộng sự đã nghiên cứ ra phân N nhả chậm từ việc bao bọc các hạt phân bằng huyền phù polyurea – polyurethane.
- Sakai Y. và cộng sự (tháng 12-2002) đã thành công trong việc sử dụng màng có thể phân hủy chứa 10% (hay nhiều hơn) polyolefine hay sáp dầu hỏa có khối lượng phân tử trung bình từ 300 – 10000 và các loại phân, cùng một chất hoạt động bề mặt để làm thành phân nhả chậm. Polyolefine được sử dụng trong nghiên cứu này là polyethylene, polypropylene, polybutene, butene-ethylene copolymer, ethylene-propylene copolymer, butene-propylene copolymer. Sáp dầu hỏa:
Paraffin, microcrystalline, petrolatum. Phân sử dụng là urea, NH4NO3, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)2SO4, NH4Cl, NaNO3, KCl, KNO3, K2SO4,…
Chất hoạt động bề mặt như polyoxyethylene alkylester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenol ether.
16 - Năm 2002, Yao G. đã oxi hóa và amine phân dưới 150% lignin kiềm (chứa 33%
ammonia) thành phân urea nhả chậm.
- Tháng 1-2004 Bagdasarov V. R. và cộng sự sử dụng zeolite và ammonium nitrate hay urea để điều chế phân nhả chậm. Phân này chứa 79 – 94% ammonium nitrate hay urea, 6 – 24% zeolite và một lượng nhỏ khoáng vi lượng dưới dạng muối.
- Du C. và cộng sự (tháng 1 – 2004) nghiên cứu thành công phân N, P, K nhả chậm trên những chất mang như methacrylic acid, PAM, PVA, polyethyleneglycol hay từ chitosan thiên nhiên và dẫn xuất, pectin, tinh bột và dẫn xuất, cellulose và dẫn xuất hay hỗn hợp của hơn một chấm mang cùng những chất tạo liên kết ngang như formaldehyde, ethylenediamine, glutaraldehyde, bõa hay ZnO. Phân nền sử dụng là phân đơn hay hỗn hợp N, P, K và phân vi lượng.
- Phân P hay K nhả chậm được Rohwer G. (5-2004) điều chế trên nền zeolite.
Quặng thô zeolite được nghiền nhỏ và trộn với nước và phân P hay K.
- Năm 2004 zhan F. và cộng sự đã tổng hợp thành công polymer siêu hấp thụ đồng thời mang phân P nhả chậm. Sản phẩm được điều chế từ phản ứng ester hóa của PVA (polyvinylalcol) với H3PO4 (acid phosphoric). Sản phẩm thu được chưa 31.2% P2O5.
- Ngoài ra còn nhiều bài báo và patent công bố về những thành công trong nghiên cứu về phân nhả chậm trong nhiều năm qua.
1.2.5.2. Tình hình ở Việt Nam.
Ở Việt Nam hiện nay đã được quan tâm và nghiên cứu nhưng vẫn chưa thật sự nhiều. Tuy nhiên cũng có một số công trình nghiên cứu phân nhả chậm khá thành công như sau:
- Theo Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 3 năm 2005, hai nhà khoa học Phạm Hữu Lý và Đỗ Bích Thành đã nghiên cứu đước phân urea nhả chậm với polymer nền gelatin, urea và ammonium bicromate theo tỉ lệ xác định bằng hai phương pháp: phương pháp cán trộn cơ học và phương pháp dung dịch. Sản phẩm thu được có polymer nền là một loại polymer động vật dễ bị phân húy sinh học và không gây ô nhiễm môi trường. Sản phẩm ngâm trong nước sau 24 giờ ở nhiệt đọ 30oC thì N nhả ra là 11.7 - 14.1% (tùy theo phương pháp) trên tổng hàm lượng N có trong phân. [7]
17 - Theo tạp chí khoa học và công nghệ số 4 năm 2005, Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng lưu giữ phân bón của polymer siêu hấp thụ nước trong môi trường đất. Polymer được tổng hợp từ acid acrylic, ethyleneglycol dimethacrylate, (NH4)2S2O8, NaOH, sorbitol monooleate (span 80) ethylcellulose và các loại dung môi. Polymer này ngoài khả năng giữ lớn (hơn 100g nước/ 1g vật liệu khô) còn lưu giữ rất hiệu quả các loại phân bón, đặc biệt là phân vi lượng.
[8]
- Theo tạp chí Hóa học, T.47 (4A),Tr. 601-605, 2009, Nguyễn Cửu Khoa và cộng sự đã nghiên cứu điều chế phân NPK 16-16-8 nhả chậm trên nên tinh bột biến tính. Màng bao bọc phân có cấu trúc là các mạch polymer của tinh bột ghép với nhau thông qua cầu nối –CH2- của formaldehyde với nhóm hydroxyl của tinh bột và các hạt phân sẽ nằm trong các lỗ xốp của màng tổng hợp. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân NPK 16-16-8 nhả chậm trong nước: 40.95%K2O, 33.65%N va 31.37%P2O5 sau 5 giờ. Hàm lượng các chất nhả nhanh trong tuần đầu và hết sau 3 tuần sử dụng. Giúp nâng cao hiệu quả hấp thụ chất dinh dưỡng có trong đất của cây cải ngọt, làm cây phát triển tốt hơn. [9]
- Năm 2012, luận văn thạc sĩ của Dương Thị Bé Thi, Nghiên cứu chế tạo màng trên cơ sở tinh bột & PVA cho phân bón NPK nhả chậm. Kết quả thu được đối với màng tinh bột/PVA: có khả năng tan chậm trong nước trong 45 ngày và đạt kết quả đạm nhả 64,13%, phân lân nhả 73,34% và phân kali nhả 74,77% trong 45 ngày. Đối với màng tinh bột/Chitosan: Sau 30 ngày lượng phân nhả ra môi trường là 67,59% với hiệu suất bao là 76,58%. [10]
- Theo tạp chí Khoa học và Công nghệ số 6 năm 2014, Nguyễn Văn Mạnh và các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo PBNC trên cơ sở khoáng sét và tinh bột biến tính.
Tinh bột sắn được biến tính bởi dung dịch nước Javen trong các điều kiện thời gian khác nhau trong môi trường trung tính. Mức độ oxy hóa của tinh bột được xác định bằng chỉ số cacbonyl và khối lượng phân tử. Sau đó, tinh bột biến tính được trộn hợp với phân ure, bentonit trước khi tạo viên. Tốc độ rã và hàm lượng dinh dưỡng của sản phẩm đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng mẫu tinh bột biến tính sau 7 giờ cho khả năng kết dính tốt nhất, hàm lượng tinh bột tối ưu cho thành phần phân nhả chậm là 30% khối lượng so với khoáng sét. [11]
18 Tuy nhiên các loại sản phẩm được nghiên cứu ở Việt Nam đều có những hạn chế như: thời gian nhả chậm của phân còn ngắn, chưa đáp ứng được với những cây trồng dài ngày và chưa kiểm soát được thời gian nhả chậm
Trong khuôn khổ bài báo cáo này, chúng em đề cập đến việc điều chế phân bón NPK nhả chậm kết hợp silica.