Thứ tư, Ngày 02/08/2023 11:23

GIÁ THỂ SAU TRỒNG NẤM - CÁC ỨNG DỤNG BỀN VỮNG VỚI MÔI TRƯỜNG

Giá thể sau trồng nấm (spent mushroom substrate - SMS) là chất hữu cơ được tạo ra sau thời kỳ thu hoạch quả thể nấm. SMS chứa một lượng đáng kể các chất hữu cơ còn sót lại như lignocellulose và protein, sợi nấm và các chất chuyển hóa (Zhang & Sun, 2014). Xu hướng sản xuất nấm ngày càng tăng và khoảng 5 triệu tấn SMS được tạo ra dưới dạng chất thải rắn hàng năm. Phần lớn SMS được xử lý bằng cách rải trên đất nông nghiệp dưới dạng phân bón hoặc đốt. SMS nếu không được xử lý đúng cách kịp thời sẽ tích tụ và thối rữa, gây ô nhiễm môi trường và tăng nguy cơ ô nhiễm bởi các vi sinh vật không mong muốn trong quá trình nuôi trồng nấm. Vì vậy việc xử lý giá thể sau trồng nấm đang là thách thức lớn đối với ngành sản xuất nấm. Liên quan đến mối quan tâm này, các nhà nghiên cứu và ngành công nghiệp nấm vẫn đang tìm kiếm ứng dụng tiềm năng SMS với chi phí thấp, ít gây ô nhiễm môi trường như làm thức ăn chăn nuôi, phân bón, sản xuất năng lượng và xử lý nước thải.

1. Ứng dụng giá thể nấm sau thu hoạch làm thức ăn chăn nuôi

Một số loại sinh khối lignocellulose như rơm lúa, rơm lúa mì và rơm lúa mạch đã được sử dụng làm nguyên liệu thức ăn cho động vật nhai lại có chứa lượng chất dinh dưỡng cao. Gia súc có khả năng ăn trực tiếp rơm rạ tươi, tuy nhiên trong rơm rạ tươi có hàm lượng silica khó bị tiêu hóa. Do đó, việc sử dụng rơm rạ trực tiếp làm thức ăn cho động vật nhai lại bị hạn chế do tỷ lệ tiêu hóa thấp. SMS chứa những thành phần thiết yếu bao gồm, chất xơ không tiêu hóa trong dung dịch trung tính (Neutral Detergent Fiber), chất xơ không tiêu hóa trong axit (Axit Detergent Fiber), lignin, tro, cellulose, hemicellulose và protein có thể được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi mà động vật nhai lại có thể dễ tiêu hóa. SMS có khả năng phân hủy trong dạ cỏ cao hơn nhiều và lượng NDF thấp, phù hợp làm thức ăn bổ sung cho động vật nhai lại.

Fazeli & cs. (2014) phát hiện ra rằng SMS từ các loài nấm khác nhau phù hợp để sử dụng làm nguyên liệu thức ăn cho động vật nhai lại vì chúng chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu tương tự như thức ăn viên thương mại dành cho động vật. Ví dụ, SMS có polysaccharid, vitamin và một số nguyên tố vi lượng như sắt (Fe), canxi (Ca), kẽm (Zn) và magie (Mg) nên thích ứng với vật nuôi. Hàm lượng axit amin và protein đóng vai trò quyết định trong khẩu phần ăn của động vật nhai lại. Kết quả của Park & cs. (2012) cho thấy rằng việc bổ sung SMS vào chế độ ăn của nai sừng tấm đã tăng cường tình trạng sinh lý của nai sừng tấm trong quá trình tăng trưởng. SMS làm từ rơm của P. florida có giá trị phân hủy cao hơn so với P. sajor-caju, khiến nó khả thi khi được sử dụng làm nguyên liệu cho động vật nhai lại. SMS làm từ giá thể ngô + rơm của P. ostreatus đã cải thiện thành hiệu suất tăng trưởng của cừu mà không có tác động tiêu cực đến đặc điểm thân thịt (Galaviz-Rodriguez & cs., 2010). Theo báo cáo của Ayala & cs. (2011), SMS từ loài A. bisporus có hoạt tính phân giải chất xơ cao, có thể làm tăng sự thoái hóa thức ăn thô xanh cho gia súc nhai lại.

2. Ứng dụng giá thể nấm sau thu hoạch làm phân bón

SMS chứa đủ chất dinh dưỡng và các vật liệu không độc hại đối với sự phát triển của cây trồng nên có thể sử dụng làm phân bón sinh học (Sendi & cs. 2013). Các thành phần chính của SMS để sử dụng làm phân bón là canxi, nitơ, tro và protein. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tính khả thi của SMS trong ứng dụng một mình hoặc kết hợp với các vật liệu khác làm phân bón. Việc tái sử dụng SMS để cải tạo đất rất được quan tâm vì nó rất giàu nitơ. SMS có thể thay đổi cấu trúc đất để ngăn chặn quá trình vận chuyển thuốc trừ sâu hoặc hạn chế cho chúng phát tán (Álvarez-Martín & cs., 2016). Theo nghiên cứu của Gao & cs. (2015), SMS từ Lentinus edodes là chất thay thế phù hợp cho lớp phủ dựa trên các đặc tính hóa lý và hoạt tính sinh học đối với sự phân hủy thuốc trừ sâu. SMS rất giàu chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng, trong đó phospho là chất dinh dưỡng chính cho sự sinh trưởng của cây trồng nên việc ứng dụng SMS trong việc cải tạo kết cấu đất có thể đóng vai trò là chất phụ gia phospho cho đất tăng hiệu quả phân bón sinh học cho cây trồng.

Nhiều nghiên cứu đã sử dụng SMS để trồng các loại cây trồng như dứa, cà chua và rau xà lách. Nghiên cứu của Meng & cs. (2018) đã phát hiện ra rằng việc bổ sung phân lợn vào SMS có thể làm tăng hàm lượng dinh dưỡng gồm N, P và K giúp cho SMS phù hợp để sử dụng làm phân bón. SMS được xử lý trước bằng kiềm có thể tăng cường quá trình đường hóa bằng enzyme để sản xuất phân bón sinh học. Theo báo cáo của Álvarez-Martín & cs. (2016), tất cả các cây trồng trên đất được xử lý bằng SMS từ A. bisporusPleurotus spp. cho thấy sự khác biệt đáng kể trong năng suất. SMS được xử lý đất có thể nâng cao năng suất cây trồng so với đất không được xử lý bằng SMS. Zhang & cs. (2012) đã thu cà chua và dưa chuột đạt năng suất cao trong đất được xử lý bằng SMS so với đất không được xử lý bằng SMS. Điều này chứng tỏ SMS có tác động tích cực đến sự sinh trưởng của cây trồng. Ngoài ra, SMS còn được sử dụng thay thế phân khoáng. Năng suất hạt ngô xử lý vi lượng bằng SMS cao hơn 11,5% so với ngô không xử lý. Phát hiện này cho thấy SMS có tiềm năng sử dụng làm phân bón vi lượng. Ngoài ra, SMS có thể được chuyển đổi thành phân vi lượng nhờ quá trình hấp thụ sinh học giúp cải thiện cấu trúc, chất lượng và khả năng hấp thụ của đất (Tuhy & cs., 2015). SMS có thể được tích hợp bằng cách sử dụng các công thức và phương pháp mới với các ưu điểm như giảm chi phí sản xuất và giảm thiểu tác động môi trường.

3. Ứng dụng giá thể nấm sau thu hoạch trong sản xuất năng lượng

Sinh khối nông-công nghiệp (lignocellulose) phong phú, có thể tái tạo và cung cấp nguồn tài nguyên trong sản xuất năng lượng sinh học. Việc sử dụng SMS để sản xuất năng lượng cung cấp một giải pháp bền vững để chuyển SMS từ bãi rác tạo ra lượng khí thải axit tối thiểu (NOx, SOx và HCl). Việc sử dụng SMS trong sản xuất cồn sinh học là một giải pháp tiềm năng giúp giảm thiểu các vấn đề môi trường phát sinh của ngành công nghiệp nấm. SMS có ít lignin hơn do quá trình phân hủy trong quá trình sản xuất nấm, đây là một lợi thế cho sản xuất năng lượng. SMS có khả năng phân hủy cao và quá trình đồng tiêu hóa SMS với rơm lúa mì rất hiệu quả để tăng cường sản xuất khí metan (Lin & cs., 2014). Ngoài ra, hydro có thể được sản xuất từ SMS bằng cách sử dụng Clostridium thermocellum để phân hủy lignin (Lin & cs., 2016). Theo báo cáo của Wu & cs. (2013), SMS chứa hàm lượng đường khử cao và có thể hoạt động như một nguồn carbon tiềm năng.

Trong khi đó, một số yếu tố quan trọng cần được xem xét để sản xuất năng lượng bằng SMS: (1) loại sinh khối có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất sản xuất năng lượng, (2) loài nấm có ảnh hưởng đến tỷ lệ lignocellulose và đường trong sinh khối (3) tỷ lệ sinh khối và SMS tối ưu để nâng cao tốc độ sản xuất (4) đồng tiêu hóa SMS với khối lượng sinh học lignocellulose phù hợp để tăng hiệu suất sản xuất năng lượng.

4. Ứng dụng giá thể nấm sau thu hoạch trong xử lý nước thải

Theo báo cáo của một số nghiên cứu, SMS được sử dụng như một vật liệu hiệu quả để xử lý các chất ô nhiễm khác nhau từ nước thải. Ví dụ, để loại bỏ nitơ từ nước thải, SMS là nguồn carbon đầy hứa hẹn do các đặc tính hiệu quả của nó. Theo Yang & cs. (2017), bằng cách bổ sung SMS, việc loại bỏ nitơ đã được tăng cường từ 46,9 lên 87,8%. Nghiên cứu của Karas & cs. (2016), giá thể của P. ostreatus có hiệu quả trong việc loại bỏ ortho-phenylphenol và imazalil khỏi nước thải của nhà máy đóng gói trái cây.

Nghiên cứu của Jin & cs. (2018) đã sử dụng SMS từ Pleurotus ostreatus để loại bỏ Cd (II) khỏi nước thải tổng hợp. Họ phát hiện ra rằng khả năng hấp phụ sinh học phụ thuộc vào giá trị pH, nồng độ ban đầu của Cd(II) và nhiệt độ. Tóm lại, dung lượng hấp phụ maximum là 100 mg/g theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Trong một nghiên cứu khác, SMS từ Auricularia auricular được sửa đổi bằng cetyltrimethyl ammonium bromide và cố định bằng natri alginate đã được sử dụng như một phương pháp mới để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước thải công nghiệp. Ngoài ra, SMS của A. bisporus đã hoạt động thành công như chất hấp thụ sinh học trong loại bỏ các kim loại nặng như cadmium (Cd) và thủy ngân (Pb). Ngoài ra, SMS có tiềm năng được sử dụng làm chất hấp phụ để loại bỏ nước thải dạng xanh metylen có chứa thuốc nhuộm cationic (Yan & cs., 2013). Nakajima & cs. (2018) đã chiết xuất các enzyme hoạt tính từ SMS như cellulases, β-glucosidase, dextranase, amylase và laccase. Họ phát hiện ra rằng Pleurotus sp. có khả năng khử màu cao nhất trong số các loại nấm được thử nghiệm.

Nguồn tham khảo

Bài viết này chúng tôi tổng hợp từ bài báo “Environmentally sustainable applications of agro-based spent mushroom substrate (SMS): an overview” năm 2018 của tác giả Shahabaldin Rezania & cs., tạp chí Material Cycles and Waste Management 20 (3):1383–1396.

Link nguồn tham khảo: https://link.springer.com/article/10.1007/s10163-018-0739-0

Nguyễn Hồng Ngọc - Viện Nghiên cứu và Phát triển Nấm ăn, nấm dược liệu

Lượt xem: 1797

Đa phương tiện

Xem thêm

Liên kết website

Khách online: 3

Trong ngày: 2

Lượt truy cập: 24056