Phân giải lông gia cầm bằng vi sinh vật

Hoạt động của các cơ sở giết mổ gia cầm thường gây ô nhiễm, tạo mùi rất khó chịu. Trong khi phế phẩm của công nghiệp chế biến gia cầm – lông gà – với khối lượng lên đến hàng nghìn tấn/năm, không phải là thứ vô dụng.

Lông gà chứa hàm lượng protein rất cao nên có thể tận dụng làm nguồn bổ sung protein cho thức ăn chăn nuôi hoặc làm phân bón cho cây trồng.

Tuy vậy, keratin từ lông gà vốn là protein có cấu trúc dạng sợi, có độ bền cơ học cao và rất khó phân hủy tự nhiên; nếu không có phương pháp phù hợp mà chỉ trực tiếp chôn xuống đất thì lâu dần sẽ tạo ra môi trường vi khuẩn độc hại và bốc mùi.

TS Tạ Ngọc Ly cho biết, keratin không tan trong nước và không bị phân hủy bởi các protease thông thường nhưng keratin có thể bị phân hủy bởi các chủng vi khuẩn xạ khuẩn và nấm có khả năng sinh tổng hợp keratinase.

Sử dụng các chủng vi khuẩn có hoạt tính keratinase cao để thủy phân lông vũ có thể là câu trả lời hợp lý.

Bắt tay thực hiện, TS Ly đã nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy lông gà, xác định một số đặc điểm sinh học cũng như hoạt tính sinh enzyme keratinase và protease.

Từ các mẫu đất, lông và nước thu được tại nơi giết mổ gia cầm chợ Hòa Khánh, nhóm nghiên cứu đã phân lập được 14 chủng vi khuẩn. Trong đó, chọn lọc được 4 chủng vi khuẩn có khả năng sinh keratinase cao, đạt hiệu suất phân hủy trên 70% sau bốn ngày nuôi cấy.

Từ kết quả này, TS Tạ Ngọc Ly và các đồng nghiệp của mình tiếp tục tạo ra chế phẩm dịch thủy phân lông gà như là nguồn phân bón hữu cơ cho cây trồng.

Sau khi bón phân thử nghiệm, kết quả cho thấy cây rau muống được bón dịch thủy phân lông gà bằng vi sinh phát triển tốt, tăng 183,97% (khối lượng tươi) và 105,88% (chiều cao) so với cây mẫu đối chứng. So với đối chứng cây bón phân thương phẩm tăng 216,03% (khối lượng) và 108,17% (chiều cao).

Theo nhóm nghiên cứu, hiện tại vẫn chưa có nghiên cứu nào về sản xuất phân bón sinh học từ lông gà thải cũng như chưa có sản phẩm phân bón sinh học từ lông gà trên thị trường. Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ sinh học từ lông gà thải nhằm ngăn ngừa ô nhiễm trong hoạt động giết mổ gia cầm sẽ là một hướng đi đầy tiềm năng.

20 ngày để biến lông gia cầm thành phân bón

Khi đã có được nguyên liệu là lông gia cầm, nhóm tiến hành lựa chọn cơ chất phù hợp với quá trình ủ lên men lông gà gồm cám gạo, tro trấu, mùn dừa, bột mì, bột ngô… Tiếp đó, nhóm tiến hành tối ưu hóa hoạt động ủ phân này với hai thông số là lượng vôi bổ sung và độ ẩm. Lượng vôi bổ sung vào sẽ giúp điều chỉnh pH của khối ủ và giúp diệt một phần vi sinh vật có hại trong lông gà.

Để ủ lông gà, TS Ly và các đồng nghiệp đã thiết kế một chiếc thùng kết hợp trống xoay với lưới sàng, trống được cố định trong một khung và bên dưới có một lưới.

Nhóm sẽ tạo một lớp đệm nuôi cấy vi sinh vật là Bacilus subtilis và Streptomyces sp, hai chủng có hoạt lực keratinase cao mà nhóm đã rút ra được từ nghiên cứu trước đó. Sau năm ngày ủ, nấm mốc phát triển rất mạnh, đặc kín phân, nhiệt độ khối ủ rất cao.

Sau 14 ngày, phần cánh lông đã phân hủy, còn lại phần ống lông. Sau 20 ngày, hầu hết lông đã phân hủy, nhóm nghiên cứu thu được sản phẩm là phân hữu cơ sinh học đen sậm, mịn, hơi dính ướt hơn so với phân bón thông thường.

Phân sẽ đi qua lưới sàng, phần nào lọt qua lưới sàng xuống phía dưới thì phần đó đã phân hủy và có thể thu thập, sử dụng vào việc bón cây. Những phần còn lại nằm ở trên lưới thì nhóm nghiên cứu sẽ bỏ lại vào thùng để nó tiếp tục lên men.

Để tối ưu hóa quá trình ủ trộn, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm với nhiều công thức khác nhau và nhận thấy tỷ lệ cám gạo 20%, tro trấu 5%, mùn dừa 25%, lông gà 50% đạt được hiệu quả xử lý cao nhất. Công thức này còn cho hàm lượng carbon nitro phù hợp với chỉ tiêu chất lượng của phân bón tiêu chuẩn Việt Nam, cũng như cho hàm lượng vi sinh vật cao nhất.

Để tìm hiểu hiệu quả sử dụng trên một số loại cây trồng thông dụng, nhóm đã lựa chọn khảo sát trên cây cải. Kết quả cho thấy, so sánh với nhóm đối chứng là cây không bón phân và cây bón phân sinh học mua trên thị trường thì phân sản xuất từ lông gà thải cho thấy lượng chiều cao, số lá, chiều dài rễ tốt hơn hẳn, tương đương gấp 1,6 lần so với không bón phân và 1,2 lần so với phân đối chứng và tăng năng suất thực tế của sản lượng cây trồng lên 30 đến 50%.

Với công thức ủ lông gà thải tối ưu, quy trình đơn giản và nhanh, không tạo mùi hôi, chất lượng phân ủ tốt, TS Ly cho biết, anh mong kết quả nghiên cứu sẽ được chuyển giao cho các hộ nông dân hoặc các hợp tác xã sản xuất ở quy mô lớn hơn.