Những ích Lợi Chưa Biết Từ Rơm Rạ

PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh là một trong hai tác giả đoạt Giải thưởng Tạ Quảng Bửu năm 2016 với công trình “Nghiên cứu sự giải phóng kali đi kèm với quá trình hòa tan phytolith trong rơm rạ”.

Là nhà khoa học chuyên nghiên cứu về các vấn đề môi trường, PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh nhận thấy trong những năm gần đây, tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng ở những khu vực ven đô thị gia tăng đáng kể. Việc đốt loại sinh khối “dư thừa” này đã và đang gây ra những vấn đề môi trường như khói bụi, lãng phí năng lượng và ảnh hưởng đến khu hệ vi sinh vật đất. Tuy nhiên, có nên dừng việc đốt rơm rạ và liệu có giải pháp nào thay thế cho việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng hay không vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp. Bên cạnh đó, việc xuất khẩu rơm rạ (chứa lượng rất lớn kali và các chất dinh dưỡng khác) có thể gây tổn thất kinh tế cho người dân khi họ phải tái đầu tư một lượng phân bón nhiều hơn cho cây trồng. “Nguyên nhân của sự “lúng túng” trong việc tìm ra giải pháp xử lý rơm rạ là do chúng ta chưa hiểu hết đặc điểm, thành phần của rơm rạ và qua đó cũng chưa thấy được hết giá trị và ý nghĩa môi trường của loại phụ phẩm nông nghiệp này. Đây chính là động cơ thúc đẩy nhóm chúng tôi tiến hành nghiên cứu này”, PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh chia sẻ.

PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh cho biết, cây lúa trong quá trình sinh trưởng và phát triển có nhu cầu rất lớn về kali. Nguyên tố này được hấp thụ và tích lũy chủ yếu trong các mô bào thân cây và lá lúa. Sau khi thu hoạch, kali nằm lại trong phần rơm rạ. Tuy nhiên, hiện có rất ít thông tin nghiên cứu về dạng tồn tại cũng như khả năng tái sử dụng lượng kali này. Trong suốt bốn năm (từ 2011 đến 2014), PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh cùng các cộng sự đã mày mò, giải đáp những “bí mật” ẩn giấu đằng sau cây lúa và rơm rạ. Nghiên cứu của PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh cùng các cộng sự đã cung cấp thêm những thông tin chuyên sâu về thành phần và đặc tính của rơm rạ, là cơ sở khoa học cho các biện pháp quản lý và tận dụng tối đa lợi ích mang lại từ nguồn “tài nguyên” rơm rạ vô cùng dồi dào ở nước ta. Cụ thể, trong thân lúa là một hệ thống khung xương được hình thành bởi quá trình kết tủa silic trên các vách tế bào mô cây, và cấu trúc này được gọi là phytolith. Phát hiện này cho phép nhận định chính xác hơn về vai trò của khung xương phytolith như là nhân tố quan trọng nhất góp phần vào độ bền vững của thân cây lúa. Nhóm nghiên cứu cũng đã tính toán được tốc độ giải phóng của các nguyên tố khoáng khi rơm rạ bị đốt và bón trả lại cho đất, đặc biệt là mối quan hệ giữa sự hòa tan phá hủy cấu trúc phytolith trong rơm rạ và sự giải phóng kali. Kết quả nghiên cứu tìm ra được nhiệt độ phân hủy rơm rạ tối ưu nhất là 600oC, khi đó phytolith trong tro rơm rạ sẽ hòa tan nhanh nhất để giải phóng các khoáng chất dinh dưỡng bổ sung cho đất và cung cấp cho cây trồng. Nghiên cứu này cũng gợi ý về khả năng tách chiết kali từ rơm rạ để sản xuất phân bón. Phân kali là loại phân bón chúng ta đang phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài, vì vậy việc tách chiết và tái sử dụng sẽ đem lại hiệu quả to lớn cho người dân.

Với những kết quả này, mong muốn lớn nhất hiện tại của nhóm nghiên cứu là cảnh tỉnh việc xuất khẩu rơm rạ hoặc lấy đi sử dụng cho các mục đích khác vì đây có thể là vấn đề “lợi bất cập hại”. Lợi ích người dân thu được từ bán rơm rạ có thể nhỏ hơn rất nhiều so với thiệt hại khi mất đi lợi ích ẩn chứa trong rơm rạ (đó là các chất dinh dưỡng). Do đó, lấy rơm rạ khỏi đồng ruộng có thể dẫn đến hậu quả người nông dân phải trả giá bằng việc tăng cường đầu tư phân bón hóa học để duy trì năng suất. “Tác động của việc không hoàn trả lại rơm rạ cho đồng ruộng khó có thể nhận ra trong ngày một ngày hai, nhưng sẽ cần rất nhiều thời gian để khắc phục hậu quả. Bài toán “lợi nhuận từ xuất khẩu rơm” và “thiệt hại mùa màng do không trả rơm lại đồng ruộng” cần đến sự quan tâm vào cuộc sâu sát hơn của các nhà khoa học, các tổ chức xã hội”, PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh nhấn mạnh.

Đánh giá về công trình của PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh, GS, TS Đinh Dũng, Phó Chủ tịch Hội đồng Giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2016 nhận xét, đây là công trình nghiên cứu mang tính đặc thù cao, xuất sắc về mặt khoa học và cả ứng dụng. Kết quả nghiên cứu đã đề xuất ra quy trình xử lý rơm rạ, tránh ô nhiễm môi trường và tăng độ phì cho đất trồng trọt, có thể áp dụng được trên quy mô đại trà tại các vùng đồng bằng trồng lúa.

Chia sẻ về dự định của mình, PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh cho biết, hiện nay anh đang tập trung nghiên cứu về ảnh hưởng của phytolith đến sự cố định các-bon trong môi trường đất. Đây là một trong những hướng nghiên cứu mới, có tính toàn cầu và đang được cộng đồng khoa học thế giới quan tâm. Tuy nhiên, với những trang thiết bị hiện có tại các phòng thí nghiệm trực thuộc Khoa Môi trường (Trường đại học Khoa học tự nhiên) thì việc phát triển nội dung nghiên cứu này là rất khó khăn. Cho nên, sắp tới nhóm nghiên cứu sẽ tăng cường hợp tác với các bạn đồng nghiệp ở các phòng thí nghiệm khác trong và ngoài trường, cũng như tận dụng mối quan hệ với các đồng nghiệp từ các nước phát triển (Đức, Anh và Hoa Kỳ) để phát triển hướng nghiên cứu này.

Trẻ và đầy nhiệt huyết, PGS, TS Nguyễn Ngọc Minh cho rằng, việc nghiên cứu, sáng tạo ra những thành tựu khoa học phục vụ đời sống là trách nhiệm và nghĩa vụ các nhà khoa học: “Nghiên cứu của tôi sẽ không có gì khác ngoài việc hướng đến những tìm tòi, khám phá giúp ích cho người dân cải thiện cuộc sống, xây dựng một môi trường sống trong lành hơn, một nền nông nghiệp bền vững và nhiều triển vọng hơn”.