Phân bón nano cho cây trồng - Khát vọng về một nền nông nghiệp sạch

Chính vì thế, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành một nghiên cứu khoa học về vấn đề này nhằm đưa ra các giải pháp tích cực cho sản xuất nông nghiệp. Đề tài có tên "Phát triển vật liệu nano tích hợp cho cây trồng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu". Chủ nhiệm dự án này là TS. Hà Phương Thư, Trưởng phòng Vật liệu nano y sinh, Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam).

TS. Hà Phương Thư trình bày kết quả nghiên cứu về phân bón nano tại 1 hội nghị khoa học.

TS. Thư đã có nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực Công nghệ nano ứng dụng trong Y-Sinh-Nông. Để thực hiện dự án này, chị đã liên kết với HTX Nông nghiệp Trường Xuân-Evergreen Agricoop Giao Thủy (Nam Định) để thử nghiệm các sản phẩm nano phục vụ trong nông nghiệp sau khi nghiên cứu thành công quy trình sản xuất phân bón nano tích hợp. HTX Nông nghiệp Trường Xuân do kỹ sư Trần Hữu Chung làm Chủ tịch HĐQT có diện tích 10ha, hiện đang hoạt động với đội ngũ kỹ sư, cán bộ quản lý, công nhân lao động hơn 20 người sẵn sàng cung ứng cho các nhiệm vụ của dự án.

Trao đổi về dự án này, TS. Hà Phương Thư cho biết: Chúng tôi sẽ phát triển một số loại sản phẩm nano tích hợp với nhiều tính năng. Trước hết, các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (N, P, K,...) được đưa vào trong các cấu trúc nano xốp của hydroxyapatite. Nhờ các cấu trúc nano này, dưỡng chất sẽ có khả năng giải phóng một cách từ từ và đảm bảo cho cây trồng sử dụng trong suốt quá trình sinh trưởng. Các thành phần trong vật liệu nano nhả chậm khi có nước sẽ tương tác với nhau và tan vào nước với một lượng nhỏ được kiểm soát. Sau khi lượng nhỏ này được cây hấp thu, một phần phân nano khác mới tiếp tục được giải phóng ra nhằm duy trì mật độ các hạt nano với nồng độ tương đương, tránh  được hiện tượng rửa trôi.

TS. Hà Phương Thư tại phòng thí nghiệm ở Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

Các nguyên tố vi lượng được tổng hợp dưới dạng dung dịch nano nguyên tố hoặc oxit (Fe, Cu, Ag, Zn, Co...) sẽ được đưa lên bề mặt của cấu trúc nano xốp bằng phương pháp phun phủ, sau đó bao gói bằng lớp vỏ là các polime có nguồn gốc tự nhiên. 

Ưu điểm quan trọng tiếp theo của hệ sản phẩm tích hợp này là chúng giúp cây trồng hấp thu các dưỡng chất vi lượng tốt hơn so với phân bón thông thường. Nguyên nhân là ở kích thước nano, tương đương với kích thước các mao quản trong rễ, thân, lá cây, các dưỡng chất sẽ dễ dàng đi vào các mao quản và đến các vị trí cần thiết cho cây sử dụng. Thêm vào đó, các polime tự nhiên được sử dụng đa số có khả năng trương nở và giữ nước tốt, do đó, sản phẩm phân bón nano tích hợp vừa cung cấp dưỡng chất vừa có thể duy trì độ ẩm thích hợp cho cây trồng sinh trưởng. Đặc điểm này đặc biệt thích hợp để giải quyết vấn đề hạn hán đang xảy ra ngày càng nghiêm trọng trên nhiều địa phương ở nước ta. 

Các sản phẩm vật liệu nano tích hợp sẽ được chế tạo từ những vật liệu thực sự thân thiện với môi trường. Thành phần vô cơ là hydroxyapatit. Thành phần hữu cơ là các loại polime thiên nhiên được chiết tách từ các phế phụ phẩm trong nông nghiệp hay công nghiệp thực phẩm như xenlulozơ, alginat hay chitosan. Các polime này đều có khả năng phân hủy sinh học, ngoài ra còn có một số hoạt tính sinh học đáng quan tâm như kháng khuẩn, kháng nấm… có thể giúp giảm thiểu một số loại sâu bệnh trên cây trồng. Sử dụng những vật liệu này để sản xuất phân bón sẽ góp phần đáng kể để bảo vệ môi trường.

Một lợi thế nữa là Viện Khoa học Vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đang sở hữu thiết bị đo huỳnh quang tia X VietSpace 5008P, có thể phối hợp rất tốt trong việc xác định nhanh, đồng thời hàm lượng các nguyên tố đa lượng, trung lượng và vi lượng, từ đó có thể xây dựng được tiêu chuẩn cơ sở cho dưỡng chất nano tích hợp.

Với những ưu điểm như trên, nhóm tác giả đề xuất thực hiện nghiên cứu phát triển sản phẩm cũng như xây dựng kế hoạch thương mại hóa sản phẩm nghiên cứu để có thể đưa phân bón nano đến với người nông dân, hướng tới một nền nông nghiệp phát triển bền vững.