Xem mẫu
- øng dông n¨ng l-îng nguyªn tö cho ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi
C¸C CHÕ PHÈM C«NG NGHÖ BøC X¹ PHôC Vô N«NG NGHIÖP
TS. NguyÔn Quèc HiÕn
Trung t©m Nghiªn Cøu vµ TriÓn Khai C«ng nghÖ Bøc x¹
I. Më ®Çu
C«ng nghÖ bøc x¹ (CNBX) lµ lo¹i h×nh c«ng nghiÖp trong ®ã bøc x¹ ion
hãa ®-îc sö dông lµm nguån n¨ng l-îng trong c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. CNBX sö
dông tia gamma Co-60, dßng ®iÖn tö gia tèc vµ tia X (chuyÓn ®æi tõ dßng ®iÖn tö
gia tèc) ®ang ®-îc triÓn khai øng dông ë nhiÒu n-íc trªn thÕ giíi. HiÖn nay trªn
thÕ giíi cã h¬n 200 nguån chiÕu x¹ gamma Co-60 vµ kho¶ng h¬n 1.000 m¸y gia
tèc ®iÖn tö ho¹t ®éng cho môc ®Ých øng dông c«ng nghiÖp. Trong kho¶ng 30
n¨m qua, øng dông c«ng nghiÖp CNBX chñ yÕu trªn c¸c lÜnh vùc:
1. BiÕn tÝnh polyme nh- vËt liÖu c¸ch ®iÖn, mµng èng co nhiÖt, tiÒn l-u hãa
cao su chÕ t¹o vá (lèp) « t«, l-u hãa latex, vËt liÖu biÕn tÝnh polyme hãa
ghÐp,..
2. Khö trïng dông cô y tÕ, thanh trïng d-îc phÈm, mü phÈm,..
3. ChiÕu x¹ thùc phÈm
4. ChiÕu x¹ xö lý khÝ th¶i, n-íc th¶i.
Xö lý bøc x¹ ®ang ®-îc ®¸nh gi¸ lµ mét kü thuËt ®Æc thï thuËn lîi ®Ó chÕ
t¹o c¸c s¶n phÈm míi, s¶n phÈm cã gi¸ trÞ gia t¨ng (value added products). H¬n
n÷a CNBX lµ c«ng nghÖ th©n thiÖn víi m«i tr-êng vµ tiÕt kiÖm n¨ng l-îng.
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ¸p dông CNBX xö lý polyme tù nhiªn bao gåm
polysacarit biÓn (alginat, chitin/chitosan, caraginan), biÕn tÝnh xenluloze, tinh
bét,.. vµ c¸c dÉn xuÊt cña chóng ®Ó chÕ t¹o c¸c chÕ phÈm ®iÒu hßa t¨ng tr-ëng,
b¶o vÖ thùc vËt vµ gel tr-¬ng n-íc gi÷ Èm cho ®Êt ®-îc ®¸nh gi¸ lµ rÊt triÓn väng
øng dông qui m« lín. Xö lý bøc x¹ polysacarit víi môc ®Ých lµ ®iÒu chØnh gi¶m
khèi l-îng ph©n tö vµ chÕ t¹o oligosacarit. §èi víi c¸c dÉn xuÊt polysacarit th×
môc ®Ých chñ yÕu lµ kh©u m¹ch t¹o vËt liÖu hydrogel (vËt liÖu gel tr-¬ng n-íc).
Ngoµi ra polyme hãa ghÐp bøc x¹ biÕn tÝnh polysacarit vµ dÉn xuÊt cña chóng
víi c¸c lo¹i monome sÏ t¹o ra hµng lo¹t c¸c s¶n phÈm víi nhiÒu môc ®Ých øng
dông kh¸c nhau.
Polysacarit víi tr÷ l-îng trong tù nhiªn rÊt lín vµ cã kh¶ n¨ng t¸i t¹o.
HiÖn nay trõ xenluloze vµ c¸c dÉn xuÊt, s¶n l-îng khai th¸c hµng n¨m trªn thÕ
giíi ®èi víi alginat: 30.000 tÊn, chitin/chitosan: 10.000 tÊn, caraginan: 40.000
tÊn lµ nguån nguyªn liÖu dåi dµo vµ cã tiÒm n¨ng øng dông ®Ó xö lý bøc x¹ ë qui
m« c«ng nghiÖp.
Trong bµi nµy chóng t«i tr×nh bµy qui tr×nh chÕ t¹o chÊt t¨ng tr-ëng thùc
vËt tõ alginat rong biÓn, chÊt b¶o vÖ vµ kÝch kh¸ng bÖnh thùc vËt tõ chitosan vá
1
- øng dông n¨ng l-îng nguyªn tö cho ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi
t«m vµ gel tr-¬ng n-íc tõ tinh bét biÕn tÝnh ghÐp víi acrylic axÝt trªn c¬ së ¸p
dông CNBX.
II. C¸c chÕ phÈm c«ng nghÖ bøc x¹ phôc vô n«ng nghiÖp
1. ChÕ phÈm t¨ng tr-ëng thùc vËt tõ alginat rong biÓn
Rong biÓn n©u (Brown seaweed’Sargassum) lµ nguån nguyªn liÖu dåi dµo
vµ s½n cã ë n-íc ta, -íc tÝnh s¶n l-îng rong n©u hiÖn nay kho¶ng 30.000 tÊn
rong t-¬i/n¨m. Hµm l-îng alginat trong rong n©u kh« kho¶ng tõ 20-40%. S¶n
l-îng alginat trong rong n©u ë n-íc ta -íc tÝnh vµo kho¶ng 500 tÊn/n¨m. HiÖn
t¹i ë n-íc ta ch-a cã nhµ m¸y chiÕt t¸ch alginat tõ rong n©u qui m« c«ng nghiÖp
vµ nh- vËy nguån nguyªn liÖu rong n©u ch-a ®-îc sö dông hiÖu qu¶. øng dông
CNBX ®Ó chÕ t¹o chÊt t¨ng tr-ëng thùc vËt tõ alginat rong biÓn n©u nh»m ®ãng
gãp sö dông hiÖu qu¶ nguån nguyªn liÖu rong n©u vµ ®ãng gãp ph¸t triÓn nÒn
n«ng nghiÖp sinh th¸i bÒn v÷ng.
Quy tr×nh chÕ t¹o chÊt t¨ng tr-ëng thùc vËt T&D 4DD tõ alginat rong biÓn
n©u b»ng kü thuËt chiÕu x¹ nh- sau:
Rong biÓn n©u Ph¬i kh« Xay ChiÕt alginat (Na2CO3) ChiÕu
x¹ c¾t m¹ch alginat, Co-60 Xö lý sau chiÕu x¹ ChÊt t¨ng tr-ëng thùc vËt
oligoalginat,T&D 4DD (d¹ng dung dÞch)
T&D 4DD chÕ t¹o tõ alginat rong biÓn chiÕu x¹ ®-îc ®¸nh gi¸ lµ lo¹i ho¹t
chÊt t¨ng tr-ëng ®¬n h-íng, an toµn vµ hiÖu qu¶, ®¸p øng nhu cÇu s¶n xuÊt n«ng
phÈm s¹ch vµ ph¸t triÓn n«ng nghiÖp bÒn v÷ng. Sö dông phun l¸ chÊt T&D 4DD
víi ®é pha lo·ng tõ 1/500 - 1/1000 ®· lµm gia t¨ng n¨ng suÊt nhiÒu lo¹i c©y
trång nh- cµ rèt, nho, chÌ, cµ chua, hµnh, ®Ëu phéng,.. tõ 10-40%. ChÊt T&D
4DD ®· ®-îc Bé NN & PTNT cÊp giÊy phÐp sö dông trªn ®ång ruéng sè
88/2000/Q§-BNN-BVTV.
80
Carot
60
Taêng NS, %
Cheø
40
20
0
0 50 100 150 200
Noàng ñoä, ppm
H×nh 1: HiÖu øng t¨ng tr-ëng cña T&D 4DD trªn c©y chÌ vµ cµrèt
2
- øng dông n¨ng l-îng nguyªn tö cho ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi
2. ChÕ phÈm b¶o vÖ thùc vËt tõ chitosan vá t«m (fungicide)
Cã mét l-îng lín vá, ®Çu t«m ®-îc th¶i ra tõ c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn h¶i
s¶n ë n-íc ta, -íc tÝnh hµng chôc ngµn tÊn/n¨m. Trong ®ã hµm l-îng
chitin/chitosan vµo kho¶ng 5-7% (tÝnh theo vá t-¬i). Nh- vËy n-íc ta mçi n¨m
cã s¶n l-îng chitin/chitosan kho¶ng h¬n 1.000 tÊn/n¨m, còng ®-îc ®¸nh gi¸ lµ
nguån nguyªn liÖu dåi dµo vµ s½n cã. HiÖn t¹i ë n-íc ta ®· cã nhµ m¸y s¶n xuÊt
chitin/chitosan (Chitosan Cµ Mau) chñ yÕu xuÊt khÈu nªn chitin/chitosan vÉn
ch-a ®-îc sö dông hiÖu qu¶ ë trong n-íc. ¸p dông CNBX ®Ó chÕ t¹o chÊt phßng
trÞ nÊm bÖnh thùc vËt tõ chitin/chitosan vá t«m còng nh»m môc ®Ých ®ãng gãp sö
dông hiÖu qu¶ nguån nguyªn liÖu phÕ th¶i vá t«m, ph¸t triÓn nÒn n«ng nghiÖp
sinh th¸i bÒn v÷ng vµ lµm gi¶m « nhiÔm m«i tr-êng.
Qui tr×nh chÕ t¹o chÊt b¶o vÖ thùc vËt tõ chitosan vá t«m b»ng kü thuËt
chiÕu x¹ nh- sau:
Vá t«m ChiÕt protein (NaOH) Khö kho¸ng (HCl) Chitin
Deaxetyl hãa chitin (NaOH) Chitosan ChiÕu x¹ c¾t m¹ch chitosan, Co-
60 Xö lý sau chiÕu x¹ ChÊt b¶o vÖ thùc vËt (d¹ng dung dÞch)
ChÊt phßng trÞ nÊm bÖnh thùc vËt OLICIDE 9DD dïng cho c©y chÌ vµ b¾p
c¶i, GOLDRICE 8DD trÞ bÖnh ®¹o «n cho c©y lóa chÕ t¹o tõ chitosan vá t«m
chiÕu x¹ ®-îc ®¸nh gi¸ lµ lo¹i thuèc b¶o vÖ thùc vËt hiÖu qu¶, ®¸p øng nhu cÇu
s¶n xuÊt n«ng phÈm s¹ch vµ an toµn. ChÊt phßng trÞ nÊm bÖnh thùc vËt OLICIDE
9DD (No. 53/2002/Q§-BNN) vµ GOLDRICE 8DD (No. 49/03 SRN) ®-îc Bé
NN & PTNT cho phÐp sö dông ®ång ruéng.
2.5
ÑC
CSB ñaïo oân, %
2 CTS-50kGy
1.5
1
0.5
0
0 5 10 15 20
Sau xöû lyù, ngaøy
H×nh 2: HiÖu øng cña GOLDRICE trÞ bÖnh ®¹o «n (Pyricularia Oryzae) trªn c©y
lóa
3. ChÕ phÈm kÝch kh¸ng bÖnh thùc vËt (biotic elicitor)
Oligochitosan ®-îc x¸c nhËn lµ chÊt kÝch kh¸ng bÖnh thùc vËt hiÖu qu¶
(v¾c xin thùc vËt). H¬n n÷a oligochitosan lµ chÊt kÝch kh¸ng bÖnh ngo¹i bµo
3
- øng dông n¨ng l-îng nguyªn tö cho ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi
(exogenous elicitor) cã ®é nh¹y kÝch kh¸ng bÖnh cao h¬n lo¹i néi bµo
(endogenous elicitor), vÝ dô oligoalginat.
Qui tr×nh chÕ t¹o chÊt kÝch kh¸ng bÖnh tõ chitosan vá t«m b»ng kü thuËt
chiÕu x¹ nh- sau:
Chitosan Xö lý kü thuËt Hßa tan thµnh dung dÞch ChiÕu x¹ c¾t
m¹ch t¹o oligochitosan, Co-60 Xö lý sau chiÕu x¹ ChÊt kÝch kh¸ng bÖnh
thùc vËt (d¹ng dung dÞch)
B¶ng 1. HiÖu øng kÝch kh¸ng bÖnh cña chitosan chiÕu x¹ trªn c©y mÝa (VN85-
1427)
MÉu ChØ sè bÖnh Th©n c©y bÞ t¨ng n¨ng ChÊt l-îng
l¸, % bÖnh, % suÊt mÝa
% ch÷ ®-êng, %
§èi chøng 11,95 10,82 0 11,36
Chitosan, 8,10 6,16 9,3 11,65
0kGy
Chitosan, 6,17 7,43 12,9 11,71
30kGy
Chitosan, 6,06 3,98 21,8 11,54
50kGy
ChÊt kÝch kh¸ng bÖnh sinh häc oligochitosan chÕ t¹o b»ng xö lý chiÕu x¹
®· thÓ hiÖn hiÖu øng kÝch kh¸ng bÖnh hiÖu qu¶ ®èi víi c©y mÝa. Ngoµi ra n¨ng
suÊt c©y mÝa còng t¨ng lªn ®¸ng kÓ (21,8%). HiÖn t¹i ®ang tiÕp tôc thö nghiÖm
hiÖu øng kÝch kh¸ng bÖnh trªn c¸c ®èi t-îng c©y trång kh¸c nh- c©y lóa, c©y
tiªu,.. .
4. Gel siªu hÊp thô n-íc ®iÒu hßa ®é Èm cho ®Êt (super-water absorbent)
CNBX ®-îc sö dông hiÖu qu¶ ®Ó kh©u m¹ch c¸c polyme tæng hîp tan
trong n-íc nh- polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA),
polyacrylic axit (PAA), polyacrylamide (PAM), polyethylene glycol (PEG), .. vµ
c¸c dÉn suÊt polyme cã nguån gèc tù nhiªn nh- carboxymetyl (CM) xenluloze,
CM-tinh bét, CM-chitin/ chitosan ®Ó t¹o vËt liÖu hydrogel øng dông trong nhiÒu
lÜnh vùc. ViÖc øng dông gel siªu hÊp thô n-íc sÏ c¶i thiÖn ®-îc kh¶ n¨ng gi÷ Èm
cho ®Êt.
Qui tr×nh chÕ t¹o gel siªu hÊp thô n-íc nh- sau:
Tinh bét Hå hãa b»ng KOH Trung hßa víi axit acrylic ChiÕu x¹, Co-
60 SÊy kh« T¹o h¹t S¶n phÈm (gel siªu hÊp thô n-íc).
4
- øng dông n¨ng l-îng nguyªn tö cho ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi
320
Haáp phuï
g(H2O)/g(gel)
240
Giaûi haáp
160
80
0
0 12 24 36 48
Thôøi gian, giôø
H×nh 3. HÊp phô vµ gi¶i hÊp n-íc cña gel siªu tr-¬ng n-íc
KÕt qu¶ thö nghiÖm cho thÊy chÕ phÈm nµy cã hiÖu øng gi÷ n-íc vµ ®iÒu
hßa ®é Èm cho ®Êt hiÖu qu¶, ®Æc biÖt ®èi víi nh÷ng vïng kh« h¹n.
B¶ng 2. §Æc tr-ng cña chÕ phÈm gel siªu tr-¬ng n-íc Tb-g-AAc
ChØ tiªu KÕt qu¶
1. TØ lÖ hîp phÇn Tb/AAc, g/g 1/2
2. §é hÊp thô n-íc, gH2O/g(gel ~ 300
kh«) 19,3
3. Hµm l-îng Kali, % 3-5
4. §é Èm, % 0,3-0,7
5. KÝch th-íc h¹t, mm Tr¾ng ®ôc
6. Mµu
7. Ph©n hñy trong ®Êt, % 46,2
- Sau 3 th¸ng 82,1
- Sau 6 th¸ng 85,5
- Sau 9 th¸ng
III. NhËn xÐt chung
C¸c chÕ phÈm t¨ng tr-ëng, b¶o vÖ vµ kÝch kh¸ng bÖnh sinh häc chÕ t¹o tõ
polysacarit tù nhiªn (alginat, chitin/chitosan) vµ chÊt gel siªu hÊp phô n-íc tõ
tinh bét biÕn tÝnh b»ng xö lý bøc x¹ rÊt cã triÓn väng øng dông réng r·i trong
n«ng nghiÖp. Sö dông c¸c chÕ phÈm nµy sÏ lµm gi¶m hay h¹n chÕ viÖc sö dông
c¸c lo¹i n«ng d-îc phßng trÞ bÖnh ®éc h¹i, gia t¨ng n¨ng suÊt chÊt l-îng n«ng
phÈm vµ gi¶m thiÓu viÖc g©y « nhiÔm m«i tr-êng gãp phÇn ph¸t triÓn nÒn n«ng
nghiÖp sinh th¸i an toµn, bÒn v÷ng.
5
nguon tai.lieu . vn
