Tổ chức Nghiên cứu Úc CSIRO đã phát triển một loại màng phủ polyme phân hủy sinh học có thể phun được, có thể giúp nông dân sản xuất nhiều hơn trong khi sử dụng ít nước, chất dinh dưỡng và hóa chất nông nghiệp hơn.
Công nghệ mới mang tên Thoát hơi nước, là giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho nhựa nông nghiệp, chẳng hạn như polyetylen, thường được gọi là màng phủ nhựa. Các thử nghiệm đã xác nhận hiệu suất sử dụng nước của cây trồng tăng hơn 30%, đồng thời hỗ trợ kiểm soát cỏ dại.
Theo CSIRO có một thách thức trên toàn thế giới là trồng nhiều lương thực hơn, sử dụng ít tài nguyên hơn. “Dân số thế giới đang tăng lên, đòi hỏi sản lượng lương thực phải tăng gấp đôi vào năm 2050 để nuôi sống khoảng XNUMX tỷ người. Nhu cầu mở rộng sản lượng sản xuất thực phẩm của chúng tôi cũng đang tác động đến môi trường thông qua việc sử dụng phân bón và các hóa chất khác”, CSIRO cho biết.
Màng polyme
Nhà nghiên cứu Tiến sĩ Keith L. Bristow đã nảy ra ý tưởng về màng polymer. Ông nói: “Tôi đã làm rất nhiều công việc liên quan đến sức khỏe của đất và sự tương tác của nước với đất”. “Tôi đã đến Trung Quốc cách đây một thời gian và rất kinh hoàng trước những màng phủ nhựa mà họ đang sử dụng. Chúng tôi đã đến thăm một số cánh đồng nơi nhựa chiếm ưu thế hơn đất. Điều này có nghĩa là các lỗ chân lông của đất hầu như bị tắc nghẽn và chất độc bị rò rỉ vào đất cũng như hệ thống nước xung quanh.”
Quan điểm của tôi là tất cả nông dân đều có thể sử dụng màng này, ngay cả những người ở Châu Phi sử dụng máy phun tay đơn giản
Tiến sĩ Bristow đặt mục tiêu tạo ra một sản phẩm có thể thay thế màng phủ nhựa. Ông muốn sản xuất một sản phẩm có thể phân hủy sinh học và có thể phun được. Ông giải thích: “Quan điểm của tôi là tất cả nông dân đều có thể sử dụng màng, ngay cả những người ở Châu Phi sử dụng máy phun tay đơn giản hoặc những người ở Mỹ sử dụng máy móc cơ khí lớn”.
Thử nghiệm thực địa
Sau khi phát triển công nghệ màng, CSIRO đã tiến hành một số thí nghiệm và thử nghiệm thực địa ở Australia. Tiến sĩ Bristow cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng các thiết bị trang trại lớn và nhỏ và chứng minh rằng màng polyme của chúng tôi có thể tiếp cận được với nông dân quy mô nhỏ ở các nước đang phát triển cũng như nông dân cơ giới hóa cao và các doanh nghiệp nông nghiệp quy mô lớn ở các nước phát triển”.
CSIRO đã trình diễn công nghệ có thể phun được trong các thử nghiệm trên ruộng được tưới tiêu ở Úc sử dụng dưa, cà chua, lúa miến và bông. Các thử nghiệm đã xác nhận hiệu suất sử dụng nước của cây trồng tăng hơn 30%, đồng thời hỗ trợ kiểm soát cỏ dại.
Tiến sĩ Bristow cho biết: “Chúng tôi đã có bằng chứng về khái niệm nhưng chúng tôi cần hoàn thiện hơn nữa việc phun polyme”. “Chúng tôi muốn làm cho nó bền và tiết kiệm chi phí nhất có thể. Hiện tại giá thành có lẽ cao hơn so với màng phủ nhựa được sử dụng rộng rãi.”
Giải phóng độc tố
Nông dân đã nói với Tiến sĩ Bristow và nhóm của ông rằng họ sẽ không sử dụng màng phủ nhựa nữa nếu họ có thể sử dụng màng polyme phân hủy sinh học có thể phun được, tiết kiệm chi phí. Tiến sĩ Bristow cho biết: “Bằng cách sử dụng màng phân hủy sinh học có thể phun được, họ không cần phải thu hồi màng phủ nhựa đang xuống cấp trong và sau khi thu hoạch”. “Và rất nhiều màng phủ nhựa vẫn đang gây ra nhiều vấn đề. Nó bị đốt cháy, điều mà chính phủ và cộng đồng không thích, hoặc nó được chuyển đến cơ sở xử lý rác thải. Và khi nó phân hủy thành những mảnh nhỏ hơn, nó sẽ thải độc tố vào đất và hệ thống nước của chúng ta, bao gồm cả suối, sông và nước ngầm bên dưới.”
Nhìn chung, nông dân tham gia thử nghiệm hài lòng với khả năng che phủ đất của màng polymer. Cỏ dại được kiểm soát và nước được tiết kiệm, dẫn đến năng suất cao hơn. Tiến sĩ Bristow nhấn mạnh: “Mục tiêu của chúng tôi là tối đa hóa sự thoát hơi nước và giảm thiểu sự bốc hơi của đất”.
Phân hủy sinh học
Các thử nghiệm thực địa đã cho thấy một số ưu điểm của màng polyme của CSIRO so với màng phủ nhựa mà nông dân hiện đang sử dụng. Màng polyme có khả năng phân hủy sinh học còn hầu hết màng phủ nhựa thì không. Sản phẩm mới này có thể phun được. Nông dân có thể sử dụng các thiết bị nông nghiệp hiện có để ứng dụng – chỉ cần sửa đổi một chút với chi phí thấp. Việc sử dụng màng phủ nhựa rất tốn kém vì nó đòi hỏi phải có thiết bị canh tác chuyên dụng.
Màng phủ nhựa có thể gây ra nhiệt độ bề mặt cực cao. Tuy nhiên, việc áp dụng màng polymer sẽ điều tiết nhiệt độ bề mặt đất. Các thử nghiệm cho thấy màng phủ nhựa gây hư hại cho cây con và làm cây chết. Việc sử dụng màng polymer gây ra thiệt hại tối thiểu hoặc không gây hại cho cây con.
Màng polyme an toàn khi sử dụng
Tiến sĩ Bristow và nhóm của ông đã đảm bảo rằng màng polymer an toàn khi sử dụng. Ông nói: “Chúng tôi đã lấy mẫu đất có chứa polyme và các sản phẩm, ví dụ như vỏ dưa”. “Có lẽ chúng tôi đã thực hiện vài trăm bài kiểm tra khác nhau. Kết quả đã chứng minh rằng không có gì độc hại hoặc độc hại trong sản phẩm và nó có thể phân hủy sinh học. Nông dân chỉ có thể ra đồng sau khi thu hoạch.”
Tiến sĩ Bristow muốn thực hiện một số thử nghiệm trang trại tiền thương mại để hoàn thiện công thức polyme, ứng dụng và tác động của nó. Hiện anh đang đàm phán với các nhà đầu tư để hoàn tất khâu chuẩn bị cho giai đoạn thử nghiệm tiền thương mại. Có đủ sự quan tâm của nông dân. “Tôi được nông dân liên lạc hàng tuần, đôi khi sáu lần một tuần. Mọi người đang gọi cho tôi từ khắp nơi trên thế giới.”
Giải phóng hơn 1,000 gigalit nước
CSIRO giải thích rằng việc đạt được mục tiêu ban đầu là sử dụng ít nước hơn 10% mà không làm giảm năng suất trong ngành nông nghiệp được tưới tiêu ở Australia sẽ giải phóng hơn 1,000 gigalit nước. CSIRO cho biết: “Điều này có thể được sử dụng để trồng thêm cây trồng và/hoặc cải thiện dòng chảy môi trường trong các tuyến đường thủy của chúng ta”.