#MIT #Nông nghiệp #Nông nghiệp bền vững #Phân bón vi sinh #Cách mạng xanh #Tái tạo đất #Đổi mới môi trường #Vi khuẩn cố định nitơ #Kỹ thuật nông nghiệp #Giảm khí nhà kính #Công nghệ bền vững
Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, các kỹ sư hóa học của MIT đã giới thiệu một lớp phủ hữu cơ-kim loại mang tính cách mạng được thiết kế để bảo vệ vi khuẩn cố định đạm, giải quyết các thách thức trong việc mở rộng quy mô sản xuất và vận chuyển chúng đến các trang trại. Phân bón hóa học, góp phần tạo ra 1.5% lượng khí thải nhà kính toàn cầu, có thể là giải pháp thay thế bền vững cho phân bón vi khuẩn.
Lớp phủ cải tiến, được gọi là mạng lưới kim loại-phenol (MPN), bảo tồn tính toàn vẹn của tế bào vi khuẩn, cho phép cải thiện tỷ lệ nảy mầm ở nhiều loại hạt khác nhau, bao gồm cả ngô và cải chíp. Những vi khuẩn được phủ này chịu được nhiệt lên tới 132 độ F, loại bỏ nhu cầu bảo quản lạnh trong quá trình vận chuyển. Nghiên cứu do Ariel Furst dẫn đầu nhấn mạnh tiềm năng phân phối rộng rãi và hiệu quả về mặt chi phí, giúp nông dân dễ tiếp cận phân bón vi sinh hơn.
Các phương pháp sản xuất phân bón hóa học truyền thống của Haber-Bosch không chỉ thải ra nhiều carbon mà còn làm cạn kiệt chất dinh dưỡng trong đất theo thời gian. Ngược lại, nông nghiệp tái tạo, kết hợp vi khuẩn cố định đạm, nhằm mục đích khôi phục sức khỏe đất một cách bền vững. Trong khi một số nông dân đã sử dụng phân bón vi sinh thì việc lên men tại chỗ vẫn còn quá tốn kém đối với nhiều người.
Vận chuyển vi khuẩn sống đến khu vực nông thôn phải đối mặt với những thách thức do tính nhạy cảm với nhiệt và cấu trúc mỏng manh. Giải pháp của Furst liên quan đến việc áp dụng lớp phủ MPN, một mạng lưới kim loại-phenol giúp bảo vệ vi khuẩn khỏi bị hư hại do nhiệt và đông khô. Các thành phần được FDA phê chuẩn bao gồm sắt, mangan, nhôm và kẽm đảm bảo an toàn và thân thiện với môi trường.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm 12 MPN khác nhau, bao bọc Pseudomonas chlororaphis, một loại vi khuẩn cố định đạm. Tất cả các lớp phủ đều bảo vệ hiệu quả vi khuẩn khỏi nhiệt độ và độ ẩm cao, rất quan trọng cho khả năng tồn tại của chúng trong quá trình vận chuyển. Các thí nghiệm về sự nảy mầm của hạt cho thấy MPN hiệu quả nhất, sự kết hợp giữa mangan và epigallocatechin gallate (EGCG), đã cải thiện tỷ lệ nảy mầm lên 150% so với hạt chưa được xử lý.
Ariel Furst, nhà nghiên cứu chính, đã thành lập Seia Bio để thương mại hóa công nghệ này cho nông nghiệp tái tạo trên quy mô lớn. Hiệu quả chi phí của quy trình sản xuất dự kiến sẽ mang lại lợi ích cho những nông dân quy mô nhỏ không có cơ sở hạ tầng để lên men tại chỗ, dân chủ hóa khả năng tiếp cận các hoạt động nông nghiệp bền vững.
Lớp phủ hữu cơ-kim loại tiên phong của MIT đánh dấu một bước tiến đáng kể hướng tới nông nghiệp bền vững, hứa hẹn giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng đất. Bước đột phá này có thể thay đổi cách nông dân sử dụng phân bón, làm cho nền nông nghiệp tái tạo trở nên dễ tiếp cận hơn và tiết kiệm chi phí hơn cho tất cả mọi người.