Vi khuẩn "bọc thép" có thể thay thế phân bón hóa học?

Phân bón hóa học truyền thống không chỉ gây ô nhiễm môi trường nếu xâm nhập vào các tuyến đường thủy mà theo thời gian còn làm cạn kiệt chất dinh dưỡng trong đất. Hơn nữa, giá thành phân bón tương đối cao. Để tìm kiếm giải pháp thay thế xanh và bền vững, một số nông dân đã sử dụng vi khuẩn cố định đạm cho cây trồng. Vi khuẩn này hấp thụ khí nitơ từ khí quyển và chuyển đổi thành amoniac trong đất. Amoniac cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, phục hồi đất bị suy giảm chất lượng và tăng khả năng chống côn trùng gây hại cho cây trồng.

Tuy nhiên, vi khuẩn rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm quá cao. Vì thế, không thể vận chuyển vi khuẩn từ nơi nuôi cấy vi khuẩn về các trang trại. Vi khuẩn có thể được phát triển tại các trang trại trong các máy lên men cỡ lớn, mặc dù hoạt động chế tạo và bảo trì máy lên men khá tốn kém. Xuất phát từ những hạn chế này, PGS. Ariel Furst và các cộng sự tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Hoa Kỳ đã đưa ra phương pháp phủ lên vi khuẩn một lớp vỏ chứa “mạng lưới phenol kim loại” (MPN) cực nhỏ. Mặc dù lớp phủ này không cản trở sự phát triển hoặc chức năng của vi khuẩn nhưng có tác dụng bảo vệ vi khuẩn khỏi nhiệt độ và độ ẩm. Vi khuẩn được phủ lớp vỏ thậm chí có thể đông khô, sau đó được vận chuyển và bón cho cây trồng dưới dạng bột.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra 12 lớp vỏ MPN khác nhau kết hợp các kim loại như sắt, mangan, nhôm và kẽm, tất cả đều được coi là an toàn để sử dụng làm phụ gia thực phẩm. Vỏ cũng chứa các hợp chất hữu cơ phenol, được Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) “đánh giá là an toàn”.

Mười hai lớp vỏ MPN khi được sử dụng cho vi khuẩn Pseudomonas chlororaphis cố định đạm, đều có khả năng bảo vệ vi khuẩn khỏi nhiệt độ lên tới 50^oC và độ ẩm tương đối lên tới 48%. Lớp vỏ MPN hiệu quả nhất có sự kết hợp giữa mangan và polyphenol được gọi là epigallocatechin gallate. P. chlororaphi, được đun nóng đến 50^oC, sau đó đặt vào đĩa thí nghiệm cùng với hạt của các loại cây trồng như thì là, ngô, củ cải và cải chíp. Trong tất cả các trường hợp, tỷ lệ nảy mầm của hạt được cải thiện 150% so với khi bổ sung vi khuẩn tươi không phủ lớp vỏ. PGS. Furst hiện đang thương mại hóa công nghệ này thông qua công ty Seia Bio do chính bà thành lập.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/science/mpn-bacteria-chemical-fertilizers/, 16/11/2023