Xử lý rác thải hữu cơ và phân bùn bằng ấu trùng ruồi lính đen

Theo dõi MTĐT trên

Việc chôn lấp rác không phân loại từ nguồn dẫn đến dòng chất thải khổng lồ chuyển đến bãi chôn lấp mỗi ngày. Với thành phần chất hữu cơ cao trong rác thải sinh hoạt chiếm đến 60% (1), nhu cầu tái sử dụng thành phần này là rất cấp thiết trong việc quản lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu khối lượng rác thải. Ngược lại, nếu không được quản lý và xử lý tốt, rác thải hữu cơ sẽ được thải bừa bãi ra xung quanh và là nơi cho côn trùng, vi trùng sinh sản. Rác thải hữu cơ bị phân hủy còn gây mùi khó chịu, tác động xấu đến môi trường và cảnh quan.
Một vấn đề cũng được đề cập đến trong nghiên cứu này là việc xử lý phân bùn. Hiện nay chúng ta thấy việc quản lý phân bùn vẫn chưa được kiểm soát nghiêm ngặt. Việc đổ bỏ phân bùn từ bể tự hoại hay phân động vật từ các trang trại gây ô nhiễm môi trường.

Bài viết dưới đây nhằm giới thiệu một công nghệ môi trường đơn giản nhằm góp phần giải quyết vấn đề rác thải hữu cơ cũng như phân bùn cho các vùng ngoại thị và nông thôn mà không sử dụng biện pháp chôn lấp trước đây. Các nguồn chất thải hữu cơ này được phân hủy đơn giản và nhanh bằng ấu trùng của một loại côn trùng có tên gọi là Ruồi lính đen (RLĐ).

Giới thiệu về ruồi lính đen
Ruồi lính đen, tên La tinh là Hermetia Illucens, tên tiếng Anh là Black Soldier Fly thuộc loại côn trùng, họ ruồi. Ruồi lính đen ưa khí hậu nhiệt đới, hiện có sẵn trong môi trường thiên nhiên ở nước ta. Con ruồi trưởng thành có màu đen, dài khoảng 20mm, nhìn dễ nhầm tưởng là một loài ong. Vòng đời của con ruồi trưởng thành rất ngắn, chỉ sống 4-5 ngày, khác hẳn với quãng đời của ruồi nhà là hơn 30 ngày. Ruồi lính đen trưởng thành không tiêu thụ thức ăn vì vậy không xâm nhập vào trong nhà và bếp ăn của con người, mà chủ yếu là chỉ đậu ngoài vườn cây, dưới bóng râm và có một nhiệm vụ duy nhất là đẻ trứng, sau đó ruồi chết (2).

Hình 1. Vòng đời của Ruồi lính đen

Khí hậu nhiệt đới, ẩm ướt là môi trường rất thuận lợi cho Ruồi lính đen phát triển. Ruồi cái đẻ khoảng 800-900 trứng. Nơi ruồi đẻ trứng là bề mặt của các rác thải hữu cơ. Ấu trùng/sâu canxi là giai đoạn trước khi biến thành ruồi trưởng thành. Giai đoạn này kéo dài khoảng 1 tháng và đây chính là giai đoạn chúng cần các rác thải hữu cơ làm thức ăn. Các ấu trùng khi đã trở thành nhộng có thành phần dinh dưỡng và protein khá cao.

Mô hình xử lý và sản phẩm ấu trùng ruồi lính đen

Hệ thống xử lý chất thải bằng ruồi lính đen đơn giản nhất là sử dụng mô hình mô tả dưới Hình 2. Trứng RLĐ sau khi được thu gom sẽ đưa vào nơi chứa rác thải hữu cơ để nuôi lớn. Sau khi tiêu thụ chất thải và phát triển đủ kích thước, ấu trùng RLĐ sẽ bò theo thành nghiêng về khu vực khô ráo để phát triển thành nhộng trước khi trở thành ruồi. Theo ước tính, với 1 tấn rau, củ, quả hư hỏng bỏ đi đem nuôi nuôi ấu trùng ruồi lính đen có thể cho ra 260 – 270kg nhộng ruồi. Giá thành nhộng RLĐ trên thị trường hiện nay là khoảng 50.000 VNĐ/kg, trứng RLĐ có giá khoảng 1 triệu đồng/kg (3).
Thành phần dinh dưỡng của nhộng là: 43 - 51% protein, 15-18% chất béo, 2.8% - 6.2% canxi, 1-1.2% phôt pho, có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia cầm, lợn, cá, chim cảnh (4).

Hình 2. Mô hình xử lý rác thải hữu cơ bằng ấu trùng Ruồi lính đen

Nghiên cứu khả năng xử lý phân bùn bằng ấu trùng ruồi lính đen

Nghiên cứu này được thực hiện tại học viện AIT Thái Lan. Khả năng xử lý chất thải bằng ấu trùng RLĐ được nghiên cứu bao gồm thức ăn hữu cơ và phân bùn.
Ruồi lính đen được nuôi trong chuồng lưới, đẻ trứng vào rác thải hữu cơ, trứng sau đó nở thành ấu trùng non và tiêu thụ rác thải hữu cơ để phát triển. Chuồng lưới nuôi ruồi lính đen phải đảm bảo kín tránh những loài động vật như chuột, chim, thằn lằn có thể lọt vào và ăn ruồi. Bên trong, nước được phun dạng sương để giảm nhiệt độ xuống 30-35oC, đồng thời cung cấp nước uống cho ruồi lính đen sinh sống và đẻ trứng. Tạo môi trường ẩm ướt, cùng với những lớp mùn bã hữu cơ để ấu trùng ruồi lính đen sinh trưởng tối ưu nhất.

 Thí nghiệm 1: Xác định khả năng xử lý rác thải hữu cơ của ấu trùng RLĐ
Thí nghiệm này tập trung vào khả năng xử lý, giảm tổng lượng chất thải của ấu trùng ruồi lính đen để tiêu hóa các rác thải hữu cơ khác nhau. Các rác thải hữu cơ gồm: thức ăn cho gà, thức ăn thừa từ bếp, phân bùn.
• Quy trình thí nghiệm: Lúc đầu, các mẫu thức ăn (chất nền) này (đã tách nước đến độ ẩm 60%) được chuẩn bị và đông lạnh ở -20 oC trong vài giờ để tiêu diệt bất kỳ ấu trùng ruồi nào khác bên trong. Khi tiến hành thí nghiệm, các mẫu này được rã đông, để nguội và cung cấp cho ấu trùng ruồi lính đen tiêu thụ.
Mỗi hộp thí nghiệm chứa 100 ấu trùng ruồi lính đen (7 ngày tuổi, cho ăn thức ăn của gà). Sau đó 4 hộp thí nghiệm được cho ăn với chất nền khác nhau. Tổng lượng chất nền trong mỗi hộp thí nghiệm là 50 g.
Cứ sau 3 ngày, cho thêm 50g chất nền giống với chất nền trước đó vào mỗi hộp thí nghiệm. Đo tất cả các thông số cho ấu trùng 3 ngày một lần trước khi bổ sung thêm chất nền. Quá trình thí nghiệm kết thúc khi tất cả ấu trùng trong hộp thí nghiệm đã trưởng thành.
• Kết quả: Ấu trùng được nuôi bằng thức ăn cho gà có tỷ lệ tiêu thụ chất nền lớn nhất (70,1 ± 1,0%). Chất thải từ nhà bếp có kết quả (69,4 ± 0,5%) về mức tiêu thụ chất nền. Phân bùn là chất nền có kết quả thấp nhất với 54,7% chất thải tiêu thụ.

Bảng 1. Tỷ lệ tiêu thụ của ấu trùng RLĐ đối với các loại thức ăn khác nhau

 Thí nghiệm 2: Xác định tỷ lệ hợp lý phối trộn phân bùn và thức ăn thừa
Thí nghiệm này nhằm để xác định tỷ lệ phối trộn phù hợp nhất giữa phân bùn và thức ăn thừa để tổng lượng phân bùn giảm thiểu đi lớn nhất.
Quy trình thí nghiệm: tương tự như ở thí nghiệm 1 với mẫu chất nền (thức ăn cho ấu trùng) có tỷ lệ phối trộn khác nhau
+ Mẫu 1: 10:90 (10% phân bùn, 90% thức ăn thừa)
+ Mẫu 2: 25:75 (25% phân bùn, 75% thức ăn thừa)
+ Mẫu 3: 50:50 (50% phân bùn, 50% thức ăn thừa)

Bảng 2. Tỷ lệ tiêu thụ của ấu trùng RLĐ đối với các tỷ lệ phối trộn phân bùn và thức ăn thừa khác nhau

Ấu trùng được cho ăn với mức phối trộn 50:50 Phân bùn có tỷ lệ tiêu thụ chất nền cao nhất (66,6 ± 0,8%). Tỷ lệ 10:90 đứng thứ hai về kết quả tiêu thụ chất nền trong 3 loại tỷ lệ trộn (64,5 ± 3,9%). Tỷ lệ 25:75 có lượng chất nền tiêu thụ ít nhất (60,4 ± 2,2%). Điều này cho thấy hai tỷ lệ trộn 10:90 và 25:75 có hiệu suất kém hơn so với tỷ lệ trộn 50:50.

Kết luận
Đây là một công nghệ xử lý rác thải hữu cơ với chi phí thấp, có thể áp dụng với quy mô gia đình hoặc một thôn xóm ở các khu vực ngoại thị, nông thôn. Mỗi hộ gia đình hoặc một nhóm hộ có thể chung nhau xây dựng một công trình xử lý bằng gạch hoặc bê tông và điều này sẽ giúp giảm thiểu lượng rác thải hữu cơ, góp phần làm cho môi trường xung quanh sạch sẽ hơn. Công nghệ này thích hợp với những nơi chưa có khả năng đầu tư các dây chuyền thu gom, vận chuyển và xử lý rác quy mô lớn, hoặc không đủ điều kiện xây dựng các công trình xử lý quy mô lớn. Việc phân loại rác đầu vào rất cần thiết để ứng dụng mô hình này xử lý rác thải hữu cơ này.
Ấu trùng ruồi lính đen cũng có khả năng xử lý phân bùn nếu điều chỉnh tỷ lệ phối trộn với thức ăn hữu cơ phù hợp. Đây là 1 giải pháp hiệu quả để xử lý phân bùn trong tương lai. Chính vì vậy ứng dụng xử lý rác thải hữu cơ bằng ấu trùng ruồi lính đen có thể giúp giảm thiểu khối tích bãi chôn lấp, tái sử dụng rác thải hữu cơ làm sản phẩm chăn nuôi.