Giảm phát thải từ phụ phẩm: [Bài 2] Ruồi lính đen – ‘cỗ máy sinh học’

Giảm gần 90% lượng CO2 so với ủ compost

Ruồi lính đen (tên khoa học là Hermetia illucens) có giai đoạn ấu trùng cần lượng dinh dưỡng lớn để sinh trưởng. Ấu trùng có thể sử dụng nhiều loại chất hữu cơ đang phân hủy làm thức ăn, chuyển hóa chúng thành sinh khối giàu dinh dưỡng. Ấu trùng ruồi lính đen hiện đang là loại thức ăn chăn nuôi, cung cấp nguồn đạm quan trọng cho lợn, gia cầm, thủy sản.

Khả năng chuyển hóa chất hữu cơ này cũng mở ra một hướng xử lý phụ phẩm nông nghiệp gắn với giảm phát thải khí nhà kính. Thay vì trở thành chất thải phải xử lý, phụ phẩm được đưa trở lại chu trình sản xuất để tạo sinh khối có giá trị; qua đó vừa giảm lượng chất hữu cơ tồn lưu, vừa tạo nguồn nguyên liệu có khả năng thay thế một phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi truyền thống.

Đây cũng là hướng tiếp cận của nhiệm vụ “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trong chăn nuôi ruồi lính đen để xử lý chất thải nông nghiệp và sản xuất thức ăn chăn nuôi, thủy sản ở tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (chưa sáp nhập)”, do GS.TS Dương Nguyên Khang làm chủ nhiệm, Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao Khoa học Công nghệ (Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM) chủ trì thực hiện.

Ở góc độ môi trường, mô hình nuôi ruồi lính đen giúp đưa chất thải hữu cơ trở lại chu trình sản xuất thay vì chỉ xử lý và loại bỏ. Phụ phẩm được dùng làm thức ăn cho ấu trùng. Sau đó, sinh khối ấu trùng trở thành nguồn đạm phục vụ chăn nuôi, thủy sản.

Nhờ vậy, một phần chất thải được chuyển thành nguồn nguyên liệu có giá trị, đồng thời giảm nhu cầu sử dụng các nguồn đạm truyền thống. Phần giá thể còn lại sau quá trình nuôi cũng có thể tiếp tục được tận dụng làm phân bón hoặc đưa vào các quy trình xử lý hữu cơ khác.

Nghiên cứu của Trường Đại học Nông lâm TP.HCM cho thấy, sinh khối ấu trùng ruồi lính đen đạt khoảng 5,20 – 5,38 kg ấu trùng tươi, tương đương 1,55 – 1,60 kg sau sấy. Tỷ suất lợi nhuận gộp trung bình đạt 57,92%. Đặc biệt, khi so sánh với phương pháp ủ compost, mô hình sử dụng ấu trùng ruồi lính đen giúp giảm khoảng 89,91% lượng CO₂ tương đương.

“Điều đó có thể thấy giảm chất thải và giảm phát thải có thể diễn ra đồng thời với việc tạo ra giá trị kinh tế”, GS.TS Dương Nguyên Khang khẳng định.

Để chứng minh luận điểm này, GS.TS Dương Nguyên Khang cho biết, một nghiên cứu công bố trên Waste Management đánh giá, quá trình xử lý chất thải thực phẩm bằng ấu trùng ruồi lính đen cho thấy mức giảm cơ chất trung bình khoảng 49%, trong khi phát thải khí nhà kính trực tiếp của quá trình tương đối thấp. Nghiên cứu tính toán phát thải CH₄ và N₂O tương đương khoảng 0,38 kg CO₂-eq cho mỗi tấn chất thải thực phẩm được xử lý.

Một nghiên cứu khác trên Journal of Cleaner Production cũng cho thấy khả năng giảm vật chất rất đáng kể khi sử dụng ấu trùng ruồi lính đen xử lý phụ phẩm rau quả. Với nhóm phụ phẩm rau như bông cải xanh và súp lơ, mức giảm vật chất được ghi nhận lên tới 84% trong một số điều kiện thí nghiệm.

Đáng chú ý hơn, một nghiên cứu đánh giá vòng đời tại Indonesia cho thấy phát thải khí nhà kính trực tiếp từ hệ thống xử lý chất thải bằng ruồi lính đen thấp hơn đáng kể so với ủ compost. Nghiên cứu này tính toán phát thải trực tiếp CO₂ tương đương thấp hơn 47 lần và tổng tác động nóng lên toàn cầu của hệ thống compost cao khoảng gấp đôi hệ thống ruồi lính đen trong điều kiện nghiên cứu.

“Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào loại nguyên liệu, độ ẩm, thành phần dinh dưỡng, điều kiện nuôi, quy mô và cách xử lý phần bã sau nuôi. Nhưng chúng cho thấy một điều khá rõ, việc sử dụng ấu trùng ruồi lính đen để chuyển hóa chất thải hữu cơ thành sinh khối có giá trị là một giải pháp xử lý phụ phẩm theo hướng phát thải thấp”, GS.TS Dương Nguyên Khang giải thích.

Nhiều giá trị cho môi trường

Nhìn từ góc độ môi trường, ruồi lính đen mang lại nhiều lợi ích đáng chú ý. Trước hết, ấu trùng sử dụng phụ phẩm hữu cơ làm thức ăn, qua đó giảm lượng chất thải phải đưa đi xử lý. Mô hình này cũng có tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính so với một số phương pháp xử lý truyền thống. Khi chất hữu cơ được xử lý không phù hợp, quá trình phân hủy có thể phát sinh methane (CH₄) và nitrous oxide (N₂O).

Đáng chú ý, chất dinh dưỡng trong phụ phẩm không bị loại bỏ hoàn toàn mà được chuyển hóa thành sinh khối ấu trùng giàu protein. Phần bã còn lại có thể tiếp tục xử lý làm phân bón hữu cơ hoặc chất cải tạo đất, giúp đưa nguồn vật chất này trở lại sản xuất.

Kết quả từ một nhiệm vụ khoa học vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu cho thấy, ấu trùng ruồi lính đen có thể sử dụng 60 – 70% phụ phẩm trong khẩu phần. Mô hình giúp giảm 89,91% lượng phát thải CO₂ tương đương so với phương pháp ủ compost.

Kết quả giảm 89,91% phát thải CO₂ tương đương của mô hình tại TP.HCM cho thấy khả năng đóng góp của công nghệ này vào mục tiêu nông nghiệp các-bon thấp. Đây cũng là hướng đi phù hợp với TP.HCM trong xây dựng các mô hình nông nghiệp tuần hoàn, các-bon thấp và giảm phát thải khí nhà kính.

Không chỉ dừng ở quy mô nghiên cứu, mô hình ruồi lính đen tại TP.HCM đã bước vào sản xuất công nghiệp và bắt đầu kết nối với những dòng phụ phẩm phát sinh từ chính các nhà máy.

Tại khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu, Entobel (doanh nghiệp đến từ Bỉ) đang hợp tác với Heineken Việt Nam để thu mua bã bia làm nguyên liệu nuôi ấu trùng ruồi lính đen. Bã bia cùng phụ phẩm từ khoai mì, gạo và các ngành chế biến thực phẩm là những nguồn nguyên liệu mà doanh nghiệp đang sử dụng.

Với Heineken Việt Nam, việc phối hợp với Entobel trong tận dụng bã bia làm thức ăn nuôi ruồi lính đen là một trong những bài toán hiệu quả về môi trường. Hợp tác này giúp doanh nghiệp có hai điểm lợi: vừa giảm áp lực xử lý chất thải, vừa biến phụ phẩm thành một nguồn doanh thu.

Theo ông Phạm Kim Đăng, Phó Cục trưởng Cục Chăn nuôi và Thú y, ruồi lính đen là một trong những giải pháp được kỳ vọng sẽ làm thay đổi cục diện ngành chăn nuôi, mở ra nhiều cơ hội để phát triển ngành chăn nuôi xanh. Không những thế, nuôi rồi lính đen còn giải quyết tốt vấn đề phế phụ phẩm trong chăn nuôi, trồng trọt và đem lại hiệu quả cao trong nuôi trồng thủy sản.

“Ruồi lính đen là một trong những đối tượng được các nước trên thế giới đang hướng đến để sản xuất protein chất lượng cao, đưa vào để sản xuất thức ăn chăn nuôi phục vụ cho phát triển chăn nuôi. Đây cũng là định hướng sắp tới của chúng tôi trong chiến lược vừa đảm bảo thức ăn chăn nuôi và giảm phát thải”, ông Đăng cho biết.