Saturday Science - Phân ủ được tạo ra như thế nào?

Ủ phân là quá trình biến đổi các sản hữu cơ như rau, cỏ, giấy, bìa, thậm chí thịt, trứng... thành phân bón cho cây với những chất dinh dưỡng ở dạng có thể dễ dàng hấp thụ. Có rất nhiều phương pháp ủ phân khác nhau, nhưng tựu chung mỗi phương pháp đều bắt buộc có sự góp mặt của những chiến binh tí hon, hay những mắt xích quan trọng có trách nhiệm phân hủy các nguyên liệu là rác nhà bếp. Để hiểu được bản chất của quá trình ủ phân, chúng ta cần phải hiểu những chiến binh này làm việc như thế nào. Vậy chúng là ai? 

Hãy liên tưởng một khối phân ủ là một công ty, mỗi phòng ban sẽ có nhiệm vụ làm những công việc chuyên biệt để cả bộ máy được vận hành trơn tru. Có hai phòng ban chính của một công ty phân ủ: 

Vi sinh vật (cần kính hiển vi để quan sát)

Đại sinh vật (có thể nhìn thấy bằng mắt thường)

Vi Sinh Vật (Vi Khuẩn)

Vi khuẩn hiếu khí 

Vi khuẩn hiếu khí là những người công nhân cần mẫn của phân ủ. Chúng nhỏ tới mức 15.000 cá thể nối đầu đuôi với nhau cũng chưa dài tới 1cm. Tuy nhỏ nhắn về kích cỡ, chúng lại đảm nhận phần lớn công việc để phân hủy các chất hữu cơ. 

Cũng như con người, vi khuẩn hiếu khí cần thức ăn, nước và không khí để tồn tại. 

Chúng tiêu thụ cacbon và nitơ làm nguồn dinh dưỡng chính yếu. Vi khuẩn hiếu khí còn được gọi là các cơ sở “phân hủy hóa học” bởi vì cách chúng phân hủy các chất hữu cơ làm thay đổi các thành phần hóa học của các chất ấy.

Để hoạt động tốt, vi khuẩn này cần tỉ lệ cacbon:nitơ trong khoảng 25:1. Quá nhiều nitơ sẽ ức chế khả năng hoạt động của vi khuẩn hiếu khí, dẫn đến nguy cơ gây mùi do nitơ dư thừa chuyển hóa thành khí ga dạng amoniac. 

Trong khi nitơ (rác xanh) cung cấp cho vi khuẩn chất đạm để phát triển và sinh sôi, cacbon (rác nâu) lại là nguồn năng lượng thúc đẩy vi khuẩn tiếp tục tiêu thụ và biến đổi rác nhà bếp.

Vi khuẩn hiếu khí do đó có thể chuyển đổi phần rác xanh và nâu thành năng lượng nhờ vào quá trình oxy hóa (chuyển hóa thành CO2). Quá trình này làm tăng nhiệt độ của phân ủ, do đó được gọi là phân ủ nóng. Nhiệt độ cao cũng là một tác nhân giúp sự phân giã của các chất hữu cơ được diễn ra nhanh chóng hơn. 

Trong lúc nhâm nhi rác nhà bếp của bạn, các vi khuẩn hiếu khí thải ra những dưỡng chất quan trọng cho cây như nitơ, phốt-pho và magie. Do đó, sản phẩm đã được phân giải nhờ vi khuẩn sẽ được thu hoạch để đem bón cho cây trồng.  

Mặc dù đem đến nhiều ích lợi cho người làm vườn, các vi khuẩn hiếu khí cũng lại vô cùng khó tính. Nếu đống phân ủ của bạn trở nên quá ướt át, quá khô, quá lạnh, quá phèn, quá nhiều nitơ, hoặc quá ít oxy tiếp nhận (dưới 5%), chúng sẽ chết. 

Giả sử phân ủ của bạn rơi vào những tình trạng trên, vi khuẩn hiếu khí sẽ bị thay thế bởi:

Vi khuẩn kỵ khí

Vi khuẩn kỵ khí gây ra nhiều mùi khó chịu xuyên suốt quá trình làm việc của chúng, nhưng lại có khả năng thay thế cho vi khuẩn hiếu khí trong điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc độc hại. 

Những loài vi khuẩn này sinh trưởng tốt hơn trong môi trường mát, không giống như người anh em hiếu khí. Khi bạn nghe ai đó nói phân “ủ lạnh”, bạn có thể hiểu rằng họ chất rác thải nhà bếp thành một đống (chỉ trong trường hợp bạn có một diện tích ngoài trời đáng kể để không gây mùi trong nhà nhé!) và đợi cho rác phân hủy dần theo thời gian nhờ vào vi sinh vật kỵ khí. 

Vi khuẩn kỵ khí sản xuất rất nhiều axit dư thừa cùng các thành tố khác và gây nên “mùi hương” rất mạnh như mùi trứng thối (hydrogen sulfide H2S). Không chỉ nặng mùi, vi khuẩn kỵ khí còn có thể gây hại cho vườn nhà bạn do khả năng sản xuất nitơ ở dạng không có sẵn, không thể được hấp thụ bởi cây trồng và thậm chí còn làm cháy cây ở những vị trí tiếp xúc. 

Ngoài ra, bởi vì vi khuẩn loại này không oxy hóa cacbon và nitơ, phân ủ lạnh không đạt được nhiệt độ đủ cao để triệt tiêu hạt cỏ dại và các tác nhân gây bệnh. 

Đại Sinh Vật 

Côn trùng 

Có nhiều loại sinh vật đóng góp cho quá trình phân hủy của rác nhà bếp. Côn trùng được đánh giá là những loài phân hủy vật lý do chúng nghiền, nhai và xé nhỏ nguyên liệu đầu vào thành những mảnh nhỏ. 

Cho dù bạn có thể không ưa rết, kiến hay hàng trăm loài sinh vật khác trốn tìm trong khu vườn nhà, bạn cũng sẽ phải chấp nhận rằng chúng đang giúp bạn rất nhiều trong việc đẩy nhanh quá trình phân giã của rác nhà bếp. 

Hơn thế nữa, phân thải của chúng cũng chứa đấy các chất dinh dưỡng, là nguồn năng lượng cho vi khuẩn hiếu khí được hoạt động hết năng suất. 

Bạn! (Những Người Làm Vườn)

Các sinh vật dù vi hay đại đều góp một phần không nhỏ trong việc chuyển hóa rác hữu cơ thành phân bón cho cây trồng. Tuy nhiên, chúng sẽ không đảm nhiệm hết từ a tới z đâu, mà người nắm vai trò quan trọng nhất vẫn là bạn, những người làm vườn. 

Để có thể tạo ra môi trường làm việc lý tưởng cho các vi khuẩn hiếu khí, bạn cần phải đảm bảo rằng đống phân ủ của bạn luôn được ẩm (nhưng không quá ướt), được cung cấp đủ oxy (nhưng cũng không quá nhiều) và không có những nguyên liệu hữu cơ đầu vào có tính chất quá chua.

Phân ủ nóng có thể đạt tới 49 - 77⁰C chỉ trong vài ngày. Sau đó, bạn cần phải trở (đảo) phân mỗi 3-7 ngày để sục khí vào phần bên trong của đống phân ủ. Nếu công đoạn sục khí không được thực hiện, vi khuẩn hiếu khí bên trong sẽ chết do thiếu oxy và sẽ bị thay thế bởi vi khuẩn kỵ khí. Rác nhà bếp được ủ đúng cách sẽ cho phân bón sau 4 tới 6 tuần từ khi bắt đầu ủ. 

Độ Ẩm

Đống phân ủ của bạn cần độ ẩm để nuôi các vi khuẩn hiếu khí. Phân trong quá trình ủ từ rác hữu cơ có độ ẩm lý tưởng được so sánh với một miếng bọt biển ẩm, bạn có thể nắm chặt một vốc mà không có nước chảy ra. 

Để duy trì được độ ẩm lý tưởng, mỗi lần bạn tiếp thêm rác hữu cơ vào đống phân ủ, bạn tưới nhanh phân trong vài giây để bù vào phần nước đã bốc hơi hoặc cần thiết cho lượng rác mới. 

Tới đây, tôi mong rằng bài viết đã giúp bạn hiểu thêm ít nhiều về những kiến thức khoa học đằng sau quá trình ủ phân từ các phế phẩm hữu cơ. Vì đây là một quá trình phân hủy sinh học, hẳn nhiên sẽ không thể chính xác 100%. Sẽ có những khi một vài tình huống khó lường xảy ra và làm cho bạn bối rối. Hãy đón đọc Her.vn để bắt một vài bệnh của quá trình ủ phân và cách giải quyết chúng nhé. Tuần tới, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các phương pháp ủ phân phổ biến để biến rác nhà bếp, rác vườn thành nguồn phân bón giàu dinh dưỡng. Hẹn các bạn vào thứ bảy tuần sau, vẫn trong chuyên mục Saturday Science. Chaos!