share

Bởi Naomi Seck, Science Writer, Spinoff, NASA/Goddard Space Flight Center, TRAX International.
Lời tựa viết bởi Tony Petramala, Marketing Coordinator, Florikan ESA LLC and Ed Rosenthal, Chairman of the Board, Florikan ESA LLC.

Tại NASA KSC, nơi thất bại không phải là một lựa chọn, công việc nghiên cứu chính xác được sử dụng trên tất cả các điểm trong việc đưa ra quyết định. Đó là tiêu chuẩn khoa học khi lựa chọn một dòng phân bón tan chậm có kiểm soát sẽ được sử dụng trong không gian để trồng rau cho phi hành gia trên trạm vũ trụ ISS. Khi NASA KSC xác định khởi động ‘Veggie Program’ (Sinh học thực vật không gian), NASA đã hỗ trợ tiến hành một nghiên cứu nghiêm ngặt, nơi ba dòng phân bón tan chậm có kiểm soát khác nhau sẽ được ‘thử nghiệm cho việc chất dinh dưỡng được giải phóng ở 5 nhiệt độ khác nhau để đánh giá sự giải phóng chất dinh dưỡng cho đến 300 ngày từ 5-40 oC trong nước’.

Nhóm các nhà nghiên cứu gồm Curtis Adams, Jonathan Frantz và Bruce Bugbee đã lưu ý trong phần tóm tắt rằng, ‘mặc dù một số nghiên cứu đã xuất bản nhưng chúng tôi chưa hiểu đầy đủ về cơ chế giải phóng ion và đặc điểm của màng bọc polymer của phân bón (PCF)’.

Các cộng sự đã xem xét và xuất bản một bản báo cáo kết quả nghiên cứu có tên ‘ Cơ chế giải phóng các chất dinh dưỡng đa-vi lượng của ba phân bón có màng bọc polymer: Lý thuyết và các phép đo’. Bài luận ‘đã mô tả những tác động quan trọng của độ ẩm và nhiệt độ giá thể về  cơ chế giải phòng các chất đa-vi lượng của ba loại PCF’, một trong số đó là Nutricote. Theo kết quả nghiên cứu,’tìm thấy sự khác biệt giữa các công nghệ về lớp phủ’.

Ngoài ra, Nutricote đã trở thành ‘ CRF hiệu quả nhất tại điểm giải phóng chất dinh dưỡng trong trạng thái ổn định ở nhiệt độ trung bình phạm vi (20-30 oC)… Nutricote đã có tỷ lệ giải phóng tương đối ổn định theo thời gian và nhiệt độ phản hồi phi tuyến tính.

Dựa vào một phần trên kết quả nghiên cứu đó, Florikan TOTAL W/ Phân bón tan chậm có kiểm soát Nutricote  đã được chọn làm CRF để được sử dụng trồng rau trong không gian bởi NASA.

Công nghệ và môi trường- công nghệ NASA.

Que kem cho phi hành gia có thể là một điều kỳ lạ cho trẻ em nhưng trong không  gian thực của nhà thám hiểm thì đó là một loại salad tươi, giòn – đó là một thứ rất cần thiết . Khả năng trồng cây trong không gian có thể chứng minh là rất quan trọng cho các bước đi dài hơn đã được định hình trong những thập kỷ tiếp theo.

Trồng cây trong tàu vũ trụ và một ngày trên một hành tinh khác là một nỗ lực phức tạp, như  Gioia Massa- trưởng nhóm khoa học cho dự án NASA Veggie tại trung tâm vũ trụ Kennedy sẽ chia sẻ. Nhưng một công cụ làm cho nó dễ dàng hơn nhiều là một công thức phân bón đặc biệt, được phát triển cách đây nhiều năm với sự trợ giúp của NASA đã nhận được nhiều lời khen ngợi đến từ người trồng trọt trên thế giới.

Phân bón do Sarasota pha trộn- Florikan có trụ sở tại Florida , lớp phủ polyme kiểm soát được thời gian và lượng nhả của mỗi thành phần – các chất dinh dưỡng đa lượng như nito, phốt pho, nito và các chất vi lượng như magie, kẽm được giải phóng trong sáu tháng đến một năm.

”Chúng tôi không sử dụng đất bởi vì đất không đồng nhất và rất khó đảm bảo một kết quả tốt”, Massa giải thích. Thay vào đó, nền tảng phát triển thực vật trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) Veggie sử dụng nền đất sét nung, xốp. Nền đất sét nung có tác dụng giữ rễ và nước nhưng không cung cấp bất kỳ chất dinh dưỡng nào cho cây trồng, tất cả đều được cung cấp từ phân bón.

” Có khả năng để thêm một loại phân bón có kiểm soát- bổ sung đúng một lượng dinh dưỡng theo thời gian mà không có bất  kỳ sự pha trộn hay bất kỳ hóa chất nào mà bạn phải đo lường – làm nó đơn giản hơn ”, Massa nói.

Vẫn còn nghiên cứu đang được thực hiện để tối ưu hóa lượng phân bón cho các loại cây trồng khác nhau, bao gồm cả việc thay đổi các thành phần pha trộn, tỷ lệ giải phòng và xem xét sư khác nhau giữa các loại phân bón ảnh hưởng  đến hàm lượng dinh dưỡng khi thu hoạch. Nhưng sử dụng một ứng dụng duy nhất là phân bón tan chậm có kiểm soát hàng ngày, các phi hành gia và nhóm nghiên cứu Veggie có thể tập trung vào những thách thức khác, chẳng hạn như tần suất tưới cây và cách sử dụng đèn chiếu sáng tốt nhất để thúc đẩy tăng trưởng.

Những nỗ lực của họ đã thành công, hoặc kỹ thuật lá với giống xà lách romaine đỏ được trồng và ăn trên ISS vào năm 2015và hoa Zinnia được trồng đến năm 2016. Các thí nghiệm trong tương lai cũng như kế hoạch cho năm 2017-2018 là phát triển cà chua lùn và bắp cải Trung Quốc với một module trồng cây thứ hai sẽ được gửi lên để tăng các biến đối chiếu.

”Chúng tôi đang học hỏi rất nhiều điều. Chúng tôi chắc chắn đã có những thách thức nhưng cũng có những thành công to lớn”, Massa chia sẻ. Cô ấy rất vui mừng về việc khám phá vùng đất mới với những thí nghiệm này và xác nhận Phân bón tan chậm có kiểm soát Florikan sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng.

Chuyển giao công nghệ

Nhà sáng lập Florikan – Ed Rosenthal không có ý định phát triển ra ngoài các khu vực trồng cây  khác khi lần đầu tiên bắt đầu phát triển phân bón. Tuy nhiên anh ấy đã thấy cách phân bón, bao gồm cả những thứ được bán bới công ty do vợ chồng anh thành lập vào năm 1982 đã được sử dụng và thấy cơ hội tốt.

”Tôi đã đến gặp một người bạn tốt, một tiến sỹ, người sản xuất cây cảnh”, Rosenthal kể lại. ”Anh ấy đang ném những túi phân bón hòa tan trong nước, khoảng 40-50 túi trong bể. Và khi tôi đang xem, một số nổi lên trên cùng,  một số đang tách biệt xuống dưới cùng. Anh ấy bật một máy khấy để hòa tan phân bón trong dung dịch.”

Rosenthal đã bàng hoàng, nếu nông dận đang tưới cho cây với giải pháp hỗn hợp dung dịch này, một tỷ lệ chất dinh dưỡng sẽ thấm vào mạch nước ngầm. Điều này thật khủng khiếp với môi trường và không mang lại lợi ích cho cây. Anh bắt đầu nghiên cứu vấn đề và cuối cùng nói với người trồng, ” Tôi tin rằng bạn đang lãng phí hơn hai phần ba Nito của bạn: Nó sẽ đi thẳng vào nước ngầm”.

Sự phân tách đã xảy ra bởi vì các chất dinh dưỡng khác nhau hòa tan trong nước với tỷ lệ khác nhau và điều đó đã giúp Rosenthal có ý tưởng. Mặc dù không phải là một nhà hóa học được đào tạo, năm 2002 anh ấy đã dành nhiều thập kỷ làm việc với phân bón, polymer tại Florikan và trước đó tại một công ty nhựa mà nhựa gốc polymer được sản xuất chậu trồng cây.

”Tôi tự hỏi liệu tôi có thể tách từng chất dinh dưỡng dựa trên độ hoa tan tương đối của nó và khi cây trồng cần nó”, anh ta nói. Nếu anh ấy có thể phủ lên mỗi chất dinh dưỡng một lớp màng polyme khác, một vài chất với một lớp phủ polymer có độ xốp lớn hơn để nước thẩm thấu vào chất nền nhằm hòa tan và giải phóng chất dinh dưỡng một cách nhanh chóng, một số chất với độ xốp nhỏ hơn để làm chậm quá trình giải phóng, anh ấy nghĩ rằng có thể tạo ra một loại phân bón cho chính xác số lượng từng chất dinh dưỡng đúng với từng giai đoạn trồng trọt. Khách hàng của Florikan thường phải bón phân hàng tháng. ” Ví dụ đối với một vườn ươm với 100 mẫu cây cam Calamondin trồng chậu, sẽ có một lượng công nhân khổng lồ đi bón phân – một muỗng canh cho một chậu, 12 lần trong một năm.

Dòng phân bón tan chậm mới của Rosenthal sẽ có kết quả giống như vậy chỉ với 4 muỗng canh, áp dụng mỗi năm một lần – theo cách tính của anh ấy.

Anh ấy đã đưa hàng mẫu cho chủ một vườn ươm cây-người đã hoài nghi nhưng đồng ý để Rosenthal dùng thử trên một vài mẫu cây trồng. ”Trong sáu tháng, khi người trồng nhìn thấy sự giống nhau giữa một lần bón với sáu lần bón như trước đây, anh ấy nói ”Ed, bạn có thêm bất kỳ thứ nào trong số đó không?” Cải tiến sản phẩm mới, được gọi là Giải phóng dinh dưỡng theo giai đoạn (SNR) đã nhanh chóng được thị trường chấp nhận. Đầu năm 2004, Florikan được công nhận bởi tiểu bang Florida và Hiệu hội kỹ sư chuyên nghiệp Quốc gia cho sản phẩm mới sáng tạo tốt nhất năm. Phía sau giải thưởng đi kèm với một đặc quyền: 40 giờ tư vấn miễn phí với cơ quan Liên bang để đưa sự đổi mới về phía trước. Rosenthal đã chọn NASA. ”Tôi biết NASA đã làm việc về Space-age Polyme, thực sự hợp chất Polyme phức tạp đã có nhưng nó chưa trở thành xu hướng chính trong thương mại”, ông nói. Anh ấy đã kết nối với nhà nghiên cứu của Kennedy, Chrris Gilfriche vào tháng 10 năm 2005 thông qua Chương trình tiếp cận cộng đồng Liên minh công nghệ không gian (SATOP).

Cách tiếp cận mới

Sau khi kết thúc 40 giờ, các nhà nghiên cứu của NASA đã đề xuất một cách tiếp cận mới hoàn toàn: bao phủ các chất dinh dưỡng trong một polyme đơn, không thấm nước và sau đó xử lý chúng bằng một hóa chất để mở các kẽ rỗng chính xác theo các thông số kỹ thuật cần thiết. Điều đó thúc đẩy hai năm nữa để hoàn thiện công thức trong phòng thí nghiệm, bao gồm sự trở lại và làm việc liên tục với nhóm SATOP. Đến năm 2008, Florikan có hai bằng sáng chế mới, một cho phân bón tan chậm có kiểm soát theo giai đoạn và sử dụng một lớp phủ polyme khác.

Ngành công nghiệp cây cảnh- vườn ươm công nghiệp cây cảnh chơi lá – là người đầu tiên nắm lấy cơ hội thay đổi sang phân bón tan chậm có kiểm soát, ‘Rosenthal nhớ lại, anh ấy đã mở công việc kinh doanh tại một cơ sở sơn phủ ở Florida. Kể từ đó, anh ấy đã bán cả hai bằng sáng chế cho gã khổng lồ kinh doanh nông nghiệp – công ty J.R.Simplot, nơi đã giới thiệu công nghệ trên khắp miền tây nước Mỹ và ở nước ngoài. Forikan giữ lại một giấy phép vĩnh viễn để sản xuất và kinh doanh phân bón ở 32 miền Đông nước Mỹ và hoạt động kinh doanh đã phát triển trong những năm gần đây, thúc đẩy nhu cầu về một nhà máy hoàn toàn mới rộng 85.000 foot ở quận Hardee, Florida và đang tạo ra khoảng 80 công việc mới.

Rosenthal ghi nhận một phần lớn của thành công này đến từ sự hướng dẫn mà anh ấy nhận được từ NASA. ‘ Đối với chúng tôi, có thể tạo lớp phủ ngay tại Florida và giới thiệu vào thị trường, không nghi ngờ gì nữa đây là một kết quả với sự trợ giúp của SATOP-NASA. Điều này khiến cho sản phẩm có tính thương mại với giá cả phải chăng và biến chúng tôi trở thành một nhà sản xuất lớn.”

Những lợi ích

Lợi thế chính của dòng phân bón tan chậm có kiểm soát Florikan đó là người dùng sử dụng một lượng ít hơn, không thường xuyên so với công thức phân bón truyền thống. Điều đó đã giảm đáng kể sự gây hại cho môi trường khi tác động vào sự rửa trôi chất dinh dưỡng và nó cũng giúp sử dụng lao động ít hơn và giảm chi phí tối thiểu cho người trồng.

” Với phân bón, bạn muốn đặt nó ở nơi  bạn dự định sẽ dùng, bới vì nếu nó đi vào mạch nước ngầm, nó có thể tạo ra vấn đề”, Rosenthal giải thích. Nito- nguyên tố đặc biệt liên quan tới sự nở hoa có hại của tảo,có thể giai phóng các chất độc gây hại và thậm chí giết các động vật hoang dã biển bao gồm cá heo, lợn biển và rùa.

”Về tổng thể, nếu có thể bón lượng phân ít hơn  thì lượng tác động tiềm ẩn từ tất cả các chất dinh dưỡng sẽ ít hơn. Bón phân một lần trong 1 năm hoặc 6 tháng, 9 tháng sẽ tốt hơn 30 ngày bón một lần.” Một trong những công thức ban đầu của Florilan là Florikan Nutricote 18-6-8 đối với tỷ lệ Nito, photphat và kali thì nó được thiết kế dành riêng cây cảnh chơi lá nên họ sẽ nhận được đúng số lượng mỗi chất dinh dưỡng khi cần mà không gây lãng phí.

”Việc nghiên cứu liên tục của Florikan trong cải tiến dòng phân bón tan chậm có kiểm soát giúp hình thành nền tảng cho việc giới thiệu thành công Nutricote ở thị trường Mỹ”, Rosenthal chia sẻ. ”Từ đó, cam kết về công nghệ tiên tiến của Florikan đã giúp hình thành mối quan hệ đối tác với SATOP-NASA, kết quả là lớp phủ polymer mới của Florikan pha trộn và tùy chỉnh. Phân bón Nutricote và Florikote và bây giờ dòng sản phẩm Gal-XeONE đã được cấp bằng sáng chế cho Simplot.

Khi Florikan đã phát triển và mở rộng vào các loại cây trồng khác, tạo ra công thức đặc biệt cho cam quýt, cây bụi và gần đây nhất là cây mía – nơi thực hiện bón phân từ máy bay một năm một lần. Florikan đề xuất dòng phân bón mà nông dân chỉ bón 1 lần khi cây mía được trồng mới. ”Bây giờ họ đang mua với số lượng đáng kể cho vài nghìn mẫu Anh. Không có NASA và SATOP thì điều này sẽ không xảy ra”, Rosenthal chia sẻ.

Khách hàng của J.R.Simplot bao gồm những vườn vươm quy mô lớn và những người trồng cỏ trên miền Tây nước Mỹ cũng như những người trồng dầu cọ ở Indonesia và Malaysia. Jeff Roesler – Phó chủ tịch kinh doanh vùng cho biết, hai công nghệ làm nổi bật giá trị cốt lõi của Simplot: tôn trọng tài nguyên và tinh thần đổi mới. ” Trong thế giới toàn cầu hóa, điều cuối cùng đó là cung cấp cho nhiều người về một giải pháp bền vững và hiệu quả”, anh nhấn mạnh, phân bón tan chậm có kiểm soát đã làm được điều đó cực kỳ tốt. Khi NASA liên hệ với Florikan cho dự án Veggie, Rosental đã tạo ra một công thức mới cho thực vật ra hoa, như cà chua. Công thức mới pha trộn mà Florikan đã có từ đó cũng được thương mại với tỷ lệ 14-4-14 được thiết kế để áp dụng cho cây trồng sau 100 hoặc 180 ngày. ”Nếu chúng tôi nói chuyện với anh ấy trước, chúng tôi có thể đã kiểm tra công thức 14-4-14 cho Zinnia”, Massa lưu ý.

”Chuyên môn của NASA đã giúp chúng tôi thúc đẩy sự phát triển theo năm tháng, chúng tôi đã rất vui khi được quay lại”, Rosenthal nhấn mạnh.

Xuất bản trên trang Fertilizer Focus số tháng 1-2 năm 2018