20/9/2015
GUAYULE, LOẠI CÂY BỤI RẬM
SA MẠC CÓ TRIỂN VỌNG TRỒNG KỸ NGHỆ ĐỂ SẢN XUẤT
CAO SU THIÊN NHIÊN
Nguyễn Văn Khuy
|
Hoa Kỳ hàng năm phải chi phí gần một tỉ dollars để nhập cảng cao su thiên nhiên cho nhu cầu trong nước. Trái đất có hơn 2,000 giống cao su có thể cho mủ (latex) nhưng chỉ có hai giống Hevea brasiliensis và Parthenium argentatum (guayule) đã được khai thác trồng thương mại . Guayule chỉ được trồng tại Mễ Tây Cơ và Hoa Kỳ trong một vài thời gian ngắn và trong thế chiến thứ hai khi Nhật phong tỏa Thái Bình Dương làm gián đoạn nhập cảng nguồn cao su đến từ Á Châu. Hiện nay chỉ có giống Hevea brasiliensis được trồng để cung cấp cao su cho nhu cầu sản xuất các sản phẩm kỹ nghệ trên thế giới. Tuy nhiên Hoa Kỳ vẫn tiến hành những khảo cứu và phát triển để có thể trồng guayule cho nhu cầu dùng trong nội địa và bán ra nước ngoài.
Mặc dầu Hevea đang chế ngự ngành canh tác cao su hiện nay nhưng guayule và Hevea có chung lịch sử phát triển song song. Về thương mại thì cả hai giống đều được gặt hái từ những vùng hoang dại trước khi thành lập các đồn điền và khởi sự khảo cứu canh tác . Cả hai đều có những vấn đề như năng xuất thấp và tăng trưởng. Những vấn đề này vẫn tiếp tục khi khởi sự trồng đại canh tác do tập thể cây di truyền tạp chủng bởi hạt giống thụ phấn thoáng (open-pollinated seed). Năng xuất thu hoạch cho cả hai giống đều tăng mau 400-2,000 kg/ha cho Hevea và 300-1,000 kg/ha cho guayule. Kết qủa này được phổ biến do trung tâm khảo cứu the Rubber Research Institute of Malaysia thành lập năm 1925.
Với hơn 60 năm khảo cứu và phát triển trung tâm này đã thành công tăng năng xuất thu hoạch và sản xuất ra sản phẩm kỹ nghệ đồng nhất và đáng tin cậy cho việc trồng thương mại giống Hevea. Nhưng các cuộc khảo cứu về guayule nhiều lần bị gián đoạn rồi đi vào quên lãng. Vì thế các nhà khảo cứu phải khởi sự lại từ đầu.
Trong thế kỷ thứ 20 ngành sản xuất vỏ cho các bánh xe đã tìm kiếm loại cây tương cận có thể sản xuất cao su thiên nhiên để trồng tại các đồn điền vùng Đông Nam Á Châu. Sự thiếu hụt cao su trầm trọng đã sảy ra do nguồn cung cấp phụ thuộc vào từng vùng địa lý mà những nguyên nhân do thiên tai như thời tiết bất lợi, sâu bệnh tàn phá, chính trị bất ổn hoặc chiến tranh.
Khi thế chiến thứ hai sảy ra và Nhật phong tỏa đường biển thì nguồn cung cấp cao su cho Hoa Kỳ bị ngưng trệ . Do đó các khoa học gia của quốc gia này đã dồn những nỗ lực vào những cuộc khảo cứu để phát minh cao su nhân tạo thay thế cao su thiên nhiên. Tuy nhiên vẫn không thành công chế tạo được cao su nhân tạo có độ vững bền và dắn chắc giống như có trong thiên nhiên. Vì thế việc chế tạo vỏ cho các bánh xe dùng cho phi cơ và xe vận tải hạng nặng vẫn phải dùng cao su thiên nhiên . Do đó guayule đã được phát triển trồng tại các vùng thuộc miền Tây Nam Hoa Kỳ.
Guayule có tên khoa học Parthenium argentatum là nguồn cung cấp cao su từ thời pre-Columbian khi thổ dân da đỏ Mễ Tây Cơ dùng cho các trò giải trí như túc cầu. Vào đầu thế kỷ 20 Hoa Kỳ đã lựa chọn guayule là nguồn cung cấp cao su thiên nhiên vì giá cả cao của Hevea sản xuất từ vùng Amazon, Nam Mỹ. Khởi sự bởi Continental Rubber Company thu thập từ gặt hái guayule tại các vùng hoang dã ở Mễ Tây Cơ . Phương pháp trích lọc ( extraction ) ra mủ cao su thành công vào năm 1904 được 40 kg để xuất cảng sang Hoa Kỳ.
Năm 1907 Mễ Tây Cơ đã có 20 nhà máy hoạt động hoặc đang xây cất và năm 1910 sản xuất 10, 000 tấn cao su để xuất cảng , chiếm 24% tổng số nhập cảng vào Hoa Kỳ. Tuy nhiên năm 1912 Continental Rubber Company phải hủy bỏ sản xuất thương mại vì cuộc cách mạng ở Mễ Tây Cơ. Đây cũng là một dịp may vì phần lớn guayule mọc thiên nhiên đã bị gặt hái không được bảo tồn có thể dẫn đến nguy cơ tuyệt chủng.
Sau đó Continental Rubber Company chuyển qua Hoa Kỳ tiếp tục dự án sản
xuất cao su từ hai tiểu bang Arizona và California. Đến năm 1920 đã trồng được
3,200 ha , sản xuất được 1,400 tấn. Tuy nhiên vì khủng hoảng kinh tế thế giới
năm 1929 nên việc sản xuất bị đình chỉ .
Thế chiến thứ hai Hoa Kỳ phát triển dự án Emergency Rubber Project để trồng guayule. Dự án lớn này bao gồm 1,000 scientists và technicians với 9,000 nhân công . Hơn 13,000 ha guayule được trồng tại 13 địa điểm trong ba tiểu bang California, Azirona và Texas. Trong bốn năm của dự án hơn 1,000 tấn cao su được thu hoạch . Nhưng chiến tranh thế giới không dài lâu và dự án chấm dứt đồng thời với sự phát minh ra cao su nhân tạo (styrene butadiene rubber). Vận chuyển đường biến Thái Bình Dương được khai thông trở lại để tiếp tục nhập cảng cao su từ Đông Nam Á Châu. Khoảng 10,000 tấn guayule phải hủy bỏ chưa được trích lọc .
Dư án được đánh gía là thành công vì các nhà khảo cứu đã khám phá được đặc tính sinh học của cây cũng như kỹ thuật trồng và phương pháp lai giống. Nếu dự án tiếp tục thì ngày nay guayule đã được canh tác thương mại.
Ngoài ra các nhà khảo cứu cũng trồng thí nghiệm cây Russian dandelion ở các vùng miền nam của hai tiểu bang miền bắc Hoa Kỳ là New York và Oregon. với kết qủa rất tốt nhưng rễ của Russia dandelion chỉ có 2-3 % latex. Loại cây này mọc thiên nhiên ở Ubekistan và Kazakhstan và nước Nga đã trồng từ năm 1931 đến năm 1950 để dùng trong nội địa . Các quốc gia như Anh, Đức, Thụy Điển và Tây Ban Nha cũng đã trồng Russia dandelion trong thế chiến thứ hai do nhu cầu cao su thiên nhiên .
Guayule là loại cây bụi rậm đa niên mọc nhiều tại vùng đất đá vôi, dưới chân núi và sườn đồi ở sa mạc Chihuahuan thuộc vùng trung bắc Mễ Tây Cơ và vùng Big Bend của Texas. Là loại cây đa nhiễm thể (polyploid) , nếu mọc hoang dại có số nhiễm thể khác nhau được tìm thấy như diploids (2n=2x =36), triploids (2n=3x=54), tetraploids (2n=4x=72). Tuy nhiên khi trồng đại canh tác thì số nhiễm thể tăng lên tới octaploid (2n=8x=144) do tuyển giống thuần chủng bởi sự sinh sản vô tính. Ngoài ra có nhiều cây có số nhiễm thể vượt mức thông thường (supernumerary chromosomes) cũng đã được tìm thấy . Thí nghiệm trồng cho biết các cây diploid có năng xuất thấp và dễ bị các bệnh về rễ so với các cây triploid hoặc tetraploid.
Guayule chịu đựng được khí hậu sa mạc nóng, vùng đất cát tương đối ít chất dinh dưỡng , và không bị úng thủy. Kinh nghiệm trồng cho biết bệnh rễ cây sảy ra ở những vùng không thoát nước. Phân bón chỉ có tác dụng rất nhỏ đối với sự tăng trưởng và guayule cũng chịu đựng được vùng đất có độ mặn thấp. Vùng cao nguyên bán nhiệt đới của sa mạc Chihuahan với cao độ từ 1200-2,100 m , nhiệt độ từ -18 đến 49.5 C là nơi guayule được tìm thấy. Nhiệt độ cao không ảnh hưởng đến tăng trưởng nhưng dưới 4 C guyayule trong trạng thái miên kỳ và nếu nhiệt độ đông lạnh kéo dài trong thời gian lâu có thể làm chết cây.
Vũ lượng hàng năm từ 280-640 mm thích hợp cho canh tác guayule. Tuy nhiên muốn đạt năng xuất tối đa thì cần thiết tưới một mức độ tối hảo. Năng xuất thu hoạch tỉ lệ với lượng nước tưới. Tưới làm ngắn thời gian thu hoạch. Tưới qúa độ là nguyên nhân gây bệnh cây, giảm đi độ thoáng trong đất và nhiều cỏ dại. Những vấn đề này làm ảnh hưởng xấu cho cây còn non.
Trồng cây con tại nhà kiếng và vùng đất canh tác áp dụng cho việc sản xuất thương mại. Phương cách này rất thành công nhưng tốn kém hơn lối gieo hạt trực tiếp. Gieo hạt trực tiếp tuy thành công trên thí nghiệm nhưng chưa được áp dụng để trồng thương mại.
Hiện nay công tác diệt cỏ dại và bài trừ sâu bệnh còn là một vấn đề vì tại Hoa Kỳ chưa có hóa chất nào được mang nhãn hiệu để dùng cho guayule. Tuy nhiên nếu khu vực trồng sản xuất được chọn lựa kỹ lưỡng và sửa soạn đúng cách cho việc trồng cây con cũng như diệt trừ cỏ dại thì không có vấn đề sâu bệnh. Sau khi thu hoạch thì phải cắt cành cách mặt đất 10 cm cho cây tăng trưởng trở lại hầu giảm bớt phí tổn bứng cây cũ lên để trồng cây mới. Khoảng 2- 3 năm sau cây mới đủ lớn để có thể thu hoạch trở lại.
Guayule chỉ có 5- 10% cis-1,4 polyisoprene tính theo trọng lượng. Tuy nhiên không thể áp dụng phương pháp cạo mủ như cây Hevea bằng cách rạch vỏ cây để hứng mủ vào chén hay thùng. Mủ cây guayule bị kẹt giữa các tế bào nên phải cắt toàn thể cây gần sát gốc để cây mọc trở lại rồi sau đó dùng phương pháp hóa học để trích mủ ra. Một trong phương pháp này là dùng hỗn hợp dung môi acetone với hexane hoặc pentane.
Ngoài ra guayule còn có 10 % terpenes resins trong thành phần cây có thể xử dụng trong các kỹ nghệ biến chế khác. Sau khi trích mủ phần xác bã còn lại có thể dùng làm biomass trong kỹ nghệ biến chế xăng sinh học ( biofuel ).
Các nỗ lực khảo cứu hiện nay của Hoa Kỳ không nhằm mục đích thay thế loại Hevea brasilensis hiện hữu . Mục đích là nếu có thể trồng guayule trong nội địa để sản xuất bổ xung vào sự thiếu hụt nguồn nhập cảng cao su thiên nhiên trong những trường hợp khẩn cấp . Sự thiếu hụt với nhiều lý do, như chiến tranh , dịch bệnh làm chết cây hay những cây già cỗi không còn khả năng sản xuất . Việc trồng lại cây Hevea thì phải mất thời gian 8 năm cây mới trưởng thành để có thể khai thác mủ cung cấp cho thị trường.
Mặc dầu với nguồn nhân lực và tài trợ khảo cứu hạn chế nhưng năng xuất đã cải thiện đáng kể và nhiều giống tốt được phát triển . Trong qúa khứ việc bảo trợ khảo cứu bị gián đoạn và bỏ quên trong nhiều thời kỳ. Một khi trồng thương mại cần thiết do đòi hỏi bởi thị trường thì phương pháp canh tác và trích lọc đã có sẵn với những chuyên gia khảo cứu có kinh nghiệm sẽ không gặp trở ngại kỹ thuật trong tiến trình sản xuất.