I.THỰC TRẠNG VÀ Ý TƯỞNG 1.Thực trạng: Ngày nay, vấn đề môi trường, đặc biệt là biến đổi khí hậu luôn được chú trọng trên toàn thế giới. Trong đó, CO2 (khí cacbon dioxit) được nghiên cứu là tác nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Không thể phủ nhận những lợi ích của CO2 đối với đời sống sinh vật trên Trái đất: tham gia vào quá trình quang hợp, hoạt hóa,… Tuy nhiên, hiện nay, lượng CO2 trong không khí ngày càng tăng cao, chủ yếu do hoạt động của con người. Điều đó đồng nghĩa với mối đe dọa đối với sức khỏe con người và môi trường sống ngày càng tăng cao. Vì vậy, cần có một giải pháp tích cực, thân thiện với môi trường để làm giảm lượng CO2 đang ngày một gia tăng trong không khí. 2.Ý tưởng: Khi được tìm hiểu trong chương trình phổ thông về các loại thực vật phù du trong giới tự nhiên, đặc biệt là tảo, nhóm chúng tôi đã được học tập và nghiên cứu về thói quen ăn uống, hấp thụ dinh dưỡng của loại sinh vật này. Cụ thể, các loài sinh vật phù du, trong đó có tảo, lấy CO2 là chất dinh dưỡng chính. Hay, chúng hấp thụ CO2 để lớn lên và dự trữ trong bộ vỏ của mình. Trong khi đó, sắt lại là một chất xúc tác cần thiết kích thích sự sinh trưởng, phát triển của các loài sinh vật phù du này. Đặc biệt, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm năng lượng quốc gia Mỹ Argonne cho thấy tảo cát sử dụng nhiều sắt hơn nó cần cho quang hợp và hấp thụ CO2 để dự trữ thêm trong bộ xương silic dioxit và vỏ của nó (sơ bộ mỗi năm có 2,5mg sắt được lấy ra từ mỗi mét vuông mặt nước biển và bị cô lập trong bộ xương silic dioxit). Điều này đặt câu hỏi cho chúng tôi về việc sử dụng sắt (gieo sắt vào môi trường nuôi cấy) cho tảo ăn để bẫy CO2, nhờ đó có thể làm giảm lượng CO2 trong không khí (Xem hình 1). Hình 1. Cho sắt vào môi trường nuôi cấy tảo để làm giảm khí CO2 Vỏ ngoài của tảo cát rất cứng nên khi chết chúng thường chìm xuống đáy đại dương mang theo cả cacbon từ mặt nước rồi giữ chặt chúng trong những lớp lắng cặn tại bãi tha ma đáy nước. Hầu hết các loài tảo cát đều quá nhỏ và không thể nhìn thấy được nếu không qua phóng đại; nhưng chúng lại giữ một vai trò quan trọng đáng kinh ngạc trong chu trình cacbon toàn cầu. Trong quá trình quang hợp, tảo cát biến khí cacbonic thành cacbon hữu cơ đồng thời giải phóng khí oxi. Mỗi năm chúng đóng góp tới 40% cacbon hữu cơ được sản xuất trong các đại dương trên toàn thế giới. Dưới điều kiện tỉ lệ sắt thấp, tảo cát lớn chậm hơn; các gen tham gia vào quá trình tạo vỏ silic đioxit được kích thích hoạt động. Các cá thể tảo cát cũng có xu hướng tập trung lại với nhau dưới những điều kiện này khiến chúng nặng hơn và dễ chìm hơn. Thành tế bào dày hay mỏng còn tuỳ thuộc vào lượng sắt có trong môi trường biển. Việc bổ sung sắt vào môi trường nuôi cấy sẽ giúp tảo cát có thể phát triển, gia tăng số lượng và hấp thụ nhiều khí cacbonic từ bầu khí quyển hơn. Từ đó có thể kìm hãm sự nóng lên toàn cầu. Thay vì nuôi dưỡng thêm sự phát triển của sinh vật phù du, gây ra sự nở hoa của tảo, sự làm giàu sắt (gieo sắt) có thể thay thế kích thích tảo cát háu ăn để hấp thụ nhiều sắt hơn để xây dựng vỏ lớn hơn. Khi vỏ đủ lớn, chúng chìm xuống đáy đại dương cô lập sắt và tiếp tục bỏ đói sinh vật phù du của tảo cát. Như vậy, ở đề tài này, cần nuôi tảo cát trong môi trường nuôi cấy, sau đó bơm vào môi trường nuôi cấy một lượng vi chất dinh dưỡng sắt nhất định. Theo dõi hàm lượng và nồng độ CO2 trong môi trường nuôi cấy theo chu kỳ. Theo dõi đồng thời sinh khối của tảo, sự tăng giảm của chúng và rút ra kết luận.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT THĂNG LONG ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015) Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU CO2 CỦA TẢO CÁT QUA VIỆC GIEO SẮT Lĩnh vực: Khoa học môi trường NGƯỜI HƯỚNG DẪN - Ts Nguyễn Văn Thắng - Đơn vị công tác: Viện Khoa học Việt Nam TÁC GIẢ: Nguyễn Bằng Thương-Lớp: 11T4-Trường: THPT Thăng Long Hoàng Hà Vi-Lớp: 11T4-Trường: THPT Thăng Long Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi MỤC LỤC Trang I II III IV Thực trạng và ý tưởng…………… Nội dung đề tài………………………6 Ưu điểm và nhược điểm………….…18 Công việc tới……………… .21 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi I THỰC TRẠNG VÀ Ý TƯỞNG Thực trạng: Ngày nay, vấn đề môi trường, đặc biệt là biến đổi khí hậu được chú trọng toàn thế giới Trong đó, CO2 (khí cacbon dioxit) được nghiên cứu là tác nhân chính gây hiện tượng nóng lên toàn cầu Không thể phủ nhận những lợi ích của CO2 đối với đời sống sinh vật Trái đất: tham gia vào quá trình quang hợp, hoạt hóa,… Tuy nhiên, hiện nay, lượng CO2 không khí ngày càng tăng cao, chủ yếu hoạt động của người Điều đó đồng nghĩa với mối đe dọa đối với sức khỏe người và môi trường sống ngày càng tăng cao Vì vậy, cần có một giải pháp tích cực, thân thiện với môi trường để làm giảm lượng CO2 ngày một gia tăng không khí CO2 Sức khỏe người Biến đổi khí hậu Hệ sinh thái Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Ý tưởng: Khi được tìm hiểu chương trình phổ thông về các loại thực vật phù du giới tự nhiên, đặc biệt là tảo, nhóm chúng đã được học tập và nghiên cứu về thói quen ăn uống, hấp thụ dinh dưỡng của loại sinh vật này Cụ thể, lồi sinh vật phù du, có tảo, lấy CO2 chất dinh dưỡng Hay, chúng hấp thụ CO2 để lớn lên dự trữ vỏ Trong đó, sắt lại chất xúc tác cần thiết kích thích sinh trưởng, phát triển loài sinh vật phù du Đặc biệt, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm lượng quốc gia Mỹ Argonne cho thấy tảo cát sử dụng nhiều sắt nó cần cho quang hợp và hấp thụ CO2 để dự trữ thêm bộ xương silic dioxit và vỏ của nó (sơ bộ mỗi năm có 2,5mg sắt được lấy từ mỗi mét vuông mặt nước biển và bị cô lập bộ xương silic dioxit) Điều này đặt câu hỏi cho chúng về việc sử dụng sắt (gieo sắt vào môi trường nuôi cấy) cho tảo ăn để bẫy CO2, nhờ đó có thể làm giảm lượng CO2 không khí (Xem hình 1) Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Hình Cho sắt vào môi trường nuôi cấy tảo để làm giảm khí CO2 Vỏ tảo cát cứng nên chết chúng thường chìm xuống đáy đại dương mang theo cacbon từ mặt nước giữ chặt chúng lớp lắng cặn bãi tha ma đáy nước Hầu hết loài tảo cát q nhỏ khơng thể nhìn thấy khơng qua phóng đại; chúng lại giữ vai trị quan trọng đáng kinh ngạc chu trình cacbon tồn cầu. Trong q trình quang hợp, tảo cát biến khí cacbonic thành cacbon hữu đồng thời giải phóng khí oxi Mỗi năm chúng đóng góp tới 40% cacbon hữu sản xuất đại dương toàn giới Dưới điều kiện tỉ lệ sắt thấp, tảo cát lớn chậm hơn; gen tham gia vào trình tạo vỏ silic đioxit kích thích hoạt động Các cá thể tảo cát có xu hướng tập trung lại với điều kiện khiến chúng nặng dễ chìm Thành tế bào dày hay mỏng cịn tuỳ thuộc vào lượng sắt có môi trường biển Việc bổ sung sắt vào môi trường ni cấy giúp tảo cát phát triển, gia tăng số lượng hấp thụ nhiều khí cacbonic từ bầu khí Từ kìm hãm nóng lên tồn cầu Thay vì ni dưỡng thêm sự phát triển của sinh vật phù du, gây sự nở hoa của tảo, sự làm giàu sắt (gieo sắt) có thể thay thế kích thích tảo cát háu ăn để hấp thụ nhiều sắt để xây dựng vỏ lớn Khi vỏ đủ lớn, chúng chìm xuống đáy đại dương cô lập sắt và tiếp tục bỏ đói sinh vật phù du của tảo cát Như vậy, đề tài này, cần nuôi tảo cát mơi trường ni cấy, sau bơm vào mơi trường nuôi cấy lượng vi chất dinh dưỡng sắt định Theo dõi hàm lượng nồng độ CO2 môi trường nuôi cấy theo chu kỳ Theo dõi đồng thời sinh khối tảo, tăng giảm chúng rút kết luận Nguyễn Bằng Thương – Hồng Thị Hà Vi II NỢI DUNG ĐỀ TÀI A Vật liệu nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là loài tảo silic (tảo cát), tên khoa học là Bacillariophyceae, được lưu giữ và nuôi cấy tại Phòng sinh học tảo, trực thuộc Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Số lượng tảo: 5g Nước biển sau được xử lý có độ mặn 30 ppt, có hàm lượng NO3- NH4+ 2,8 0,7 mg/l Tương ứng với hàm lượng N là 0,63 và 0,54 mg/l Hàm lượng (PO4)2- là 1,8 mg/l, tương ứng với hàm lượng P là 0,59 mg/l Hàm lượng silic là 3,51 mg/l Vi chất dinh dưỡng sắt: bột sắt (Fe) Nơi cung cấp: THPT Thăng Long Số lượng sắt: 200 mg Các thiết bị chuyên dùng: - Dụng cụ đựng tảo thí nghiệm (Bình, lọ thủy tinh,…) - Máy đo CO2 (đo trước, sau gieo bột sắt) - Máy đo DO, máy đo nhiệt độ, máy đo pH, kính hiển vi số dụng cụ cần thiết khác - Chương trình xử lý số liệu ghi lại được: Chương trình EXCEL 2007 Trước tiến hành nghiên cứu, cần hiểu rõ những đặc điểm bản của các vật liệu cần có sau: PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CHỦ YẾU CỦA TẢO SILIC: a Hệ thống phân loại: Ngành: Heterokontophyta Lớp: Bacillariophyceae Bộ: Pennales Bộ phụ: Biraphidineae Họ: Nitzschiaceae Giống: Nitzschia Loài: Nitzschia longissima Nguyễn Bằng Thương – Hồng Thị Hà Vi b Mợt sớ đặc điểm sinh học chủ ́u: Tế bào có hình que dài, vỏ mỏng, sống riêng rẽ Mặt vỏ tế bào hình que thẳng, trục dài trung bình 440 µm Đoạn mặt vỏ phình to ra, có dạng hình thoi, dài khoảng 1/4 đến 1/3 trục dài, chiều ngang 16µm Hai đầu tế bào nhỏ đều, thẳng, chiều ngang 4-5 µm Trên mặt vỏ có đường vân ngang (16 đường) Mỗi tế bào có hai thể sắc tố dạng nằm đoạn phình tế bào. - Cấu tạo vách tế bào: Vách tế bào cấu tạo silic (SiO2.nH2O) pectin, gồm tầng, tầng (silic) tầng (pectin). - Sắc tố thể sắc tố: Thể sắc tố dạng bản, số lượng ít, kích thước lớn, gồm chlorophyll (a và c), fucoxanthin, carotenoit. - Nguyên sinh chất: Là chất sống tế bào, có tính lỏng, nhớt, đàn hồi, suốt. - Nhân: Mỗi tế bào có nhân, thường có dạng hình cầu, kích thước phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng phát triển tế bào Nhân nằm cầu nguyên sinh chất chạy qua trung tâm tế bào Nhân có màng nhân cố định chứa hay nhiều hạch nhân, trình phân chia không giảm nhiễm Các kiểu sinh sản chính: Sinh sản phân cắt theo kiểu nắp hộp: Hai mảnh vỏ tách rời Mỗi mảnh vỏ chứa chất tế bào với nhân thể màu Bất mảnh tế bào mới được hình thành sau chúng tự tạo nên mảnh vỏ Như vậy, sau số lần phân chia dẫn đến giảm kích thước tế bào (từ 1/2 -1/3 kích thước ban đầu). Sinh sản bào tử nghỉ điều kiện bất lợi: Các hình thức sinh sản bằng bào tử bào tử nghỉ, bào tử phục hồi độ lớn (do trình phân cắt kiểu nắp hộp dẫn đến giảm kích thước tế bào sau nhiều lần phân chia). + Sự hình thành bào tử sinh trưởng (Auxospore) Khi kích thước tế bào giảm, tảo silic phải tiến hành phục hồi lại kích thước ban đầu cách phân chia đặc biệt hình thành bào tử sinh trưởng. + Bào tử nghỉ (Resting spore) Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi - Các loài tảo gần bờ tảo silic trung tâm thường có hình thức sinh sản bằng bào tử ngủ chi tảo lơng gai (Chaetoceros), chi tảo chuỗi thẳng (Melosira), v.v… Hình thành bào tử ngử để trì sống điều kiện bất lợi môi trường như: nhiệt độ cao thấp, muối dinh dưỡng thiếu…. Ngoài ra, tảo silic cịn có hình thức sinh sản hữu tính (đẳng giao tảo silic lơng chim nỗn giao tảo silic trung tâm) Thành phần chủ yếu: Protein 30-55% Cacbohydrat 10-30% (Chủ yếu polysaccharide) Lipid 10-25% Các acid béo: 20-40% lipid tổng số Phospholipid: 10% lipid tổng số Khoáng 10-40% Silic (tảo Khuê), phospho, natri, canxi Acid nucleic 4-6% RNA:DNA = 3:1 c Ảnh hưởng số yếu tố sinh thái đến phát triển tảo: Ánh sáng: Ánh sáng nguồn lượng cho trình quang hợp vi tảo. Ánh sáng ảnh hưởng không đến phát triển số lượng vi tảo, mà cịn ảnh hưởng đến thành phần hóa sinh vi tảo Hầu hết loài vi tảo sử dụng trong ni trồng thủy sản thích ứng với cường độ ánh sáng từ 50 đến 300 µEm-2s-1, tương ứng với thời gian chiếu sáng 12-18 giờ/ngày Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào, tốc độ phản ứng trao đổi chất, sinh trưởng, trình quang hợp, mật độ phân bố, cường độ hô hấp, kích thước tế bào thích nghi lồi Vi tảo sống khoảng nhiệt độ 16-30oC Ở nhiệt độ cao 35oC thấp 16oC, vi tảo phát triển Tuy nhiên, nhiệt độ coi thích hợp cho phát triển hầu hết loài vi tảo khoảng 20-25oC Độ mặn: Các loại tảo khác có khả thích nghi độ mặn khác nhau. Có lồi tảo có khả phát triển tốt mơi trường có độ mặn cao đến 35 ppt, có lồi sống mơi trường có độ mặn vài phần ngàn Hầu hết, loài tảo sinh trưởng phát triển trong khoảng độ mặn 12-40 ppt, phát triển tốt khoảng 20-35 ppt pH pH coi yếu tố biến đổi nội Sự biến đổi nhiệt độ như ánh sáng tác động đến pH thông qua q trình quang hợp tảo pH mơi Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi trường cao thấp làm chậm tốc độ tăng trưởng vi tảo Mỗi loài tảo sinh trưởng tối ưu mơi trường có pH định pH tốt hầu hết các lồi tảo khoảng 7-9, thích hợp từ 8,2-8,7 Hình Tế bào tảo cát qua kính hiển vi Các yếu tố dinh dưỡng Dinh dưỡng yếu tố vô quan trọng, ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển vi tảo số lượng chất lượng Mật độ tế bào tảo nuôi thường cao nhiều so với mật độ tảo tự nhiên, nên việc bổ sung dinh dưỡng vào môi trường nuôi cần thiết Thành phần dinh dưỡng đa lượng cần thiết cho tảo nuôi gồm muối nitơ, photpho, silic… Các nguyên tố vi lượng tác động đến q trình trao đổi chất vi tảo Mơi trường bổ sung dinh dưỡng cho tảo Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi sử dụng phổ biến cho tảo Silic môi trường L L1, đó: Nitơ: Mặc dù nitơ chiếm từ 1-10% khối lượng thể hầu hết loại tảo, nhu cầu nitơ quan trọng phát triển tảo Khi mà amon sử dụng nguồn nitơ cho tảo môi trường pH giảm nhanh, gây số hiệu ứng phụ ảnh hưởng tới sinh trưởng tảo Tảo có khả sử dụng đạm dưới dạng hợp chất: Amoni, nitrat, nitrit Mỗi lồi có nhu cầu sử dụng hàm lượng nitơ khác Hàm lượng nitơ bổ sung tốt cho tảo Photpho: Photpho có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển tảo Chức photpho tham gia vào việc hình thành nhiều hợp chất hữu có vai trị khâu chuyển hóa trung gian chất có ý nghĩa then chốt trao đổi lượng trao đổi chất Hàm lượng photpho cần bổ sung cho hầu hết loài vi tảo từ 2,5-15 ppm Silic: Silic vừa yếu tố tạo sinh, vừa nguyên tố tạo nên vỏ silic tảo Silic Silic cần cho việc xây dựng vỏ tảo Nếu thủy vực tồn nhiều tảo cát thì thời kỳ tảo cát phát triển mạnh, hàm lượng silic giảm nhiều, hạn chế phát triển cực đại tảo Một số tác giả khác thiếu silic, tảo cát phát triển bình thường cấu trúc tế bào bị thay đổi Cấu trúc phức tạp của vỏ silic giúp cho tảo có khả sử dụng đầy đủ ánh sáng mặt trời 10 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Hình Một tế bào tảo cát 11 Nguyễn Bằng Thương – Hồng Thị Hà Vi CÁC ĐẶC TÍNH CỦA BỘT SẮT: - - - Tính chất: Bột sắt dạng bột sắt (Fe), dạng tinh thể có màu nâu đen, không mùi Khi bơm bột sắt vào môi trường nuôi cấy, bột sắt không tan nước, tảo cát hấp thụ Các ảnh hưởng lên đời sống thủy sinh vật: Nguyên lý tác dụng bột Fe là chất xúc tác cho tảo cát trở nên háu ăn Tảo môi trường bị ảnh hưởng hàm lượng Fe nước dao động từ 0,001~4,0 mg/L Lưu ý sử dụng: + Bột sắt thường tảo cát hấp thụ nhanh Tuy nhiên, sử dụng dễ bị tính tốn liều sai Mặt khác, chi phí thấp nên bột sắt thường bị lạm dụng môi trường nuôi cấy + Bột sắt tồn ao lâu dài không tự hủy sinh học + Bột sắt dạng rắn, tạo bụi nguy hiểm trình vận chuyển, sử dụng 12 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi B Phương pháp nghiên cứu: Bài toán lý thuyết: - - - - Chuẩn bị bình thủy tinh có chứa 9ml nước dung dịch môi trường dùng để nuôi tảo, ống nghiệm đựng 5g tảo cát, ống nghiệm đựng 200 mg sắt Tạo lập môi trường nuôi cấy tảo cát: + Những điều kiện cần thiết: Nước biển, diệp lục, ánh sáng + Sau tạo lập môi trường: Cấy tảo vào bình Đặt bình điều kiện thích hợp để tảo cát sinh trưởng, phát triển thuận lợi Đo thông số cần thiết tảo môi trường trước cho bột sắt vào VD: Điều kiện sinh thái cần thiết Nồng độ CO2: mol/lít Nhiệt độ: 25 – 27oC Cường độ ánh sáng 3500 lux Độ mặn: 27 – 28 ppt Thời gian chiếu sáng 24h/ ngày Gieo bột sắt vào môi trường nuôi cấy Quan sát đo liệu cần thiết liên quan đến phát triển tảo VD: Chỉ tiêu theo dõi Nồng độ CO2: 0,7 mol/lít Nhiệt độ: 25 – 27oC Cường độ ánh sáng 3500 lux Độ mặn: 27 – 28 ppt Thời gian chiếu sáng 24h/ ngày Đồng thời theo dõi lượng sinh khối tảo (tăng lên vỏ silic lớn lên, đồng thời bổ sung thêm sắt) Tính tốn xử lý số liệu: Nồng độ CO2 trung bình giảm mơi trường ni cấy (∆C): ∆C ═ Nồng độ CO2 trước bơm sắt vào – nồng độ CO2 sau bơm sắt 13 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Mục tiêu hướng tới: a ∆C > 0: Nồng độ CO2 sau bơm (C2) (hay lượng CO2 trung bình giảm môi trường nuôi cấy) không nhỏ (hoặc không tương đương) so với nồng độ CO2 trước bơm sắt vào (C1) VD: C1 = mol/lít C2 = 0,7 mol/lít → ∆C = 0,3 mol/lít Lý do: - - Nếu C2 nhỏ so với C1 → ta lạm dụng tảo cát chế gieo sắt, làm hao hụt nhiều lượng CO2 mơi trường ni cấy Thực ra, CO2 có vai trị phần nhỏ giúp cho khả hô hấp sinh vật lấy Oxi dễ dàng Nếu C2 tương đương C1 → ta không làm giảm lượng CO2 → đề tài trở nên vô nghĩa b Lượng sắt cần đủ để tảo hấp thụ CO2 chìm xuống với lượng CO2 mà tảo hấp thụ từ khơng khí phải tương quan hiệu với nhau: Hai đại lượng liên quan đến tính hiệu toán lý thuyết Lượng sắt cần phải so với lương CO2 tảo hấp thụ Nói cách khác, dùng sắt hiệu thu CO2 phải cao VD: Lượng sắt đưa vào: mg Lượng CO2 hấp thụ từ khơng khí: mol/lít Lý do: Nếu cần dùng nhiều sắt để hấp thụ lượng nhỏ CO2 → tốn kém, không hiệu 14 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Điều kiện sinh thái Bột sắt Dụng cụ theo dõi Tảo cát: - Hấp thụ bột Fe - Hấp thụ CO2 Đo nồng độ CO2 môi trường Kết luận vai trò tảo cát việc giảm nồng độ CO2 môi trường qua việc gieo sắt 15 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi 12 10 Nồng độ CO2 (mol/lít) Lượng bột sắt (miligam) ∆C Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày Nồng độ CO2 1 0,8 0,6 Ngày Lượng bột sắt 10 0 ∆C 0,2 0,2 0,1 16 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Xử lý số liệu thực tế: - Các thông số, giá trị trung bình tính chương trình EXCEL 2007 Các giá trị mật độ cực đại, cực tiểu kiểm định chương trình STATGRAPHICS Plus 3.0 Hình Mợt mẫu thí nghiệm đơn giản 17 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi III ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM A.ƯU ĐIỂM Mối tương quan so với dự án trước đây: Khái quát số dự án nghiên cứu chủ đề: Sử dụng monoethanolamine: Sử dụng phương pháp hóa học – CO2 phản ứng với amine, kết hợp môi trường nhiệt độ thấp tách nhiệt độ cao Từ chọn vị trí phù hợp gia nhiệt dung dịch amine để giải phóng CO2 - Ưu điểm: + Độ phân giải CO2 cao + Sạch, đại, thân thiện mơi trường - Nhược điểm: + Monoethanolamine có tính xâm thực cao + Cần sử dụng đến thiết bị lớn + Chỉ có hiệu CO2 điều kiện áp lực nhẹ vừa Chôn CO2: Thu lại khí CO2 (dạng lỏng), vùi xuống lịng đất, đại dương - Ưu điểm: + Khả thi + Khả định tính, định lượng xác cao - Nhược điểm: + Từ chỗ chơn có lỗ hở để CO2 bay + Chi phí hóa lỏng CO2 cao 18 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi Tính khác – Tính – Ưu điểm đề tài này: - So với dự án trước đây: +) NGUYÊN LIỆU: Sử dụng nhiên liệu sẵn có tự nhiên, ni cấy nhân tạo phịng thí nghiệm, khơng tốn nhiều nhiên liệu sản xuất, lượng vận hành, bảo trì +) MỤC ĐÍCH: Giúp giảm lượng CO2 khơng khí mơi trường nước, khơng gây độc hại, nhiễm mơi trường, an tồn với người sử dụng +) CHI PHÍ: Tiết kiệm chi phí hơn, khơng cần dùng đến thiết bị máy móc cồng kềnh, khơng địi hỏi điều kiện xảy khắt khe +) TÍNH LINH HOẠT: Dễ dàng nhân rộng với quy mô lớn thu hẹp với quy mơ nhỏ, tùy mục đích điều kiện mơi trường nuôi cấy - Tương quan với nguyên liệu khác: +) Tảo cát với loại tảo khác: Dễ tìm, an tồn, khơng gây độc đến mơi trường, chi phí không cao Tảo cát hấp thụ nhiều CO2 so với loại tảo khác để nuôi dưỡng xương silic dioxit +) Mơi trường có Fe với khơng có Fe: Fe chất xúc tác cần thiết cho trình hấp thụ CO2 tảo Quá trình xảy nhanh hơn, dễ dàng Hàm lượng CO2 giảm nhiều 19 Nguyễn Bằng Thương – Hoàng Thị Hà Vi B.NHƯỢC ĐIỂM: Cần thời gian thu thập số liệu chi tiết: Do chưa có kinh nghiệm chưa có giải pháp để xúc tác nhanh trình giảm CO2 môi trường nước tảo cát nên cần thời gian để thu thập xử lý số liệu chi tiết (trung bình tuần / mơi trường ni cấy) Cách bảo quản tảo cát: Vì nguồn tảo sử dụng thí nghiệm tảo cát nhân tạo nên đưa mơi trường ngồi mà khơng có diệp lục, tảo khơng tồn lâu Liên hệ với phản ứng hoàn nguyên Fe: Fe2O3 + 3CO → 3CO2 + 2Fe Phải tính toán được cho lượng CO2 thoát từ phản ứng hoàn nguyên của sắt không mâu thuẩn với mục đích đặt của đề tài (giảm CO2) Ví dụ: - Lượng CO2 môi trường trước gieo sắt: mol/lít - Lượng CO2 môi trường sau gieo sắt: 0,5 mol/lít - Lượng CO2 từ phản ứng hoàn nguyên của sắt: 0,4 mol/lít → Lượng CO2 sau gieo sắt môi trường nuôi cấy = 0,5 + 0,4 = 0,9 mol/lít → Giảm không đáng kể 20 ... kiện sinh thái Bột sắt Dụng cụ theo dõi Tảo cát: - Hấp thụ bột Fe - Hấp thụ CO2 Đo nồng độ CO2 mơi trường Kết luận vai trị tảo cát việc giảm nồng độ CO2 môi trường qua việc gieo sắt 15 Nguyễn Bằng... trình giảm CO2 mơi trường nước tảo cát nên cần thời gian để thu thập xử lý số liệu chi tiết (trung bình tuần / môi trường nuôi cấy) Cách bảo quản tảo cát: Vì nguồn tảo sử dụng thí nghiệm tảo cát. .. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA BỘT SẮT: - - - Tính chất: Bột sắt dạng bột sắt (Fe), dạng tinh thể có màu nâu đen, không mùi Khi bơm bột sắt vào môi trường nuôi cấy, bột sắt không tan nước, tảo cát hấp thụ Các