NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT HẤP THỤ CO2 CỦA ĐÈN TẢO NHẰM CẢI THIỆN KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ

1.2. Ứng dụng của vi tảo trong việc loại bỏ CO2 1.2.1. Giới thiệu chung về vi tảo Tảo là một loại vi sinh vật có kích thước từ nhỏ đến lớn, chúng thuộc loại tự dưỡng quang năng. Trong tự nhiên chúng có khả năng chuyển hóa vật chất vô cơ nhờ năng lượng mặt trời tạo ra chất hữu cơ trong tế bào, ở tế bào chúng có những sắc tố tham gia các quá trình quang hợp. Tuy nhiên, để tến hành quang hợp được, tảo đòi hỏi một số điều kiện khá đặc biệt, phần lớn tảo sống trong môi trường nước có tính kiềm yếu và thuownfd sử dụng CO¬¬2 như một nguồn cacbon quan trọng. Ánh sáng rất cần cho quá trình quang hợp cũng như sự xáo trộn của môi trường nước sẽ làm tăng nhanh các quá trình trao đổi chất của tảo. Hiện này người ta đã tìm thấy rất nhiều loại tảo khác nhau, trong đó ba loài có kích thước hiển vi được nghiên cứu phổ biến như là Chlorella, Spirulina, Scendesmus. Ba loại vi tảo này sống nhiều ở vùng nước có pH kiềm và giàu chất dinh dưỡng. Những nghiên cứu trong 50 năm gần đây cho thấy chúng phát triển rất mạnh ở các vùng hạ lưu sông, vùng muối khoáng hay tại cả những vùng nước lợ và nước ngọt. Trong quá trình phát triển, tảo tham gia chuyển hóa rất mạnh các hợp chất hóa học trong nước theo cơ chế quang hợp và sau đó cũng là một nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng đối với con người. Vi tảo có rất nhiều ưu điểm về khả năng chuyển hóa chất, đó hiện nay vi tảo được ứng dụng phổ biến trong các vấn đề môi trường, vì thế trong đề tài này việc sử dụng tảo chlorella để cải thiện không khí là một cách tiếp cận mới và thân thiện với môi trường [10]. Tảo đơn bào Chlorella có dạng hình cầu, không có khả năng di động. Kích thước từ 2 – 10 µm, có màu xanh lục do chứa sắc tố quang hợp. Xét mặt cắt tế bào tảo từ ngoài vào trong, tế bào tảo gồm các thành phần: thành tế bào, màng nguyên sinh chất tương tự thành phấn có trong vi khuẩn nhân thật. Thành tế bào của tảo cấu tạo bởi polysaccharide. Thành tế bào gồm các sợi cellulose liên kết thành bộ khung nhằm bảo vệ và duy trì hình dạng ổn định cho tế bào. Màng sinh chất cũng giống như ở các sinh vật khác. Trong tế bào chất có nhiều bào quan khác nhau. Sắc lạp của tảo có cấu tạo như ở thực vật, gồm hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền cùng với hệ thống các túi dẹt gọi là lục lạp. Trên màng của lục lạp có nhiều chất diệp lục (chlorophyll) và các enzim tham gia vào quá trình quang hợp. Ngoài chất diệp lục (a,b,c,d) còn có thể có các sắc tố carotenoid, phổ biến nhất là β-caroten[12]. Đối với vi tảo quá trình sinh trưởng và phát cũng giống như các vi sinh vật khác và cũng có các giai đoạn cơ bản sau: Hình 1.1. Đường cong sinh trưởng của vi tảo [11] Pha Lag: Tảo trong môi trường này tăng trưởng chậm do thành phần môi trường mới khác môi trường cũ nên các tế bào cần thời gian để thích nghi, các tế bào bị tổn thương cần thời gian để phục hồi.Thời gian của giai đoạn này dài hay ngắn còn tùy thuộc vào môi trường mới, giai đoạn của tảo được cấy vào, mật độ tảo cấy vào. Pha lũy tiến: Trong pha này tảo đã thích nghi được với môi trường mới nên các tế bào bắt đầu sinh trưởng đồng đều, các tế bào tổng hợp các chất hữu cơ, phát triển mạnh về sinh khối do quá trình phân đôi tế bào diễn ra liên tục. Giai đoạn này tế bào tảo phát triển một cách nhanh chóng. Pha tăng trưởng chậm: Trong pha suy giảm tăng trưởng vẫn diễn ra quá trình tăng trưởng tuy nhiên quá trình phân chia tế bào bị hạn chế nên không còn diễn ra nhanh chóng như pha lũy tiến. Pha cân bằng: Số lượng tế bào pha này tăng lên không đáng kể do lượng tế bào sinh ra với lượng tế bào chết ngang nhau hoặc tế bào ngưng phân cắt mà vẫn giữ nguyên hoạt tính trao đổi chất. Dinh dưỡng trong môi trường dần bị thiếu hụt làm cho quá trình sinh trưởng của tảo chậm lại. Pha suy vong: Chất dinh dưỡng cho tảo trong môi trường dần cạn kiệt dẫn đến số lượng tế bào giảm xuống do chết đi. Tổng số tế bào có thể không thay đổi do các tế bào chết chưa phân hủy hết [11]. 1.2.2. Cơ chế hấp thụ và cố định CO2 trong vi tảo Nhờ năng lượng từ ánh sáng, tảo có thể chuyển nước và CO2 thành các hợp chất hữu cơ và oxy. Khi CO2 được sục vào dung dịch nuôi tảo và tồn tại dưới dạng CO32- và HCO3- như được biểu diễn theo phương trình sau: CO_2+H_2 O↔H_2 〖CO〗_3↔H^++H〖〖CO〗_3〗^-↔2H^++〖〖CO〗_3〗^(2-) Vi tảo sau đó hấp thu HCO3- và CO32- như nguồn dinh dưỡng cacbon vô cơ để tăng sinh khối và tích lũy thành các chất dinh dưỡng trong sinh khối. Ngoài ra, vi tảo còn sử dụng CO2 là nguyên liệu cho quá trình quang hợp, cơ chế quang hợp của vi tảo gồm có 2 pha: pha sáng (pha cần ánh sáng) và pha tối (pha không cần ánh sáng). Pha sáng: Bao gồm quá trình chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học và kích thích các phân tử sắc tố cùng với sự biến đổi năng lượng photon thành năng lượng hóa học dưới dạng năng lượng hóa học ATP và chất khử sinh học NADPH2. Phản ứng quan hợp được biểu diễn bởi phương trình: 2NADP+〖3H〗_2 O + 2ADP+2P_i □(→┴(E_s,chlorophyll) ) 〖2NADPH〗_2+3ATP+O_2↑

TỔNG QUAN

Giới thiệu chung về ô nhiễm không khí trong nhà

1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm không khí trong nhà

Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality) được được hiểu là chất lượng không khí bên trong các tòa nhà, các căn phòng Chất lượng không khí trong nhà bị ảnh hưởng một phần do chất lượng không khí xung quanh và phần lớn do các hoạt động của con người, đồ dùng, thiết bị hoạt động trong không gian đó và sản sinh ra các khí ô nhiễm Chất lượng không khí trong nhà có thể ảnh hưởng tới sức khỏe con người ngay sau khi tiếp xúc hoặc một vài năm sau đó và sự thoải mái của con người bị giới hạn khi ở trong môi trường đó Kiểm soát và giảm thiểu các chất ô nhiễm phổ biến trong nhà là một yêu cầu thường xuyên để có thể giảm nguy cơ bệnh tật, rủi ro sức khỏe cho con người [1] Ô nhiễm không khí trong nhà thực sự trở thành vấn đề lớn, được quan tâm nhiều từ khoảng 30 – 40 năm trở lại đây Trong nhà ở đây là trong một tòa nhà, lớp học, văn phòng, trung tâm mua sắm… Không giống như ô nhiễm không khí ngoài trời, ô nhiễm không khí trong nhà liên quan trực tiếp tới sức khỏe con người Mặc dù ít gây ra các tai họa nghiêm trọng cho môi trường, tuy nhiên ảnh hưởng trực tiếp tới con người vì trung bình khoảng hơn 70% thời gian mỗi ngày của con người gắn với không gian trong nhà Không khí trong nhà ô nhiễm sẽ gây các tác động mạn tính cho sức khỏe con người [1] Thành phần các chất ô nhiễm không khí trong nhà khá đa dạng, gồm các chất ô nhiễm vô cơ (như Amiang, Radon, Chì, Bụi, O3, CO, CO2, NOx, SO2…); chất ô nhiễm hữu cơ (ví dụ như VOCs, formandehyt, PAHs, PCBs,…); các tác nhân sinh học (nấm mốc, vi khuẩn,…); khói thuốc lá [2] Đặc biệt, tại các khu vực đông người như trong tòa nhà văn phòng, chung cư cao tầng thì khí CO2 có thể tích tụ, cao hơn nhiều lần so với không khí sạch là nguyên nhân gây nhiều tác động xấu đến sức khỏe người dân Khí CO2 không màu, không mùi với các nguồn phát thải chỉnh các từ các nguồn đốt, hô hấp Nồng độ

CO2 trong không khí ngoài trời khoảng 400ppm ~ 0,04%, nhưng đôi khi tích tụ rất cao trong các tòa nhà, căn hộ…; dẫn đến nồng độ CO2 (indoor) cao gấp 2 – 6 lần nồng độ CO2 không khí xung quanh, thường vào khoảng 2000-2500 ppm, nhưng trong môt số trường hợp đặc biệt khoảng 4000-4500 m hoặc cao hơn [3]

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn

Khí CO2 chủ yếu là sản phẩm của quá trình trao đổi chất của con người và liên tục phát thải vào không gian trong nhà Nguồn thải CO2 có thể từ các nguồn đốt, các nguồn chính của cacbon dioxide như sau :

• Dầu hỏa và máy sưởi;

1.1.2 Ảnh hưởng của CO 2 đến sức khỏe và khả năng đưa ra quyết định của con người

Cacbon dioxide là khí không màu, không mùi và cũng là một trong những thành phẩn của bầu khí quyển trái đất Nồng độ nền khí CO2 vào khoảng 400 ppm Nồng độ CO2 trong khí quyển đang tăng dần do hoạt động công nghiệp và quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch Trong nhà nguồn phát thải chính của CO2 là do quá trình hô hấp của con người, do đó nồng độ CO2 trong nhà phụ thuộc chủ yếu vào số lượng người trong một không gian nhất định Đối với những không gian trong nhà thông khí kém thì nồng độ thấp nhất khoảng 700-800 ppm còn tại những phòng đông người CO2 ở mức 2000-5000 ppm Cơ chế gây tổn thương cho con người do

CO2 ở nồng độ cao xuất hiện hiện tượng ngạt do khí dịch chuyển, Oxy bị thay thế bởi nồng độ CO2 và các loại khí khác Các biểu hiện lâm sàng khi tiếp xúc như vậy là hội chứng thở nhanh, toát mồ hôi, đau đầu, xung blouding (tim đập thình thịch), tứ chi ấm và cuối cùng là mất ý thức Nhìn chung nồng độ CO2 khoảng dưới 1000 ppmtrong nhà ở mức chấp nhận được [2]

Trong nhiều nghiên cứu trước đó, theo Apte và cộng sự 2000, Erdmann và cộng sự 2002 cho rằng nồng độ khí CO2 liên quan đến đánh giá các triệu chứng sức khỏe cấp tính đã quan sát được với các triệu chứng như đau đầu, mệt mỏi, mắt, mũi và các triệu chứng về đường hô hấp trong các toàn nhà nơi có mức CO2 dưới

5000 ppm Các triệu chứng tiếp tục giảm dần với các mức CO2 dưới 800 ppm [3] Nồng độ CO2 tăng có liên quan đến giảm hiệu suất của con người, đặc biệt là trong các nghiên cứu về trường học, văn phòng nơi thường rất đông người, tỉ lệ thông gió thấp và nguồn phát thải chính là những người trong không gian đó Theo M Simoni và cộng sự 2010 đã thực hiện nghiên cứu tại 21 trường (46 phòng học, 654 trẻ em) tại năm quốc gia: Ý, Pháp, Na Uy, Thụy Điển và Đạn Mạch với các điều kiện như tuổi tòa nhà và một loạt các điều kiện về vị trí khác nhau Kết quả nghiên

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn cứu cho thấy học sinh tiếp xúc với nồng độ cacbon dioxide trong phòng cao hơn

1000 ppm có nguy cơ ho khan và viêm mũi cao hơn đáng kể so với bình thường [4]

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên quan giữa phơi nhiễm với CO2 bắt đầu tại 700 ppm và các triệu chứng liên quan đến tòa nhà [5]

Bảng 1.1 Ảnh hưởng của khí CO2 tới con người khi phơi nhiễm trong phòng [4,5,8]

Nồng độ khí CO2 Thay đổi vê chức năng sinh lý

Trên 500 pm - Tăng pCO2, tăng nhịp tim, thay đổi nhịp tim, tăng huyết áp, tăng tuần hoàn máu ngoại vi

Các triệu chứng liên quan đến tòa nhà trên 700 pm Các triệu chứng hô hấp ở trẻ đi học

Trên 1000 ppm Hiệu năng nhận thức (đưa ra quyết định, giải quyết vấn đề, …)

Above 10000ppm Tăng nhịp hô hấp, nhiễm axit hô hấp, chuyển hóa giảm (giảm canxi trong máu, photpho trong nước tiểu), tăng máu não

Về vấn đề này, các nghiên cứu đã được thực hiện để cải thiện năng suất làm việc của những người trong tòa nhà dựa trên sự phân tích mối quan hệ giữa năng suất làm việc và điều kiện chất lượng môi trường không khí trong tòa nhà Hiệu quả làm việc được phân tích thông qua hai yếu tố: yếu tố gây ô nhiễm không khí trong nhà và yếu tố khí hậu trong nhà Đầu tiên, các yếu tố gây ô nhiễm không khí

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn trong nhà gây ra các bệnh có hại như nhiễm trùng, dị ứng và hội chứng bệnh văn phòng và có thể làm giảm hiệu quả làm việc cũng như khả năng khi đưa ra quyết định [6,7] Theo Satish và cộng sự đã cho thấy điểm số cho chín khả năng đưa ra quyết định đa số đều giảm khi tăng nồng độ khí CO2 từ 600 ppm đến 2500 ppm

Bảng 1.2 So sánh điểm số trung bình của chín cách để đưa ra quyết định với ba nồng độ CO 2 khác nhau giữa 22 người tham gia [7]

Các hoạt động Điểm tại 1000 ppm/điểm tại

600 ppm Điểm tại 2500 ppm/điểm tại

1000 ppm Điểm tại 2500 ppm/điểm tại

Hoạt động tập trung 0,99 1,22 1,20 Định hướng n.vụ 0,89 0,40 0,36

Theo Zhang và cộng sự đã tiến hành với ba nồng độ khí CO2 khác nhau: 500 ppm, 1000 ppm, 3000 ppm cho thấy nếu nồng độ CO2 vượt quá giới hạn phơi nhiễm có thể làm giảm hiệu suất công việc của con người trong tòa nhà gây gây nên buồn ngủ và đau đầu [3] Shendell và cộng sự cho thấy khi chênh lệch nồng độ giữa CO2 trong nhà và ngoài trời vượt quá 1000 ppm sẽ dẫn đến tỉ lệ đi học

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn trung bình hàng ngày của học sinh giảm 0,5-0,9% tại Washington và Idaho [5], tương tự như vậy nếu nồng độ CO2 trong văn phòng làm việc cao phải chăng cũng góp phần làm giảm tỉ lệ đi làm của nhân viên, công nhân? Theo TaeHoon Hong và cộng sự cho thấy khi thay đổi nồng độ CO2 từ 1000 đến 2500 ppm gây ảnh hưởng đến thời gian phản ứng trực quan, kiểm thực Stroop (một cách chứng minh sự giảm thời gian phản ứng, tức là thời gian cần để trả lời, đối với một việc làm) đều tăng và tốc độ nhập văn bản giảm dần là nguyên nhân dẫn đến giảm hiệu năng làm việc của con người [7]

1.1.3 Các biện giảm thiểu ô nhiễm không khí trong nhà

Do ô nhiễm không khí trong nhà gây hại trực tiếp cho con người nên cần kiểm soát chúng bằng những cách sau:

- Kiểm soát thông qua thiết kế, vận hành và bảo dưỡng tòa nhà, hệ thống thông gió: o Thông qua thiết kế, xây dựng tòa nhà: Chọn sản phẩm từ vật liệu xây dựng đến đồ nội thất,…có mức độ phát thải các khí ô nhiễm thấp, không chứa chất độc (ví dụ không chứa amiang, chất phát xạ,…); o Thông qua vận hành, bảo dưỡng tòa nhà: Hệ thống sưởi, đun nước nóng, hệ thống cấp nước, kiểm soát độ ẩm,

- Làm sạch khí và tuần hoàn khí sạch vào tòa nhà;

- Kiểm soát bụi: cấp khí vào tòa nhà sau khi đã được lọc, tách bụi bằng các thiết bị hiện đại, hiệu quả tách bụi min cao như máy lọc bụi tĩnh điện,…

- Làm sạch chất ô nhiễm dạng khí (hơi): hấp phụ, hấp thụ,…

- Làm sạch bằng thực vật để cải thiện chất lượng không khí theo F.R Torpy và cộng sự đã nghiên cứu một số loại cây: Dypsis lutescens, Ficus benjamina, Aspidistra eliatior, Castanospermum australe, Dracaena deremensis, Chamaedorea elegans thấy được hiệu quả loại bỏ CO2 thấp [19]

Ứng dụng của vi tảo trong việc loại bỏ CO 2

1.2.1 Giới thiệu chung về vi tảo

Tảo là một loại vi sinh vật có kích thước từ nhỏ đến lớn, chúng thuộc loại tự dưỡng quang năng Trong tự nhiên chúng có khả năng chuyển hóa vật chất vô cơ nhờ năng lượng mặt trời tạo ra chất hữu cơ trong tế bào, ở tế bào chúng có những sắc tố tham gia các quá trình quang hợp Tuy nhiên, để tến hành quang hợp được, tảo đòi hỏi một số điều kiện khá đặc biệt, phần lớn tảo sống trong môi trường nước có tính kiềm yếu và thuownfd sử dụng CO2 như một nguồn cacbon quan trọng Ánh sáng rất cần cho quá trình quang hợp cũng như sự xáo trộn của môi trường nước sẽ làm tăng nhanh các quá trình trao đổi chất của tảo Hiện này người ta đã tìm thấy rất nhiều loại tảo khác nhau, trong đó ba loài có kích thước hiển vi được nghiên cứu phổ biến như là Chlorella, Spirulina, Scendesmus Ba loại vi tảo này sống nhiều ở vùng nước có pH kiềm và giàu chất dinh dưỡng Những nghiên cứu trong 50 năm gần đây cho thấy chúng phát triển rất mạnh ở các vùng hạ lưu sông, vùng muối khoáng hay tại cả những vùng nước lợ và nước ngọt Trong quá trình phát triển, tảo tham gia chuyển hóa rất mạnh các hợp chất hóa học trong nước theo cơ chế quang hợp và sau đó cũng là một nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng đối với con người Vi tảo có rất nhiều ưu điểm về khả năng chuyển hóa chất, đó hiện nay vi tảo được ứng dụng phổ biến trong các vấn đề môi trường, vì thế trong đề tài này việc sử dụng tảo chlorella để cải thiện không khí là một cách tiếp cận mới và thân thiện với môi trường [10]

Tảo đơn bào Chlorella có dạng hình cầu, không có khả năng di động Kích thước từ 2 – 10 àm, cú màu xanh lục do chứa sắc tố quang hợp Xét mặt cắt tế bào tảo từ ngoài vào trong, tế bào tảo gồm các thành phần: thành tế bào, màng nguyên sinh chất tương tự thành phấn có trong vi khuẩn nhân thật Thành tế bào của tảo cấu tạo bởi polysaccharide Thành tế bào gồm các sợi cellulose liên kết thành bộ khung nhằm bảo vệ và duy trì hình dạng ổn định cho tế bào Màng sinh chất cũng giống như ở các sinh vật khác Trong tế bào chất có nhiều bào quan khác nhau Sắc lạp của tảo có cấu tạo như ở thực vật, gồm hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền cùng với hệ thống các túi dẹt gọi là lục lạp Trên màng của lục lạp có nhiều chất diệp lục (chlorophyll) và các enzim tham gia vào quá trình quang hợp Ngoài chất diệp lục (a,b,c,d) còn có thể có các sắc tố carotenoid, phổ biến nhất là β-caroten[12]

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn Đối với vi tảo quá trình sinh trưởng và phát cũng giống như các vi sinh vật khác và cũng có các giai đoạn cơ bản sau:

Hình 1.1 Đường cong sinh trưởng của vi tảo [11]

Tảo trong môi trường này tăng trưởng chậm do thành phần môi trường mới khác môi trường cũ nên các tế bào cần thời gian để thích nghi, các tế bào bị tổn thương cần thời gian để phục hồi.Thời gian của giai đoạn này dài hay ngắn còn tùy thuộc vào môi trường mới, giai đoạn của tảo được cấy vào, mật độ tảo cấy vào

Trong pha này tảo đã thích nghi được với môi trường mới nên các tế bào bắt đầu sinh trưởng đồng đều, các tế bào tổng hợp các chất hữu cơ, phát triển mạnh về sinh khối do quá trình phân đôi tế bào diễn ra liên tục Giai đoạn này tế bào tảo phát triển một cách nhanh chóng

Trong pha suy giảm tăng trưởng vẫn diễn ra quá trình tăng trưởng tuy nhiên quá trình phân chia tế bào bị hạn chế nên không còn diễn ra nhanh chóng như pha lũy tiến

Số lượng tế bào pha này tăng lên không đáng kể do lượng tế bào sinh ra với lượng tế bào chết ngang nhau hoặc tế bào ngưng phân cắt mà vẫn giữ nguyên hoạt tính trao đổi chất Dinh dưỡng trong môi trường dần bị thiếu hụt làm cho quá trình sinh trưởng của tảo chậm lại

Chất dinh dưỡng cho tảo trong môi trường dần cạn kiệt dẫn đến số lượng tế bào giảm xuống do chết đi Tổng số tế bào có thể không thay đổi do các tế bào chết chưa phân hủy hết [11]

1.2.2 Cơ chế hấp thụ và cố định CO 2 trong vi tảo

Nhờ năng lượng từ ánh sáng, tảo có thể chuyển nước và CO2 thành các hợp chất hữu cơ và oxy Khi CO2 được sục vào dung dịch nuôi tảo và tồn tại dưới dạng

CO3 2- và HCO3 - như được biểu diễn theo phương trình sau:

Vi tảo sau đó hấp thu HCO3 - và CO3 2- như nguồn dinh dưỡng cacbon vô cơ để tăng sinh khối và tích lũy thành các chất dinh dưỡng trong sinh khối Ngoài ra, vi tảo còn sử dụng CO2 là nguyên liệu cho quá trình quang hợp, cơ chế quang hợp của vi tảo gồm có 2 pha: pha sáng (pha cần ánh sáng) và pha tối (pha không cần ánh sáng)

Bao gồm quá trình chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học và kích thích các phân tử sắc tố cùng với sự biến đổi năng lượng photon thành năng lượng hóa học dưới dạng năng lượng hóa học ATP và chất khử sinh học NADPH2 Phản ứng quan hợp được biểu diễn bởi phương trình:

Pha bao gồm các phản ứng hóa học không có sự tham gia trực tiếp của ánh sáng nhưng sử dụng các sản phẩm ánh sáng là ATP và NADPH2 để cố định CO2 tạo thành các hợp chất hữu cơ là sản phẩm đơn giản đầu tiên của quá trình quang

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn hợp, rồi tổng hợp các hợp chất hữu cơ thứ cấp và đưa chúng vào các quá trình trao đổi chất khác nhau:

Tảo có khả năng hấp thụ CO2 trong không khí và sinh ra khí O2 thông qua quá trình quang hợp Phương trình quang hợp của tảo trong điều kiện có ánh sáng và hô hấp tại một thời điểm không tiếp xúc ánh sáng được biểu diễn như sau [12]:

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của tảo

1.2.3.1 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến khả năng sinh trưởng của tảo Ánh sáng là tác nhân cần thiết cho quá trình tự dưỡng của tảo để tổng hợp chất hữu cơ từ cacbon vô cơ Cường độ ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng nhất kiểm soát sự phát triển quang hợp trong bất kỳ hệ thống tảo nào Khi mật độ tế bào tăng dẫn đến cần cường độ ánh sáng cần phải cao hơn cao hơn Tuy nhiên, ánh sáng quá mức cũng sẽ ức chế quá trình quang hợp của tảo [13]

1.2.3.2 Ảnh hưởng của môi trường nuôi đến khả năng sinh trưởng của tảo

Các nghiên cứu về xử lý CO 2 bằng vi tảo

Lihai Fan và cộng sự đã tối ưu hóa việc loại bỏ CO2 bằng vi tảo Chlorella vulgaris qua phản ứng quang sinh hóa đã cho thấy tốc độ loại bỏ CO2 và tốc độ sinh khí O2 của Chlorella vulgaris tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng [13]

Hình 1.2 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến hiệu suất loại bỏ CO 2 và sinh O 2 [13]

Ngay khi cường độ ánh sáng vượt quá 7200 lux, tốc độ loại bỏ CO2 và tốc độ tạo khí O2 đều tăng và sau đó không đổi sau khoảng 10800 lux Do đó, giá trị cường độ ánh sáng của 10800 lux là điểm bão hòa, nên là giá trị tối ưu cho mục đích loại bỏ CO2 Cường độ ánh sáng tại giá trị bão hòa 10800 lux là một yếu tố hạn chế làm giảm quá trình quang hợp của tảo Trong trường hợp nuôi cấy với mật độ cao, các tế bào nhận được ít ánh sáng hơn do hiệu ứng đổ bóng [13]

Nghiên cứu về xử lý CO2 trong khí thải bằng vi tảo đã được nghiên cứu trên nhiều loại vi tảo khác nhau Nghiên cứu của Đặng Đình Kim và cộng sự về sử dụng

CO2 từ khí thải đốt than để nuôi vi tảo Spirulina platensis cho thấy kết quả khả quan về khả năng xử lý CO2 của vi tảo này, hiệu quả hấp thụ CO2 với hàm lượng

6.2 – 6.7% trong khí thải đốt than đạt 78.7 – 94.35% trong dải pH tương ứng từ 9.0 đến 9.29 Kết quả nghiên cứu góp phần khẳng định khả năng sử dụng CO2 thu hồi từ khí thải đốt than với 2 mục đích song song, giảm thiểu khí thải nhà kính và tạo nguồn cacbon để nuôi đại trà vi tảo giàu dinh dưỡng [16]

Hình 1.3 Hiệu quả hấp thụ khí CO 2 tách từ khí thải đốt than của tảo Spir- ulina platensis [16]

CO2 được cho rằng có khả năng làm tăng tốc độ sinh trưởng của vi tảo và hàm lượng protein trong tảo Khi vi tảo Spirulina platensis được sục khí với các nồng độ CO2 là 0, 0.5, 1 và 2% ở tốc độ sục khí 4 mL/s và xác định ảnh hưởng của

CO2 đến tốc độ sinh trưởng và hàm lượng protein, chlorophyll trong tảo Kết quả cho thấy khi thêm CO2 vào khí, pH dao động trong khoảng 9.5 – 10, tốc độ tăng trưởng của tảo tăng khi nồng độ CO2 tăng lên 1%, hàm lượng sinh khối đạt được cao nhất là 3.2 g/L, không có sự khác biệt đáng kể ở thông số sinh trưởng giữa nồng độ 1% và 2% CO2 Nghiên cứu còn cho thấy vi tảo có hàm lượng protein đạt cao nhất (47% trọng lượng khô) và hàm lượng chlorophyll đáng kể (0.24% trọng lượng khô) khi sục khí 1% CO2 [17] Hiroyuki Takano và cộng sự (1992) đánh giá khả năng xử lý CO2 của tảo Synechococcus cho thấy hiệu quả cải thiện CO2 từ 91- 93% ứng với nồng độ khí CO2 từ 300, 5500, 11000 ppm [18]

Kết quả của nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy hướng ứng dụng vi tảo để xử lý CO2 trong không khí xung quanh và khí thải nhà máy là hướng nghiên

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn cứu có triển vọng giúp giảm thiểu đáng kể khí thải nhà kính và tạo nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học, thức ăn chăn nuôi và vô số ứng dụng khác Tuy nhiên các nghiên cứu loại bỏ không khí ô nhiễm trong nhà ứng với các thiết bị gia dụng còn khá hạn chế, chưa có nhiều công bố.

Giới thiệu về hệ thống Đèn tảo giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà

Sản phẩm đáp ứng những yêu cầu về việc cải thiện chất lượng không khí với thiết kế tối ưu cho không gian kín (indoor) Điều này rất cần thiết ở những nơi bị hạn chế về nguồn cung cấp không khí từ bên ngoài hoặc khi không khí bên ngoài có thể mang nhiều chất ô nhiễm vào trong không gian kín

Hình 1.4 Hệ thống đèn tảo giúp cải thiện chất lượng không khí

Sản phẩm là một hệ thống khép kín giúp tránh, giảm nguy cơ ô nhiễm Với những thay đổi trong tương lai về đèn hệ thống sẽ là một nguồn sáng, là vật trang trí cho không gian trong nhà, được thiết kế với các hình dạng linh hoạt tùy thuộc vào không gian yêu cầu Sản phẩm “Đèn Tảo” được chú ý đến tính thẩm mỹ để phù hợp với không gian sử dụng Bằng cách thay đổi linh hoạt sự sắp xếp của các cột

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn tảo, hình dạng và kích thước của hệ thống cũng từ đó thay đổi theo, bên cạnh việc bố trí theo một hàng dọc, có thể bố trí cột tảo thành hai, ba hàng,…hoặc bố trí theo hình tròn, vuông, chữ nhật, lục lăng,…Hệ thống lắp đặt thông minh sẽ không gây bất tiện cho người dùng Với nghiên cứu tối ưu hóa các thông số vận hành và thiết bị đi kèm, ví dụ như bơm sục khí, khung giá đỡ, hộp che thiết bị phụ trợ… sản phẩm giúp làm tăng khả năng trang trí, tạo điểm nhấn không gian trong nhà và tăng hiệu quả cải thiện chất lượng không khí trong nhiều không gian khép kín khác nhau Đặc biệt “Đèn Tảo” tạo ra được nguồn sinh khối tảo có nhiều giá trị và có thể được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, như dùng cho mỹ phẩm, trộn trong phân bón nông nghiệp, làm nhựa sinh học, nhiên liệu sinh học…

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu vi tảo Chlorella H6 được phân lập từ nước ao của trại chăn nuôi tại xã Cổ Đông, thị xã Sơn Tây, Hà Nội dùng để cải thiện chất lượng không khí trong nhà Đối tượng hướng đến là các phòng, văn phòng hay không gian khép kín có nồng độ CO2 cao đồng thời khảo sát diễn biến nồng độ Cacbon dioxide trong các không gian đó

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng (ánh sáng, dinh dưỡng, tốc độ sục khí,…) đến hiệu suất hấp thụ CO2 của hệ thống đèn tảo giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà;

- Khảo sát diễn biến nồng độ CO2 trong không gian khép kín với diện tích phòng và số người khác nhau

2.1.3 Giới thiệu về địa điểm đặt đèn tảo Địa điểm: Công ty CP Công nghệ và Truyền thông CAIA Địa chỉ: Tầng 5, số 20, ngõ 4 Phương Mai, Phường Phương Mai, Quận Đống Đa,

Diện tích phòng: 70 m 2 ; Chiều cao: 3.5m

Nhân viên làm việc: 20 người

2.2.1 Phương pháp nuôi cấy và xác định tốc độ tăng trưởng của tảo

Tảo Chlorella H6 được nuôi trong môi trường Walne bổ sung 10g/L muối

NaCl và trên bề mặt thạch có pha môi trường dinh dưỡng trong các đĩa petri, dán kín sau đố bảo quản trong tủ ổn nhiệt ở nhiệt độ 20ºC, cung cấp ánh sáng 24/24 giờ với cường độ 1000 - 1500 lux Khi được nuôi ở quy mô phòng thí nghiệm, tảo được cung cấp ánh sáng 24/24 giờ với cường độ chiếu sáng khoảng 1000 - 2500 lux, nhiệt độ phòng thí nghiệm

Môi trường nuôi tảo là môi trường Walne, thành phần môi trường Walne được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Môi trường nuôi cấy Walne cho tảo Chlorella H6 [14]

TT Thành phần Dung dịch gốc (g/L

Nồng độ trong môi trường cuối (M) Thành phần đa lượng

Thành phần vi lượng 1 ml -

Ngoài ra, bổ sung thêm 200 mg/L NaNO3 nồng độ làm dinh dưỡng cho tảo Các bước tiến hành nhân giống như sau:

• Chuẩn bị dụng cụ, môi trường:

- Tráng rửa dụng cụ, bao gồm: Bình đựng nước 500 mL, 1L, bình nóng 250 mL, đầu pipet bằng nước cất 2 lần;

- Cân 10 g/L muối vào các bình nón rồi đổ đẩy nước RO;

- Bọc các bình nón đựng RO và bình nón 250 mL dùng để nhân tảo, sau đó đem tất cả cùng với môi trường Walne, dung dịch NaNO3 đã chuẩn bị đi thanh trùng bằng nồi hấp thanh trùng tại 115 o C trong 2 giờ;

- Đợi nồi hấp hạ nhiệt về 50-60 o C rồi chuyển tất cả vào tủ cấy vô trùng, sau đó bật đèn UV trong 15 phút , cuối cùng tắt đèn đợi 15 phút và bắt đầu quá trình nhân giống

• Nhân giống tảo trong tủ cấy vô trùng:

- Chuẩn bị các giống tảo cần nhân giống: VACC H6 Bật đèn sáng và bật tủ hút, trang bị gang tay, sát trùng tủ cấy và gang tay bằng cồn;

- Bổ sung thêm vào nước RO đã thanh trùng 1 mL môi trường Walne và 2 mL dung dịch NaNO3 vào 1 L nước trong các bình nón;

- Tiến hành nhân giống theo tỉ lệ giống/môi trường = 1:2 – 1:3 vào bình nón

- Bọc miệng các bình nón 250 mL bằng giấy bạc và chuyển sang giàn nuôi tảo được chiếu sáng 24/24 Sau từ 5-7 ngày Khi tảo phát triển trong pha lũy tiến thì tiếp tục nhân giống theo các bước như trên

Tốc độ tăng trưởng của tảo được xác định dựa trên nồng độ sinh khối của tảo tăng lên trong một khoảng thời gian xác định, được tính theo công thức sau: à =𝑙𝑛𝐴 1 /𝐴 2

𝑡 2 − 𝑡 1 Trong đó: A1, A2 (Abs) là độ hấp thụ quang của dung dịch tảo tại thời điểm t1, t2 (ngày)

Khoảng thời gian để số lượng tế bào tảo tăng gấp đôi trong pha tăng trưởng cực đại được gọi là thời gian nhân đôi của tảo, được xác định theo công thức sau:

Tốc độ tăng trưởng cực đại đại của tảo μmax được xác định với A1, A2 là độ hấp thụ quang của dung dịch tảo tại điểm đầu và điểm cuối của pha tăng trưởng cực đại trong quá trình sinh trưởng của tảo với t1, t2 tương ứng

2.2.2 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

Mẫu tảo được lấy ra từ hệ thống đèn tảo sẽ được mang đi ly tâm với tốc độ

5000 vòng/phút trong khoảng thời gian 4 phút, phân tích luôn trong ngày hoặc bảo quản trong ngăn đá tủ lạnh

Xác định theo TCVN 6180–1996: Chất lượng nước – Xác định Nitrat – Phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic Đo phổ của hợp chất màu vàng được hình thành bởi phản ứng của axit sunfosalixylic (được hình thành do việc thêm natri salixylat và axit sunfuric vào mẫu) với nitrat và tiếp theo xử lý với kiềm Dựng đường chuẩn độ hấp thụ quang và khối lượng Nitrat dùng pipet cho 1, 2, 3,

4 và 5 mL dung dịch nitrat chuẩn nồng độ 1 mg/L vào một loạt các cốc bay hơi sạch Thêm 0.2 mL axit axetic băng, để yên ít nhất 5 phút và sau đó để bay hơi hỗn hợp cho đến khô trong nồi cách thủy đang sôi Thêm 1 ml dung dịch natri salixylat,

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội Điện thoại: 0243.8681686 - Fax: 0243 8693 551 - Email: inest@hust.edu.vn trộn đều và cho bay hơi đến khô lần nữa Lấy bát ra khỏi nồi cách thủy và để nguội bát đến nhiệt độ phòng Thêm 1 mL axit sunfuric và hòa tan cặn trên bát bằng cách lắc nhẹ, để hỗn hợp lắng trong 10 phút Sau đó thêm 10 mL nước, tiếp theo là 10 mL dung dịch kiềm có hòa tan Dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat (Na2EDTA) Chuyển hỗn hợp sang bình định mức dung tích 25 ml nhưng không đổ đến vạch Đặt bình này vào nồi cách thủy ở 25 o C trong 10 phút Sau đó lấy bình ra và thêm nước cho đến vạch Tiến hành thử mẫu trắng song song, dùng 5 ml nước thay cho phần mẫu thử Đo hấp thụ quang của dung dịch tại bước sóng λ = 414 nm, dựng đường chuẩn độ hấp thụ quang và khối lượng nitơ dạng Nitrat

Mẫu nước chứa tảo được lọc qua giấy lọc kích thước 0.45 μm Cách bước tiến hành tương tự như khi xây dựng đường chuẩn, lấy lượng thể tích mẫu chuẩn bằng một thể tích mẫu cần phân tích sao cho khối lượng NO3 – nằm trong đường chuẩn Đo độ hấp thụ quang của dung dịch, dựa vào đường chuẩn độ hấp thụ quang – khối lượng Nitơ dạng Nitrat, tính toán được nồng độ NO3 – của mẫu phân tích

Xác định theo TCVN 6202:2008 – Chất lượng nước – Xác định photpho – Phương pháp đo phổ dùng Amoni molipdat Dựng đường chuẩn độ hấp thụ quang và khối lượng PO4 3−: Lấy vào dãy bình định mức 50 mL lần lượt 0, 1, 2, 5, 10, 15 và 20 mL dung dịch PO4 3− chuẩn nồng độ 2.5 mg/L, sau đó thêm vào mỗi bình 8 mL dung dịch tác nhân khử E và định mức bằng nước cất Tiến hành mẫu trắng song song với mẫu thử Để yên trong 10 phút cho các dung dịch lên màu xanh đậm Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở bước sóng λ = 880 nm bằng máy UV/VIS, dựng đường chuẩn độ hấp thụ quang và khối lượng photpho dạng octo- photphat

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Thí nghiệm được tiến hành với các lưu lương sục khí khác nhau với các lưu lượng sục khí khác nhau: 0.0037 vvm, 0.0074 vvm, 0.0143 vvm, 0.043 vvm với nồng độ CO2 đầu vào trong các thí nghiệm khoảng 800 ppm Thực hiện thí nghiệm trong khoảng thời gian khoảng 3 – 4 tiếng

Hình 3.1 Hiệu suất hấp thụ CO 2 thực hiện với các lưu lượng sục khí khác nhau

Hình 3.1 cho thấy khi tăng lưu lượng sục khí từ 0.0037 vvm đến 0.043 vvm dẫn đến hiệu suất hấp thụ giảm dần từ 85.7% xuống còn 61.2% Tại lưu lượng sục khí 0.0037 vvm cho hiệu suất cao 85.7%, tăng lưu lượng sục khí từ 0.0037 vvm lên gấp hai lần thành 0.0074 vvm thì hiệu suất giảm còn 68% Tuy nhiên hiệu suất hấp thụ không thay đổi nhiều tại hai lưu lượng sục khí 0.0143 vvm và 0.043 vvm chỉ chênh lệch nhau khoảng 0.2% Khi tăng lưu lượng sục khí nên thời gian lưu của bọt khí trong hệ thống giảm, dẫn đến hiệu suất hấp thụ vào dung dịch nuôi tảo kém hơn làm giảm khả năng cố định CO2 của tảo Ngược lại, nếu giảm tốc độ sục khí thấp vẫn đảm bảo khả năng đảo trộn tốt thì khả năng chuyển khối giữa CO2 vào dung dịch tảo tăng, dẫn hết hiệu suất hấp thụ CO2 tăng

Qua thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng sục khí đến hiệu suất hấp thụ CO2 với nồng độ đầu vào cố định từ khoảng 800 – 850 ppm, tại lưu lượng sục khí 0.0037 vvm cho hiệu suất hấp thụ tốt nhất 85.7%

Với các kết quả trên khi ứng dụng vào hệ thống đèn tảo đặt trong một không gian xác định Với việc hệ thống có thể thay đổi các lưu lượng sục khí khác nhau một cách tự động mà không ảnh hưởng nhiều tới hiệu suất tại 0.0143 vvm và 0.043 vvm giúp khả năng cải thiện chất lượng không khí trong phòng nhanh hơn rất nhiều so với lưu lượng sục khí 0.0037 vvm đối với không gian trong phòng đang có nguồn thải CO2 liên tục Tuy nhiên trong khoảng thời gian mà không gian trong phòng không có nguồn phát thải CO2 hoặc rất nhỏ thì hệ thống sẽ chạy với lưu lượng 0.0037 vvm

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CO 2 đầu vào tới hiệu suất hấp thụ

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CO2 đầu vào tại: 433 ppm (phòng 308 – C10), 820 ppm, 1521 ppm, 2097 ppm, 2651 ppm, 3420 ppm đến hiệu suất hấp thụ CO2 nào tốt nhất Từ đó đánh giá được khả năng cải thiện chất lượng không khí khi khảo sát diễn biến nồng độ CO2 trong những không gian đó

Hiệu quả hấp thụ CO2 của tảo Chlorella H6 cao nhất 89.6% với nồng độ CO2 đầu vào 3420 ppm Tuy nhiên, tại nồng độ 2097 ppm, 2651 ppm cho hiệu suất hấp thụ vẫn rất cao lần lượt 84% và 85.7%

Hình 3.2 Hiệu suất hấp thụ CO 2 với nồng độ đầu vào khác nhau

Tại các nồng độ nền CO2 (433 ppm), 820 ppm thấp hơn 2 – 8 lần so với các khoảng nồng độ từ 1521 – 3420 ppm thì hiệu suất hấp thụ CO2 vẫn đạt trên 60% Hiệu suất hấp thụ CO2 đạt được cao như vậy, một phần do tảo Chlorella H6 cố định và một phần vào dung dịch nuôi tảo Từ đó có thể thấy được tiềm năng của tảo ứng dụng giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà

Tuy nhiên, hiệu suất hấp thụ CO2 của tảo không như nhau trong suốt khoảng thời gian thí nghiệm với một khoảng nồng độ, mà có sự thay đổi ít hoặc nhiều Nguyên nhân dẫn đến có sự thay đổi về nồng độ đầu ra là do hiện tượng đổ bóng và quá trình hô hấp diễn ra mạnh mẽ hơn so với bình thường, nên lượng CO2 sinh ra một phần và đóng góp vào nồng độ CO2 đầu ra (theo dõi tại Phụ lục 1-6)

Qua việc khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CO2 đầu vào tới hiệu suất hấp thụ

CO2 của tảo, cho thấy khi tăng dần nồng độ CO2 đầu vào thì hiệu suất sẽ tăng dần Đặc biệt tại nồng độ CO2 3420 ppm cho hiệu suất hấp thụ cao nhất lên tới 89.6%

Từ đó có thể thấy được tiềm năng của tảo ứng dụng giúp cải thiện chất lượng không khí trong phòng

3.3 Khảo sát diễn biến nồng độ CO 2 tại một số địa điểm

Khảo sát diễn biến nồng độ CO2 tại phòng ngủ có diện tích 20 m 2 , chiều cao 3.5 m Khoảng thời gian khảo sát là ban đêm, phòng sử dụng hệ thống điều hòa cục bộ Với không gian của mỗi người trong phòng lần lượt là: 35 m 3 /người, 23 m 3 /người, 17.5 m 3 /người, diễn biên nồng độ CO2 được biểu diễn qua các hình sau:

Hình 3.3 Diễn biến nồng độ CO 2 với không gian 35 m 3 /người

Hình 3.4 Diễn biến nồng độ CO 2 với không gian 23 m 3 /người

Hình 3.5 Diễn biến nồng độ CO 2 với không gian 17.5 m 3 /người

Tiếp tục khảo sát diễn biến nồng độ CO2 tại Công ty CP Công nghệ và Truyền thông Caia Không gian 12 m 3 /người được thể hiện dưới hình 3.6 Địa điểm: Công ty CP Công nghệ và Truyền thông CAIA Địa chỉ: Tầng 5, số 20, ngõ 4 Phương Mai, Phường Phương Mai, Quận Đống Đa,

Diện tích phòng: 70 m 2 ; Chiều cao: 3.5m

10 :1 2:0 6 CH 10 :3 5:2 7 CH 10 :5 8:1 1 CH 11 :2 2:3 5 CH 11 :4 5:5 0 CH 12 :0 9:3 6 S A 12 :3 2:2 0 S A 12 :5 5:0 4 S A 1: 21 :2 5 S A 1: 44 :0 9 S A 2: 06 :5 3 S A 2: 29 :3 7 S A 2: 52 :2 1 S A 3: 15 :0 4 S A 3: 37 :4 8 S A 4: 00 :3 2 S A 4: 23 :1 6 S A 4: 45 :5 9 S A 5: 08 :4 3 S A 5: 31 :2 7 S A 5: 54 :1 1 S A 6: 16 :5 5 S A 6: 39 :3 9 S A 7: 02 :2 3 S A 7: 25 :0 7 S A 7: 47 :5 2 S A 8: 10 :3 6 S A

Nhân viên làm việc: 20 người

Hình 3.6 Diễn biến nồng độ CO 2 tại công ty Caia

Từ đó, có thể thấy được các nồng độ CO2 tại các phòng ngủ, phòng làm việc rất cao Tất cả đều trên 1000 – 3500 ppm trong khoảng thời gian con người ngủ và làm việc Chính vì thế, việc sử dụng một hệ thống cải thiện chất lượng không khí là điều cần thiết

3.4 Tối ưu quá trình vận hành đèn tảo

3.4.1 Khảo sát cường độ ánh sáng đến tốc độ sinh trưởng của tảo Chlorella

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các cường độ ánh sáng 1500 lux, 2000 lux, 2500 lux, 3000 lux tới tốc độ sinh trưởng của tảo được thể hiện trong hình 3.3

10 :1 1:0 4 S A 10 :4 1:0 5 S A 11 :0 7:3 0 S A 11 :3 3:5 5 S A 12 :0 1:5 4 CH 12 :2 8:2 9 CH 12 :5 5:2 5 CH 1: 24 :1 6 CH 1: 51 :0 4 CH 2: 17 :3 0 CH 2: 43 :5 4 CH 3: 11 :1 1 CH 3: 37 :3 6 CH 4: 05 :1 9 CH 4: 31 :4 9 CH 4: 58 :1 3 CH 5: 25 :3 7 CH 5: 52 :0 1 CH 6: 18 :2 6 CH 6: 46 :1 9 CH 7: 12 :4 2 CH 7: 39 :0 6 CH 8: 06 :0 4 CH 8: 32 :2 8 CH 8: 58 :5 5 CH 9: 26 :4 1 CH 9: 53 :0 5 CH 10 :1 9:3 2 CH Nồ ng đ ộ C O 2 (p pm )

Hình 3.7 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến tốc độ sinh trưởng của tảo

Hình 3.3 thể hiện đường cong sinh trưởng của tảo Chlorella H6 tại các cường độ ánh sáng khác nhau Tại cường độ ánh sáng 3000 lux có mật độ tế bào cao hơn so với các cường độ ánh sáng còn lại Tốc độ sinh trưởng tại cường độ ánh sáng

3000 lux cao nhất đạt 0.24 ngày -1 (bảng 3.2) Như vậy, tại cường độ ánh sáng 3000 lux cho thấy khả năng sinh trưởng và mật độ sinh khối là tốt nhất

Bảng 3.2 Tốc độ sinh trưởng của tảo Chlorella tại các cường độ sáng khác nhau

(lux) 1500 lux 2000 lux 2500 lux 3000 lux

Tốc độ sinh trưởng cực đại à 𝒎𝒂𝒙 (ngày -1 ) 0.058 0.117 0.193 0.240

3.4.2 Cải tiến môi trường dinh dưỡng đối với tảo Chlorella

Bổ sung thêm một lượng NaHCO3 4mg/L, 8 mg/L và 16 mg/L vào môi trường dinh dưỡng Các bình nón 250 mL được chiếu sáng liên tục dưới cường độ ánh sáng 1500 lux, để xác định lượng bổ sung thêm bicacbonat nào cho tốc độ tăng trưởng tốt nhất được thể hiện dưới hình 3.4

Hình 3.8 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến tốc độ sinh trưởng của tảo

Hình 3.4 thể hiện đường cong sinh trưởng của tảo Chlorella H6 khi được bổ sung các lượng NaHCO3 khác nhau Với lượng bổ sung NaHCO3 4 mg/L cho mật độ tế bào cao nhất và đạt tốc độ tăng trưởng riêng cực đại là 0.175 ngày -1 Tốc độ sinh trưởng tại 8 mg/L, 16 mg/L NaHCO3 lần lượt là 0.127 ngày -1 , 0.133 ngày -1 Như vậy, với lượng NaHCO3 bổ sung4 mg/L cho thấy khả năng sinh trưởng và mật độ sinh khối tốt nhất

Tiêu đề	Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ CO2 của đèn tảo nhằm cải thiện không khí trong nhà
Tác giả	Nguyễn Tân Lập
Người hướng dẫn	PGS. TS. Đoàn Thị Thái Yên
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Môi trường
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	1,21 MB