Đề tai được thực hiện nham đánh giá tiềm năng ứng dụng thực tế của chủngtảo này vào sản xuất sinh khối và sử dụng làm nguyên liệu cho Biodisel.Với biện pháp nhân nuôi vi tảo trên hệ thốn
TONG QUAN TÀI LIEU
TIEM NANG SU DUNG VI TAO CHO NHIÊN LIEU SINH HOC
1.1.1 Đặc điểm cơ bản của vi tao thích hop làm nguyên liệu bền vững cho sản xuất biodiesel
Vi tao là đối tượng quang hop, sử dụng năng lượng chiếu sáng tự nhiên, nguồn CQằ, nitơ và phốtpho dộ tớch lũy sinh khối và dự trữ năng lượng Tảo phỏt triển nhanh, nhân đôi số lượng 1-3 lan/ngay, chu kỳ tăng trưởng hoàn tất trong vài ngày nên cho phép thu hoạch thường xuyên Tảo tích lũy dầu cao, có thể cạnh tranh được với sự khai thác nhiên liệu từ nông sản Nếu dau ở đậu nành chiếm 20% sinh khối, hoa hướng dương là 55%, thì dau tao dao động từ 20-50% sinh khói (Bang 1.1) Tiềm năng khai thác tảo cho NLSH được nhận định chủ yếu dựa trên sản lượng dầu khai thác trên đơn vị diện tích canh tác Năng suất cao được giải thích bởi hiệu suất quang hợp và tốc độ phát triển ở tảo nhanh hơn (tính theo mật độ (gam sinh khối/ngày) so với các thực vật cho dau khác Mata (2010) và Chisti (2007) tóm tắt rằng sản xuất dầu vi tảo trên đơn vị diện tích thì có năng suất lớn hơn từ 15 — 300 lần so với các loại cây trồng năng lượng sinh học khác (Bang 1.2) Hơn nữa, sản lượng sinh khối trên hecta ở vi tảo có giá trị lớn hơn 16 lần so với dầu cọ, cây trồng dau tốt nhất hiện nay [75].
Bang 1.1 Ty lệ dầu ở các chúng loại tảo điển hình
Loài vi tảo TỊ dâu ^
(% trọng lượng khô) Botryococcus braunti 25-75
Chlorella sp 28-32Crypthecodinium cohnii 20Cylindrotheca sp 16-37Dunaliella primolecta 23Isochrysis sp 25-33Monallanthus salina > 20Nannochloris sp 20-35Nannochloropsis sp 31-68Neochloris oleoabundans 35-54Nitzschia sp 45-47Phaeodactylum tricornutu 20-30
Loài vi tảo Ti lệ dầu
Bang 1.2 Năng suất dau biodiesel từ vi tao và các nguồn thực vat có dầu khác
Các nguồn Hàm lượng dầu Sản lượng Nhu cầu: Năng suất nguyên liệu (% theo trọng dầu sử dụng dat biodiesel lượng khụ) (lit/ha nim) | (m”/kứ năm) (kg/ha nam) Ngo 44 172 66 152
Dau gai 33 363 31 321 Đậu nành 18 636 18 562 Canola 41 974 12 862 Hướng dương 40 1.070 II 946 Castor 46 1.307 9 1.156 Co 36 5.366 2 4.747 Vi tao? 30 58.700 0,2 51.927 Vi tảo ° 50 97.800 0,1 86.515 Vi tao ° 70 136.900 0,1 121.104 a: lượng dâu thấp; b: lượng dau trung bình; c: lượng dau cao
Chương trình Nghiên cứu các Giống loài Thủy sản đã nhận định có hơn 10% trong số 3.000 loài tảo tạo được lipit, và hydrocarbon thích hợp trong chế biến NLSH như xăng, biodiesel và nhiên liệu phản lực Vài loài sản xuất phân tử hydrocarbon được tìm thấy từ dầu mỏ [122] Những chủng loại khác lại có khả năng tích lũy lượng lớn dưới dang triacylglycerol (TAG) có tính chất tương đương như thành phan ở hạt cho dau, nên có thé chế biến thành biodiesel Theo Griffiths và Harrison (2009), các dẫn xuất carbohydrat từ tảo chiếm đến 40% sinh khối, có thể được chuyển hóa thành ethanol hoặc butanol băng quy trình lên men chuẩn Phế phẩm từ sinh khối tảo có thể được tiếp tục chế bién làm nguồn dinh dưỡng cho động vật va sản xuất ethanol Một trong những ưu điểm nỗi bật của tảo là khả năng phát triển tốt với nguồn nước lợ, mặn, hay nước thải [122|.
Bên cạnh những thuận lợi, sản xuất biodiesel từ vi tảo cũng gặp phải nhiều thách thức Thứ nhất, quá trình sản xuất nguyên liệu tao dau có chi phí lớn ở khâu nuôi trồng và thu hoạch dẫn đến giá thành biodiesel từ dầu tảo cao hơn nhiều so với diesel dầu mỏ.
Chi phí cho quá trình sản xuất nguyên liệu gốc từ vi tảo phải giảm 5 lần dé có thể cạnh tranh với diesel dau mỏ [21] Hiện tai, vi tao có thể nuôi trồng ở các hệ thống có chi phí thấp như các bể hở Tuy nhiên, các hệ thống bể hở sản xuất ra sinh khối có sản lượng thấp, dẫn đến chi phí cho khử nước và thu hoạch sinh khối tăng cao, và van dé tap nhiễm Vi vay, cần nghiên cứu tối ưu hóa chế độ vận hành giảm chi phí sản xuất sinh khối; Thứ hai, quá trình chiết tách dầu và chuyển hóa biodiesel cần phải nghiên cứu chuyên sâu Nham giảm giá thành sản phẩm biodiesel gốc vi tao, cần có chiến lược khai thác các thành phần có giá trị khác ở sinh khối tảo như nguyên liệu làm thực phẩm dinh dưỡng, mỹ phẩm, thủy sản, va phân bón; Thứ ba, nguồn nguyên liệu dau vi tảo chứa thành phan các axít béo không bão hòa mạch dai sẽ ảnh hưởng đến chất lượng biodiesel.
1.1.2 Chúng loài vi tảo tiềm năng và tiêu chí sàng lọc
Từ chương trình các Giống loài Thủy san, Sheehan (1998) đã công bồ nhiều loài vi tao có thé tích lũy lipít trung tính phù hop cho biodiesel Tuy nhiên, chỉ một số loài khuê tảo và tảo lục được đánh giá là có tiềm nang, và Chaetoceros gracilis là một trong số đó [77].
Hu (2008) nhân mạnh các tiêu chí chọn tảo cho biodiesel nên dựa trên các đặc tính sau đây: tốc độ sinh trưởng nhanh (>1 lần nhân đôi/ngày); hàm lượng lipít đủ (ít nhất >30% khối lượng khô) ở điều kiện nuôi trông tự nhiên; có thé hấp thu các nguồn carbon hữu cơ thải (như phương thức sinh trưởng quang tự dưỡng kết hợp hóa dị dưỡng (mixotrophic)), vì thé sản lượng sinh khối và tích lũy lipít có thé được tăng cường đáng kể [47] Hơn thế nữa, tảo biển sẽ được ưu tiên chọn vì không cạnh tranh với nguồn nước sạch [53] Trong quá trình sàng lọc, sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ và cường độ ánh sáng sớm được đánh giá [18] Ngoài ra, tiêu chí về khả năng chịu mặn, chịu pH cao, chịu nhiệt cao, biên độ đáp ứng nhiệt rong, khả năng sử dung CO2 từ khí thải hiệu quả (1 kg sinh khối khô vi tảo cần 1,83kg CO2) [91] cũng ưu tiên lưu ý Khả năng tránh tạp nhiễm có thể được hạn chế khi nhân nuôi vài chủng loại tảo trong môi trường cực đoan mà vi sinh vật khác không thé tồn tại [80] Vì vậy việc nhân nuôi đơn chủng dễ dàng được duy trì ở điều kiện tự nhiên Tuy vậy, việc sàng lọc cũng nên được kết hợp với quá trình thuần hóa tăng trưởng với nhiệt độ, cường độ chiếu sang ở điều kiện tự nhiên khu vực nhân nuôi Nghiên cứu tối ưu hóa khả năng sử dụng dinh dưỡng và nồng độ CO> là cần thiết Trong hau hết trường hợp, lipít trung tính (tồn tại chủ yếu dạngTAG) được tăng cường khi các điều kiện nuôi cấy không thuận lợi cho sự sinh trưởng vi tao Do đó, quá trình tôi ưu cua sản xuât TAG phải được nghiên cứu trước khi tiên hành quá trình nuôi cay hàng loạt.
Nhận định chung, tuyến chọn giống là khâu khá quan trọng trong quá trình sản xuất NLSH từ vi tảo, các tiêu chí tuyển chon quan trọng gồm: (1) sản lượng lipít cao;
(2) khả năng tăng trưởng mạnh với điều kiện nhân nuôi với áp lực thường có (áp lực khí, nhiệt độ) bởi hệ thống nuôi quang phản ứng: (3) tăng trưởng ưu thế ở hệ thống nuôi bề hở; (4) khả năng kháng nông độ CO cao, (5) đáp ứng được khoảng biên độ dao động nhiệt rộng theo chu kỳ ngày đêm và theo mùa; (6) chu kỳ sản xuất sinh khối nhanh; (7) hiệu quả quang hợp cao; và (8) có khả năng tự lang tụ Hon nữa, theo Sheehan (1998), đáp ứng nhân nuôi ở một vi tri cu thé là yếu tô cốt lõi cho khả năng sản xuất thương mại Điều này giúp việc vận hành đơn giản và giảm chỉ phí phát sinh thông qua việc kiểm soát điều kiện nuôi cấy Vậy kha năng thích ứng va điều kiện nuôi cây tối ưu cần được đánh giá tại vị trí chọn triển khai nhân rộng Sheehan cũng nhận định rằng: su phan lap cac chung dia phuong dé sản xuất NLSH nên được được xem là một lĩnh vực nghiên cứu cơ bản; và cũng cần lưu ý rằng chủng chiếm ưu thế có thể không phải là tối ưu dé sản xuất dầu Do đó, biến đối di truyền là cần thiết.
1.1.3 Sinh tổng hợp và đặc trưng lipít vi tảo
1.1.3.1 Sinh tong hợp lipít ở vi tao
Nghiên cứu của Hu và cộng sự (2006) [40] đã ghi nhận khả năng tong hop axít béo tự do chi tập trung ở vài ngành vi tảo như: lục tao, khuê tảo và vi khuẩn lam; và kha năng tong hợp và tích trữ lipít của vi tao đặc trưng ở mức độ loài nhưng rất biến động ở cấp độ giống Trong điều kiện bình thường các loài tảo thuộc ngành khué tảo tích luỹ lipít vào khoảng 22% Trong điều kiện áp lực sinh lý, khả năng tích lũy lipít ở khuê tảo tăng lên 37,8%.
Tổng hợp lipít là quá trình hình thành mới (de novo), được xúc tac bởi hệ enzym tại lục lạp Khả năng sinh tong hop thé lipit moi la điểm rất đặc trưng ở chủng loài tảo có khả năng tích lũy dầu khi được nhân nuôi ở điều kiện thiếu hụt nitơ (hoặc các áp lực khác làm hạn chế tăng trưởng), nguồn carbon thừa và năng lượng được đi vào lưu trữ lipit (chủ yếu là TAG) TAG gồm các axit béo bão hòa và không bão hòa don, được đóng gói rất hiệu quả ở nội bào và tạo ra nhiều năng lượng hơn khi được oxy hóa Do đó TAG là nguồn dự trữ tốt nhất để tạo lập mới các tế bào sau điều kiện không thuận lợi [71] Cũng có dé nghị rang sự tong hợp TAG có thể giúp làm giảm mức độ tốn hại ở tế bào tảo do hiện tượng quang oxy hóa ở điều kiện ánh sang mạnh [40].
Sự chuyển hóa acetyl CoA thành malonyl CoA nhờ enzym acetyl CoA carboxylase (ACCase) thường được xem là phản ứng đầu tiên của quá trình sinh tổng hợp axít béo Gốc malonyl được chuyển hóa thành một co-factor protein, protein mang gốc acyl (ACP), kết quả hình thành nên malonyl ACP, đến lượt malonyl ACP sẽ đi vào chuỗi phản ứng ngưng kết với chất nhận acyl ACP (hoặc acetyl CoA) Phan ứng ngưng kết dau tiên được xúc tac bởi enzyme 3-ketoacyl ACP synthase III (KAS II), hình thành nên một san phẩm 4C Enzym 3-ketoacyl ACP synthase I và II (KAS I va KAS II) xúc tác những phan ứng ngưng kết tiếp theo Sau mỗi phản ứng ngưng kết, san phẩm 3- ketoacyl-ACP bị biến đổi, bi tách nước, và biến đối lần nữa lần lượt bởi các enzym 3- ketoacyl-ACP reductase, 3-hydroxyacyl-ACP dehydratase, và enoyl-ACP reductase thanh dang axit béo bao Dé tạo ra một axít béo không bão hòa, một liên kết đôi được gẵn vào chuỗi acyl bởi enzym stearoyl ACP desaturase (SAD) Khác với thực vật, một số loài tảo tạo ra acyl mạch dài ACPs (C20-C22), băng cách kéo dài và/hoặc giảm độ bão hòa của C18 [40].
Sự kéo dài các axít béo được kết thúc khi nhóm acyl được giải phóng từ ACP bởi enzym thioesterase (như acyl-ACP- enzyme) thủy phân ACP acyl và sản sinh axit béo tự do hoặc do enzym acyltransferases chuyên đổi các axít béo từ ACP thành ứlycerol-3-phosphate hoặc monoacylglycerol-3-phosphate Cỏc axit bộo này đúng vai trò là tiền chất cho sự tổng hợp mảng tế bào và chất béo không phân cực dự trữ như
TAG [40]. Đã có dé xuất cho rang, sự sinh tong hop TAG xảy ra trong nội chất tế bao tảo và trực tiếp thông qua con đường glycerol (Hình 1.2) Thông thường, các acyl-CoA lần lượt phan ứng với các nhóm hydroxyl của glycerol-3-phosphate (G-3-P) tạo thành axit phosphatidic thông qua axit lysophosphatidic Hai phản ứng nay được xúc tác lần lượt bởi enzym glycerol-3-phospate acyl transferase and lysophosphatidic acid acyl transferase Quá trình loại sốc POs của axit phosphatidic tạo nên DAG, DAG nhận sốc acyl thứ ba từ CoA thành TAG Bước cuối cùng này được xúc tác bởi enzym diacylglycerol acyltransferas, một enzym duy nhất cho sinh tổng hợp TAG Ngoài ra,tảo còn có một con đường sinh tong hop TAG khác, không phụ thuộc vào acyl-CoA,con đường sinh tổng hợp này mượn photpholipít như một chất cho acyl và diacylglycerol như là chất nhận, con đường tổng hop này được kích hoạt khi tế bào tao tiếp xúc với các điều kiện áp lực Trong điều kiện có áp lực, ở tảo thường xảy ra sự phân hủy nhanh chóng các mang quang tong hợp đồng thời tích lũy các thé lipít nội bào giàuTAG trong tế bào chất [40].
„ C16:0-ACP ACCase | CO: Acyl-ACP
MAT trans- k enoyl-.CP Malonyl-ACP
Hình 1.1 Chu trình chuyển hoá đơn giản trong sinh tổng hợp các acid béo bão hoà Acetyl-CoA là phần từ cơ ban cua chuỗi acyl và đóng vai trò cơ chat cho qua trình carboxyl hoá CoA cũng như cơ chat cho phản ứng ngưng kêt ban dau
(1) (2) (3) (4) Acyt-CoA Acyl-CoA PO, Acyl-CoA
Hình 1.2 Sơ đồ minh họa sinh tong hợp triacylglycerol (TAG) ở vi tao
1.1.3.2 Đặc trưng lipit vi tao
TÌNH HÌNH NHÂN NUOI VI TAO CHO NHIÊN LIEU SINH HỌC 1 Các chương trình nghiên cứu lớn trên thế giới và mức độ đầu tư
Khởi phat từ 1978, Chương trình các Chung loài Thuy san (Aquatic Species
Program) tai Roswell-New Mexico được thực hiện bởi Phòng Thí nghiệm Nang lượng
Tái tạo Quốc gia (NREL) nham nghiên cứu thăm do tong thé tiém nang khai thac nang lượng thay thé từ sinh khối vi tao, tảo lớn, và rong bién bang các hệ thống nuôi mở, tận dụng COz từ nhà máy năng lượng điện nhăm giảm lượng khí thải carbon Nghiên cứu này đã giúp định hướng khả năng khai thác sinh khối vi tảo trong lên men tạo ethanol, trong phân hủy yếm khí tạo methan, làm nguồn sản xuất hydro, nhưng tiềm năng nhất là khả năng chuyển hóa tao biodiesel từ nguồn lipít tảo [76].
Năm 1990, Bộ Thương mại và Công nghiệp Quốc tế Nhật Bản (Ministry of International Trade and Industry (Japan), MITT) đã giao cho Tổ chức Phat triển Công nghệ Công nghiệp va Năng lượng Mới cua Nhat Ban (New Energy and Industrial
Technology Development Organization, NEDO) triển khai trong 10 năm dé mở rộng nghiên cứu va phát triển quy trình nuôi vi tảo sử dụng khí thai COa từ các nhà máy năng lượng băng các hệ thông quang phản ứng kín (photobioreactors, PBRs) và thu nhận sản phẩm có giá trị cao Cách tiếp cận nuôi cấy tảo quy mô lớn trên hệ thống kín được xây dựng trên quan điểm nhăm tiết kiệm diện tích nuôi trồng so với hệ thong ao mở như mô hình do Hoa Kỳ đầu tư nghiên cứu [76].
Năm 2008, Bộ Quốc phòng Hoa Ky đã đầu tư 42,6 triệu USD thông qua Văn phòng Nghiên cứu Khoa hoc Không quân (AFOSR) cho mục tiêu nghiên cứu và tăng cường cơ sở hạ tầng phục vụ nghiên cứu khai thác các chủng loại tảo dùng trong sản xuất nhiên liệu phản lực [76].
Cuối năm 2009, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tuyên bố chọn 19 dự án nghiên cứu chế biến NLSH từ tao dé giao 564 triệu USD kinh phí từ nguồn Tái đầu tư và Phục hồi (the American Recovery and Reinvestment) nham day manh viéc xay dung va van hanh cac quy trình công nghệ thử nghiệm, trình diễn và thương mại hóa Trong số đó, 4 dự án liên quan đến khía cạnh phát triển nhiên liệu tảo được giao cho các tập đoàn uy tín như
Algenol Biofuels, Sapphire Energy, Solazyme va Universal Oil Products (Honeywell) [76].
Năm 2010, nhiều dự án táo bao được đầu tu như Biofields cam kết chi 850 triệu USD để Algenol Biofuels phát triển ethanol từ sinh khối vi tảo; Exxon-Mobil quyết định đầu tư 300 triệu USD cho dự án Bộ gen Tổng hợp (Synthetic Genomics) nham tao cac dong tao tiém nang phuc vu san xuất NLSH có hiệu quả kinh tế cao; Bộ Năng lượng
Hoa Ky đã chi thêm 24 triệu USD cho các nghiên cứu đột phá trong thương mại hóa nhiên liệu từ tảo Trong khi hơn 100 công ty tại Hoa Kỳ và từ các quốc gia khác còn đang tập trung nghiên cứu sản xuất sinh khối, ly trích và chế biến nhiên liệu từ tảo với quy mô thử nghiệm, nhiều tập đoàn đã tiễn hành các dự án nâng cấp công nghệ như ExxonMobile, Shell (dự án Cellala ở Hawaii), Eni (đầu tư nhà máy tiền thử nghiệm ở Silily), European Union (đầu tư 3 dự án sản xuất sinh khối thử nghiệm quy mô 6 ha)
1.2.2 Phân bố nhân nuôi vi tao trên thé giới
Nhân nuôi vi tảo cho thực phẩm đã được thực hiện trong vài thế kỷ qua với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, sản lượng vai chục đến vài trăm tan sinh khối mỗi năm Các giống tảo đang được nhân nuôi chủ yếu theo phương thức quang dưỡng (sử dụng năng lượng ánh sáng tự nhiên) gồm Spirulina, Chlorella, Dunaliella và Haematococcus Tổng sản lượng sinh khối vi tảo khô trên toàn thế giới ước tính khoảng 10.000 tan mỗi năm.
Khoảng một nửa SỐ này được sản xuất ở Trung Quốc, phần còn lại chủ yếu từ Nhật Bản, Đài Loan, Hoa Kỳ, Úc, Ấn Độ, và một vải nhà sản xuất nhỏ ở một số nước khác [6].
Y tưởng sử dụng tảo cho nhiên liệu lần đầu tiên được dé xuất bởi Meier vào năm1955 [54] Sau đó, tảo đã được công nhận là một nguồn lipít tốt có thé được sử dụng dé sản xuất dầu diesel sinh học Nhiều quốc gia ở lưu vực Dia Trung Hải có tiềm năng lớn cho canh tác và thu hoạch tảo Một số quốc gia như Israel đã triển khai nhân nuôi tảo chủ yếu cho phát triển được phẩm và thực phẩm dinh dưỡng khá lâu năm và gần đây đã bắt đầu chú trọng một số giống vi tảo cho nhiên liệu Những quốc gia phía Nam có biên giới giáp với Dia Trung Hải như: Morocco, Algeria, Tunisia và Hy Lạp có nhiều thuận lợi cho nhân nuôi tảo như nhiệt độ cao và những vùng sa mạc hoang sơ rộng lớn Những quốc gia khác như Libya, Cyprus và Thổ Nhĩ Kỳ cũng có nhiều vùng đất biên giới dé canh tác và thu hoạch tảo Thậm chí trong số những quốc gia này không có nhiều nguồn tài nguyên nước, nhưng đây cũng không phải là hạn chế đối với họ Hiện nay đã có nhiều nguồn nghiên cứu công bồ tảo có thé tồn tại không can nước ngọt, chúng có thé sinh trưởng va phát triển trong nước lo hoặc nước biển Ngoài ra, những quốc gia này là các nước đang phát triển và có thể thu được nhiều lợi ích từ ngành công nghiệp này.
Nông trại tảo có thê cung câp việc làm cho người dân bản địa.
Một chương trình khảo sát toàn diện được thực hiện bởi Edward (2009) với dữ liệu từ các công ty trên thế giới tham gia vào chiến lược nhân nuôi tao cho phát triển NLSH va cho các mục tiêu khác (Bang 1.4) Thống kê nay cho thấy hau hết công ty đóng góp vao sự phát triển NLSH tảo có trụ sở tại Hoa Kỳ và một số công ty khai thác ở các khu vực có điều kiện thích hợp cho việc nuôi trồng tảo Hệ thống ao hở hoặc hé tự nhiên chủ yếu được su dụng với mục tiêu cho NLSH Trong khi đó, nhân nuôi vi tao phục vụ dược phẩm và thực phẩm được triển khai phan lớn trên hệ thống kín [26].
Bang 1.3 Các công ty sản xuất vi tảo trên thé giới với da dạng chiến lược phát triển nhiên liệu sinh học và phương thức nuôi trong TT | Công ty Quốc gia Chiến lược phát triển
Phương thức nhân nuôi: Hệ thong ao mở
Xây dựng chiến lược khai thác dầu thô từ
_ | sinh khôi tao và nguyên liệu được sử dung I | Menlo Park Hoa Ky Lk ơ Aa Lk oe dhằ trực tiép tai hệ thông nha máy lọc dau cua California Lf quôc gia.
Tuyên bồ sử dung công nghệ được cấp bang OriginOil, sáng chế của họ dé sản xuất “dầu mới” từ 2 | Los-Angeles, Hoa Kỳ | tảo Dầu nguyên liệu được sử dụng cho sản California xuất dau diesel, xăng, nhiên liệu phan lực, chất dẻo và các dung môi.
Bắt đầu sản xuất NLSH tảo tại nhà máy
PetroSun, Honda Rio, Texas vào năm 2007 Trang trại
3 | Scottsdale, Hoa Ky | tao gồm hệ thống 1100 mau ao nước mặn Arizona sản xuất 4,4 triệu lít dầu tảo va 110 triệu pound sinh khối mỗi năm Theo kế hoạch,
TT | Công ty Quốc gia Chiến lược phát triển dâu tảo được chiết xuât tại chỗ và chuyền đến nhà máy lọc dầu biodiesel. Được thành lập vào năm 2003, sản xuất tảo Seambiotic, cho các ứng dụng thực phẩm, y tế, hóa chat 4 | Ashkelon Mediterranean | tinh khiết va NLSH Đối tác với các công ty Israel điện lực Israel trong phát triển công nghệ thu nhận CO2 nhân nuôi tao cho NLSH.
Cellena, | Liên doanh phát triển NLSH tảo với HR
5 ' Hoa Ky | ` Hawali Biopetroleum va Shell.
Phương thức nhân nuôi: Hệ thống kin
CAC HE THONG NHÂN NUOI DIEN HÌNH CHO NGHIÊN CỨU KHAO NGHIEM
Ba phương thức bién dưỡng tôn tại trong sinh trưởng tự nhiên ở vi tảo gồm quang tự dưỡng (photoautotrophic), hóa dị dưỡng (heterotrophic), va sự kết hợp quang tự dưỡng với hóa dị dưỡng (mixotrophic) Quang tự dưỡng là sử dụng ánh sáng để thực hiện quá trình sinh tong hợp, hóa dị dưỡng đòi hỏi cơ chất hữu cơ (như glucose) dé thúc đây sự tăng trưởng, trong khi một số loài tảo có khả năng kết hợp cả hai chế độ trên.
Hiện tại, nhân nuôi theo hình thức quang tự dưỡng là giải pháp để sản xuất sinh khối tảo qui mô lớn nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả kinh tế, khả thi về công nghệ và hạn chế tiêu tốn năng lượng Các phương thức biến dưỡng đều được triển khai trên hai hệ thống nhân nuôi điển hình là bé hở và quang phản ứng kín Với trình độ kỹ thuật hiện có, kết quả nhân nuôi trên mỗi hệ thống đều bi ảnh hưởng bởi những yếu tổ nội tại như chủng loại tảo chọn, điều kiện khí hậu, giá thành diện tích đất sử dụng và nguồn nước nuôi.
Nhân nuôi tảo ở hệ thống bề hở đã được ứng dụng từ lâu Hệ thống nay có thé là các diện tích chứa nước tự nhiên (như hồ, đầm pha, ao) hay những bề nhân tao, thùng chứa Ở các hệ thong nhân tạo, bể hở có guéng đảo trộn (open raceway ponds, ORPs) được sử dụng phô biến nhất [58] Bé raceway có dạng hình oval với những kênh tuần hoàn nước khép kín (Hình 1.5), độ sâu mức nước tu 0,2-0,5m, được duy trì sự dao trộn để đảm bảo sự phân bố đồng nhất và tránh hiện tượng lắng tụ sinh khối tảo.
Bề hở thường được xây băng bê tông, hay sử dụng vật liệu nhựa Trong một chu kỳ nhân nuôi liên tục, tảo giống và dinh dưỡng được bố sung phía trước mái chèo va được tuần hoàn CO¿ vi tảo sử dung là từ thành phần không khí tiếp xúc ở bề mặt bề, và nguôn bồ sung khí COa chủ động bang thiết bị sục khí chìm phân bố trong bé [82].
So với hệ thống quang phan ứng kín, bé hở là phương pháp nuôi có giá thành rẻ hơn trong sản xuất sinh khối tảo quy mô lớn do: Nhân nuôi bằng hệ thống bé hở không nhất thiết phải cạnh tranh với đất nông nghiệp; Có thé triển khai trong những khu vực đất phi nông nghiệp; Năng lượng đầu vào của hệ thống cũng thấp hơn Việc bảo trì và vệ sinh dễ dàng hơn vì vậy năng lượng ròng tạo ra cũng sẽ lớn hơn Tuy nhiên, hiệu quả sản xuất sinh khối ở hệ thông bề hở ít hiệu quả hơn so với hệ thông quang phản ứng kín[24] Điều này do một số yếu tố như sự bốc hơi nước, sự thay đôi nhiệt độ trong môi trường nuôi, đảo trộn kém hiệu quả và ánh sáng hạn chế Mặc dù sự bốc hơi nước đóng góp chính vào quá trình làm mát nhưng cũng lam thay đối đáng kế thành phan ion của môi trường nuôi cấy, ảnh hưởng bất lợi đến sự phát triển của tảo [65] Biến động nhiệt độ do chu kỳ ngày đêm va theo mùa rất khó kiểm soát ở hệ thông bể hở [21] Hiện tượng CO> khuếch tán vào khí quyền dẫn đến tinh trạng thiếu hụt CO› làm giảm năng suất sinh khối Hạn chế ánh sáng do độ cao cột nước cũng gây ra sự suy giảm năng suất sinh khối Tuy vậy băng cách điều chỉnh giảm độ cao mức nước sẽ tăng cường được lượng ánh sáng cung cấp cho hệ thống nuôi, hoặc cải tiễn sự đảo trộn cũng gia tăng được năng suất sinh khối [21, 65] Hơn nữa, hệ thống bé hở ở điều kiện tự nhiên phải đối mặt với những thử thách về mặt duy trì điều kiện nuôi cấy đơn ching, và chi phí thu hoạch cao do mật độ tế bào khá thấp Shen (2009) và Chisti (2007) ghi nhận mật độ tế bao trong các hệ thống bề mở (ORPs) thấp hon 5-10 lần so với trong hệ thống bể kín(PBRs), dẫn đến chi phí thu hoạch trong các hệ thống nay cao hơn gấp nhiều lần.
Hình 1.3 Hệ thống bể hở guéng dao trộn Đối với quá trình sản xuất NLSH quy mô lớn, các hệ thông thường có diện tích hàng trăm hecta, cần được triển khai hàng chục ngàn đơn nguyên lặp lại Như vậy chỉ phí vận hành và đầu tư rất lớn Hệ thống bé hở, đặc biệt là bể đảo trộn raceway có chi phi xây dựng, vận hành rẻ hơn rat nhiều và mỗi đơn nguyên có thé nâng cấp lên vai hecta Tuy nhiên, các hệ thống bể hở nay cũng phải đương đầu với nhiều hạn chế như sự tạp nhiễm (các sinh vật ăn tảo, trùng amíp, nắm và các loài tao khác) thường xuyên hơn so với hệ thống kin, và những bat lợi về biến động nhiệt độ ngày đêm và thời tiết.
Chế độ thủy lực (hệ số truyền khối và phân tán) của các bể lớn cũng không 6n định.
Tuy nhiên, gần 50% sản lượng sinh khối tảo ở quy mô thương mại hiện nay được vận hành chủ yếu thông qua các hệ thống bể hở Ngay cả đối với sản xuất tảo cho các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao vẫn có thé được vận hành trên mô hình bé hở Tuy vay, một lưu ý quan trọng là đối với quá trình sản xuất tảo thương mại đến nay hầu như không có nhiều thông tin về thông số thiết kế chỉ tiết, chế độ vận hành và thu hoạch hay các dữ liệu liên quan quan trọng khác được công bố Như vậy, xét về chi phí dau tư, quan điểm cơ bản hệ thống kín không khả thi cho quá trình sản xuất dầu tảo mà chỉ thích hợp cho công đoạn sản xuất nguồn giống nhân nuôi.
1.3.2 Hệ thống quang phản ứng kín
Nhân nuôi vi tảo trên hệ thống quang phản ứng sinh học kín (PBSs) được thiết kế nhăm hạn chế những nhược điểm gặp phải ở hệ thống bể hở như: giảm nguy cơ tạp nhiễm: hạn chế sự bốc hơi nước [57]; Ti số diện tích bề mặt/thể tích lớn hơn; Kha năng kiểm soát nhiệt độ pH, tiếp xúc ánh sáng va chất dinh dưỡng tốt hơn [21, 78]; Năng suất sinh khối trung bình ở PBRs cao hơn [21]; Thu hoạch sinh khối tảo từ PBRs ít tốn kém hơn so với hệ thống ao hở vì sinh khối tao đã được cô đặc [21].
Mặc dù khi so sánh theo đơn vị diện tích bề mặt, các hệ thống PBRs có năng suất cao gap 2 đến 3 lần các hệ thống bề hở, nhưng chi phí xây dựng cao gấp 3,5 đến
10 lần [78] Ngoài ra PBRs còn đối mặt với nhiều thách thức về vận hành (sự tăng nhiệt nội tai, tac nghẽn, bám dính) và giới hạn về trao đổi khí (oxy, carbonic) Vì vậy, nâng cấp quy mô nghiên cứu ở hệ thống kín thường giới hạn diện tích mặt thoáng ít hơn 100m“.
PBSs được thiết kế đa dạng gồm hệ thống tắm phăng, hệ thong ống ngang, hệ thống tru, , mỗi hệ thống có những ưu nhược điểm riêng Dang sơ khai của hệ thống kín là hệ thống quang phản ứng tam đã nhận được rất nhiễu sự quan tâm nghiên cứu do diện tích bề mặt tiếp xúc với ánh sáng lớn và cường độ quang tong hợp cao (>80g/1) [41] Tam được làm bang vật liệu trong suốt nhằm hấp thu tối da năng lượng mặt trời, chứa bên trong là một lớp môi trường nuôi mỏng [41] cho phép hấp thụ bức xa tốt Hệ thống tắm phù hợp cho nhân nuôi sinh khối bởi vì sự tích lũy oxy hòa tan thấp và hiệu quả quang hop cao so với những hệ thống ống [68].
Hệ thống quang phản ứng kín dạng ống gồm hàng loạt các ống thủy tỉnh hoặc vật liệu nhựa như Hình 1.7 [41] Hệ thống ống có thé sắp xếp theo chiều ngang, theo chiều dọc, phương nghiêng hoặc chuỗi xoan.Cac ống thường có đường kính 10 em hoặc ít hơn [21] Môi trường nuôi trong ông được lưu thông tuần hoàn bằng máy bơm hoặc hệ thống sục khí dé COa và O2 được trao đôi giữa các môi trường long và không khí cũng tốt hơn [29].
Chiều dai của một đơn vị ông phan ứng được tính toán và thiết kế dựa trên lượngOcé khả năng tích tu, sự suy giảm CO> và sự thay đổi pH trong hệ thông [29] Ở các hệ thống qui mô lớn cần phải tích hợp của nhiều đơn vị ống Tuy nhiên, hệ thống ống được coi là phù hợp cho nhân nuôi sinh khối ngoài trời bởi vì diện tích bề mặt tiếp xúc với ánh sáng lớn Hệ thông bé PBRs dạng ống có thé xây dựng dưới nhiều cấu dạng khác nhau và theo công bố có thé đạt được hiệu suất quang hop từ 1,3% đến 8,1% [29].
Hình 1.5 Hệ thống quang phản ứng dạng ống
Gan day, một số mô hình PBRs tương tự dạng ống nhưng đơn giản hơn được thử nghiệm va đáng được lưu ý cho tương lai của ngành sản xuất tảo, như: PBRs dang túi polymer Công ty Solix ở Colorado sử dụng hệ thống túi polymer dé nuôi cay tảo phục vụ sản xuất NLSH và công bố sản lượng dầu đạt khoảng 14.0001/ha/năm [51] Tuy vậy, chỉ phí cho công nghệ sản xuất băng túi polymer chưa thể ước tính.
: a piel wet “=uksnupg7.xvrrvrxr ae ai _—— Ồ Sit de eo pu @ rg :
Hệ thống phản ứng hình trụ cung cấp sự đảo trộn hiệu quả nhất, tốc độ truyền tải lượng sinh khối cao nhất và có thé kiểm soát tốt nhất các điều kiện tăng trưởng [46].
CÁC YEU TO ANH HUONG DEN SINH TRƯỞNG VI TAO
Sinh trưởng theo phương thức quang tổng hop sử dung anh sáng và dinh dưỡng,tảo sản xuất lipít, protein và carbohydrat Hàm lượng và thành phần các sản phẩm trao đổi chat nay có tương quan rat chặt chẽ với yếu t6 môi trường gồm: cường độ ánh sáng, nông độ COa, pH, nhiệt độ và các dưỡng chất Carbon, hydro và oxy là thành phan dinh dưỡng vô khoáng can cho tăng trưởng vi tảo Các yếu tô đa lượng gồm nitơ, phốtpho, lưu huỳnh, kali, magiê Các yếu tố vi lượng gồm sắt, mangan cân thiết với lượng 30- 2.5ppm, trong khi đó các vi lượng rất cần thiết khác như côban, kẽm, đồng và molypdat cần với lượng 4.5-2.5ppm [86] Ở điều kiện dinh dưỡng day đủ, yếu t6 môi trường (đặc biệt là ánh sáng và nhiệt độ) ảnh hưởng rất lớn đến thành phan sinh hóa hoc cua vi tao.
Cac yếu tố khác như pH, các kim loại độc tính ảnh hưởng quan trọng đối với sự sinh trưởng và chuyển hóa Vậy, các yếu tố vừa dé cập ảnh hưởng đến hiệu quả quang hợp, dẫn đến những thay đổi quá trình cố định và chuyền vị carbon tạo thành các đại phân tử Đến lượt, thành phần các đại phân tử được xác định mức độ phù hợp cho sử dụng trong NLSH.
Carbon là một trong những chất dinh dưỡng chính phải được cung cấp Nó cần thiết cho quá trình quang hợp và cải thiện sự sinh trưởng của tảo Tảo cố định carbon sử dụng cho hô hấp, làm nguồn năng lượng, hay nguồn nguyên liệu thô cho hình thành tế bảo mới [7] Tốc độ có định carbon giảm sẽ làm giảm tốc độ sinh trưởng của tảo Tảo cần nguồn carbon vô cơ dé thực hiện quá trình quang hop Carbon có thé được sử dung dưới dạng CO2, carbonat, hay bicarbonat cho quá trình sinh trưởng tự dưỡng [70]; và sử dung acetate hay glucose cho quá trình sinh trưởng dị dưỡng CO2 trong nước có thể hiện diện ở các dạng khác nhau phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và thành phan dinh dưỡng với phương trình chuyển hóa thuận nghịch như sau:
CO2+H20+ H2CO3 ô+ Ht + HCO3 â 2H + CO3”
O giá tri pH trung bình của nước biển (pH 8,2),90% CO; ton tại dưới dạng HCO3° chỉ có 1% tổn tại dưới dạng phân tử COa và phan còn lại là bicarbonate [60].
Vi tảo có thé được sử dụng dé hap thu CO2 từ ba nguồn khác nhau: CO2 không khí; CO2 phát thải từ các nhà máy điện và các họat động công nghiệp; và CO2 từ carbonat hòa tan Hap thu CO2 trong khí quyền có lẽ là con đường cơ bản nhất dé tao thực hiện quá trình quang hợp, chuyển carbon từ không khí thành sinh khối trong môi trường tăng trưởng thích hợp Tuy nhiên, sản lượng sinh khối bị hạn chế bởi nồng độ CO2 không khí thấp (360 ppm) nên cách nay ít khả thi về mặt tăng năng suất [79].
Ngược lại, hấp thu CO2 từ khí thải của các nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch đạt năng suất cao hơn do nồng độ CO2 cao lên đến 20% [10] thích hợp cho cả hệ thống quang phan ứng và hệ thống ao hở trong sản xuất vi tảo Tuy nhiên, chỉ vai chủng loài tao được nghiên cứu có thé đáp được nông độ cao của các khí SOx va NOx có trong khí thải Khí cấp cũng cần phải được làm nguội trước khi dẫn vào môi trường nuôi Việc lựa chọn các chung vi tảo thích hợp tăng trưởng mạnh với CO2 không những có ý nghĩa trong thương mại mả còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính. b Nitơ
Nitơ là thành phần thiết yếu của tất cả protein chức năng và cấu trúc trong tế bào tảo, nitơ và chiếm đến 7% - 20% khối lượng tế bào khô [40] Nitơ vô cơ hấp thu bởi tảo bị đồng hóa nhanh chóng thành những hợp chất hoạt tính sinh hóa và được tuần hoàn trong tế bào để đáp ứng nhu cầu sinh lý [32] Ảnh hưởng chính của hiện tượng thiếu nito trong môi trường nuôi cấy tảo bao gồm quá trình sinh tong hợp tăng cường và tích lũy lipít và triglycerol [81] đồng thời giảm hàm lượng protein [49] Vì vậy dẫn đến tỉ số lipit/protein cao hơn ở giai đoạn tăng trưởng mạnh Hơn nữa, tảo sinh trưởng trong môi trường thiếu hụt nito cũng có xu hướng chuyền đổi carbon cô định trong quang hợp thành quá trình tong hợp carbohydrat [40] Những ảnh hưởng khác của sự thiếu hụt nito là làm giảm hiệu suất cô định COa, giảm hàm lượng chlorophyll và hạn chế tao lập mới các bào quan [67]. c Phốtpho
Phốtpho là thành phan quan trong can thiết cho sự sinh trưởng bình thường và phát triển của tế bào tảo [40] Phốtpho chiếm 1% trọng lượng khô của tảo [12] Những ảnh hưởng thấy rõ của sự giới hạn phốtpho bao gồm giảm hiệu suất quá trình tong hợp và tái tạo cơ chất trong chu trình Calvin-Benson Phosphatidylglycerol (PG) cân thiết cho sự sinh trưởng tế bào, duy trì phức hợp chlorophyll-protein, và cau trúc bình thường của hệ thống quang hóa II (Photosystem II, PSII) Giới hạn phốtpho cũng dẫn đến sự suy giảm tong hợp axít béo không bão hòa n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) [72]. d Kim loại vết
Kim loại vết là những kim loại hiện diện trong tế bào tảo ở số lượng cực nhỏ ( bé chứa—> xử lý chlorine—> khử chlorine — sử dụng.
Quy trình xử lý nước nuôi tảo hệ thong túi và bể nuôi:
Nước đã được xử lý—> bơm vào bề 0.5m3—› qua bộ siêu lọc gồm: 1 lõi lọc tinh (cấp độ lọc từ 1-100 micron) và 1 lõi siêu lọc (kích thước lọc 0.2 mieron)— túi cây tao.
3.4.2.2 Nhân giống tảo Nhân giống ở hệ thông quang phản ứng kin túi nhựa 10 lít Túi nhựa và các đồ dùng khác:
+ Đối với túi mới: tráng nước biến cho hết bụi va sử dụng.
+ Đối với túi đã dùng: rửa sạch băng xả phòng, phơi khô.
+ Dây khí, đá bọt và các đồ dùng khác: rửa sạch băng xà phòng, phơi khô Mỗi loài có 1 bộ riêng.
+ Riêng đá CO> rửa sạch và chỉ dé khô tự nhiên, dùng riêng cho từng loài tao.
Việc ngầm côn, chlorin hoặc phơi năng sẽ làm đá bị nút.
Tỉ lệ cấy giống: 2,5 L tao mang ra từ PTN + 7,5 L nước biến.
Dinh dưỡng: 2 ml/L F/2 1000 X, 2 ngày bổ sung 1 lần Dùng khoáng đa vi lượng phòng thí nghiệm Sau 4 ngày tao đậm, mật độ dao động từ 90 — 100 triệu tế bao/ml, thu tảo (cho chảy qua lưới lọc để lọc cặn), cây qua bề hở Im’.
3.4.2.3 Nhân nuôi tao ở bé hở 1m?
Các bé hở trước khi sử dụng cho nuôi tảo được vệ sinh bể sạch và khử trùng bể bang dung dich hypochlorite 100ppm Sau đó, phơi năng bề trong 1-2 ngày.
Nhân nuôi tảo ở các bê Im’, độ cao cột nước nuôi là 25-30 cm Các giống tảo ban đầu trong túi 101 được kiểm tra sạch tảo, thuần chủng dưới kính hiên vi.
Tỉ lệ cấy: 40 L tảo cho Im? nước biến, độ cao mức nước trong bể khoảng 25 - 30 em Mật độ ban đầu dao động 2-3 triệu tế bao/ml.
Dinh dưỡng: 2 ml/L F/2 1000 X (2 lít stock F/2 1000 X cho 1 bé, 2 ngày bổ sung | lần) Sử dụng khoáng đa lượng công nghiệp, vi lượng phòng thí nghiệm, vitamin dùng cho thú y, pha bằng nước máy.
Vận hành theo phương thức nuôi mẻ Kiểm tra mật độ tế bào hàng ngày Khi bể nuôi đạt mật độ 5-7 triệu tế bao/ml, thực hiện cay sang 3 bề mới có cùng dung tích.
Tiếp tục nhân nuôi đạt mật độ như trên Bề này dùng để chuẩn bị giống để nuôi khảo sát sinh khối và thực hiện quang phản ứng thu lipít
Nhân nuôi tảo thu sinh khối ở các bể Im+, độ cao cột nước nuôi là 25-30 cm
Chế độ nhân nuôi mẻ bố sung (fed-batch), thu tia hàng ngày và duy trì mức l5g trọng lượng khô/m”/ngày cho nuôi liên tục.
Cấp giống từ hệ bể 1m’: tỉ lệ cấy giống 1/10 -1/20 (theo thé tích), mật độ ban đầu 2-10 triệu tế bao/ml (sinh khối khô khoảng 0.2 g/l), tùy chủng loại.
Tốc độ khuấy trộn: vận tốc quạt đảo 10 vòng/phút tạo vận tốc dòng chảy 30 cm/s Khuay trộn được thực hiện liên tục 24/24 giờ.
Bồ sung dinh dưỡng: dinh dưỡng khoáng và vitamin công nghiệp được bồ sung vào bé định ky 3 ngày/lần với đậm độ 2 lần (2X) môi trường F/2 và 1/2 lần (1/2X) môi trường Z8 Riêng với khuê tao, silic được sử dụng gấp 4 lần.
Bồ sung bù nước: để bù vào lượng tảo đã thu hoạch, duy trì dung tích và độ mặn thích hợp cân bô sung hon hợp nước máy và nước biên.
Chế độ thu mẫu đo: thu mẫu theo dõi mật độ tế bào hàng ngày được thực hiện thời điểm có định vào budi sáng, khoảng 9-10 giờ Thu hai mẫu lặp và thực hiện đếm tê bao.
Thu hoạch: thực hiện vào ngày thứ ba hay thứ tư sau ngày bắt đầu vận hành Thu vào buổi chiều mỗi ngày Tỉ lệ thu mẫu 1/4 thé tích tảo Chaetoceros gracilis Thu hoạch liên tiếp mỗi ngày (trừ những ngày mưa không thu mẫu).
3.4.2.4 Nhân nuôi kích thích lipít tại hệ thống quang phản ứng tâm
Phương thức nhân nuôi hai giai đoạn ở điều kiện ngoài trời được thiết lập Giai đoạn 1: sản xuất sinh khối, sinh khối được sản xuất từ hệ thống bề hở Im? được thu nhận vào bề thu hoạch Tại bể thu hoạch (bể raceway Imở) được tiếp tục vận hành bổ sung để giảm thiểu dinh dưỡng nitơ, phốtpho Ở giai đoạn 2: sinh khối được lăng tụ sơ bộ và được chuyên vào hệ tắm cho kích thích lipít.
Tăng cường nông độ CO: và duy trì pH kiềm nhẹ:
2% COa và 5mM HCO; được bố sung Ôn định pH bằng đo mỗi 3 giờ và điều chỉnh bằng NaOH.
Chiếu sáng điều kiện ngoài trời vào những ngày năng (cường độ ánh sáng >
30klx) và bố sung chiếu sáng đèn ban đêm với cường độ 20-25kIx.
Chế độ thu mẫu phân tích:
Hàng ngày thu 0,5 lít mẫu cho đếm mật độ tế bao, phân tích hình ảnh và đo hàm lượng lipít bằng tín hiệu huỳnh quang Khi tín hiệu lipít cao nhất và bão hòa, thực hiện thu 10-20 lít mẫu cho tách chiết lipít và xác định trọng lượng.
KẾT LUẬN - KIÊN NGHỊ
Từ kết quả thực nghiệm đạt được, có các kết luận sau:
1 Thiết lập các mô hình bể hở: Việc thiết lập mô hình đã giúp bước đầu đánh giá được khả năng sinh trưởng của chủng Chaetoceros gracillis phù hợp dé nhân nuôi thử nghiệm trong điều kiện tự nhiên tại khu vực biến Vũng Tàu Đồng thời, thiết lập bước nhân giống ngoài tự nhiên phục vụ cho bước sản xuất sinh khối vi tảo.
2 Thử nghiệm đánh giá sản lượng nhân nuôi vi tao trên hệ thống mé 1m? tại điều kiện ven biến Vũng Tàu: Vi tảo khi nuôi trong hệ thống bé hở 1m? được theo dõi chặt chẽ về điều kiện tạp nhiễm cho thay vi tao hoan toan khong bi cac sinh vat ngoại lai xâm nhập là một ưu điểm rất lớn của chủng Chaetoceros gracillis Kết qua ứng dụng phương thức vận hành liên tục theo kiểu mẻ bố sung duy trì thời thử nghiệm 13 ngày ở chủng vi tảo Chaetoceros gracillis khảo sát đạt được năng suất 25 ứam/mf/ngày.
3 Thiết lập mô hình quang phản ứng kích thích tổng hợp lipít ở điều kiện ngoài trời đã dé xuất được nguyên lý vận hành giảm thiểu dinh dưỡng trên hệ thống nuôi và kiểm soát thành công sự tích lũy lipít hiệu quả, dat từ 39.04% sinh khối khô.
4 Đề tài đã đề xuất được quy trình công nghệ nhân nuôi vỉ tảo cho sinh khối và lipít quy mô tiền pilot gôm các khâu: chuẩn bị giống nhân nuôi, thu hoạch, vận hành giảm thiêu dinh dưỡng, chuyển vào hệ thông tao áp lực kích thích lipít.
5 Hạn chế của đề tài: Do dé tài chỉ được thực hiện trong thời gian ngan, với thé tích tương đối nhỏ và chỉ thực hiện tại Vũng Tàu nên đề tài chỉ mang tính đặc trưng cho vùng được khảo sát Với thé tích tương đối nhỏ (chỉ 1m) nên dé tai chỉ mang tính khảo sát chứ chưa thể áp dụng hoàn toản vảo thực tế.
Thời gian ngăn cũng là một khuyết điểm lớn của dé tài khi không thé bố trí được thí nghiệm lặp lại nhiều lần và bố trí ở nhiều điều kiện thời tiết khác nhau nhằm giúp dé tài mang tính tổng quát đặc trưng cho đối tượng Chaetoceros gracilis khi được nuôi cây trong điều kiện thực nghiệm
Với các kêt quả đạt được trên đây, nhóm tác giả kiên nghị các nội dung mở
1 Nghiên cứu tối ưu hóa hệ thong phân phối khí COa nhằm cải thiện sản lượng sinh khối và lipít ở mô hình sản xuất thử nghiệm.
2 Nghiên cứu tận dụng sản phẩm thải (nguồn thải giàu urê, nước thải giàu đạm từ hệ thống nuôi siêu thâm canh trong thủy sản, ) để sản xuất sinh khối tảo và xây dựng quy trình công nghệ nhân nuôi chỉ phí thấp.
3 Nghiên cứu các kỹ thuật lắng tụ/thu hoạch sinh khối và bước đầu cung cấp nguyên liệu tảo dầu cho thử nghiệm chiết ép và đặc trưng hóa lipít tảo.
4 Thực hiện nghiên cứu, khảo nghiệm vi tảo ở nhiều điều kiện thời tiết khác nhau nhằm đánh giá được đầy khả năng thích ứng theo mùa và tiềm năng của vi tảo trong sản xuât Biodiesel
