Nghiên cứu vi sinh vật sinh methane ứng dụng cho sản xuất biogas trong điều kiện môi trường nước lợ và nước mặn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THU HOÀI NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT SINH METHANE ỨNG DỤNG CHO SẢN XUẤT BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG NƯỚC LỢ VÀ NƯỚC MẶN LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THU HOÀI NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT SINH METHANE ỨNG DỤNG CHO SẢN XUẤT BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG NƯỚC LỢ VÀ NƯỚC MẶN Chuyên ngành: VI SINH VẬT HỌC Mã số: 62 420107 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đinh Thúy Hằng GS TS Nguyễn Lân Dũng Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây công trình nghiên cứu số kết cộng tác với cộng khác Các số liệu trình bày luận án trung thực, phần công bố tập san tạp chí khoa học chuyên ngành với đồng ý đồng tác giả Phần lại chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Nguyễn Thu Hoài LỜI CẢM ƠN Thành công Luận án kết cố gắng nỗ lực thân suốt trình nghiên cứu, tìm hiểu đề tài Đồng thời thân nhận giúp đỡ tạo điều kiện thầy cô hướng dẫn, anh chị bạn đồng nghiệp Trước tiên, cho phép gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể cán Phòng Sinh thái Vi sinh vật, Phòng Công nghệ Enzyme - Protein Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học - Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện, giúp đỡ sở vật chất khích lệ trình thực tập Nghiên cứu sinh Với lòng biết ơn sâu sắc xin gửi cảm ơn tới TS Đinh Thúy Hằng - Trưởng phòng Sinh thái Vi sinh vật, Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học - ĐHQGHN người trực tiếp định hướng nghiên cứu, hướng dẫn bảo tận tình cho suốt trình thực luận án Đồng gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Lân Dũng - chuyên gia cao cấp Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học - người cho nhiều lời khuyên bảo giúp đỡ thời gian nghiên cứu luận án Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học - ĐHQGHN tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất giúp hoàn thành Luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Thường vụ Đảng ủy, Ban Tổng Giám đốc Trung tâm nhiệt đới Việt - Nga tạo điều kiện giúp đỡ khuyến khích, động viên suốt trình làm Nghiên cứu sinh Tôi mong muốn cảm ơn đến Phân viện trưởng bạn đồng nghiệp Phân viện Công nghệ sinh học, Trung tâm nhiệt đới Việt - Nga nhiệt tình giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thời gian sở vật chất suốt thời gian tham gia làm Nghiên cứu sinh Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Bùi Thị Việt Hà - Chủ nhiệm Bộ môn Vi sinh vật, thầy cô giáo Bộ môn Vi sinh vật học Khoa sinh học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN trực tiếp giảng dạy giúp đỡ khóa học Nghiên cứu sinh Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè người thân ủng hộ, cổ vũ động viên vượt qua khó khăn trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2015 Nguyễn Thu Hoài MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 10 Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 12 Xử lý chất thải hữu theo công nghệ phân hủy kỵ khí sinh methane điều kiện nhiễm mặn 12 1.1.1 Ô nhiễm chất thải hữu môi trường nhiễm mặn 12 1.1.2 Xử lý ô nhiễm chất hữu phân hủy kỵ khí 14 1.1.3 Xử lý chất thải hữu phân hủy kỵ khí điều kiện nhiễm mặn 18 1.2 Bản chất sinh học phân hủy kỵ khí sinh methane 21 1.3 Đa dạng di truyền đặc tính sinh học VSVSMT 25 1.3.1 Phân bố VSVSMT tự nhiên 25 1.3.2 Vị trí phân loại VSVSMT 26 1.3.3 Đặc tính sinh học VSVSMT 30 1.4 1.3.3.1 Cơ chất trình phân hủy kỵ khí sinh methane 30 1.3.3.2 Sinh hóa trình phân hủy kỵ khí sinh methane 32 1.3.3.3 Một số phương pháp nghiên cứu quần xã VSVSMT 35 1.3.3.4 VSVSMT môi trường nước lợ nước biển 37 Công nghệ xử lý chất thải hữu phân hủy kỵ khí sinh methane 40 1.4.1 Một số công nghệ phổ biến 40 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phân hủy kỵ khí sinh methane 43 1.4.2.1 Cân dinh dưỡng 43 1.4.2.2 Các yếu tố lý hóa sinh học 44 1.5 Nghiên cứu VSVSMT công nghệ phân hủy kỵ khí tạo biogas Việt Nam Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu 46 48 48 2.1.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu 48 2.1.2 Hóa chất, môi trường thiết bị 48 2.2 Phương pháp nghiên cứu 49 2.2.1 Làm giàu phân lập VSVSMT 49 2.2.1.1 Làm giàu VSVSMT 49 2.2.1.2 Phân lập VSVSMT 50 2.2.2 Nghiên cứu đặc tính sinh học VSVSMT 51 2.2.2.1 Quan sát đặc điểm hình thái 51 2.2.2.2 Xác định ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng VSVSMT 51 2.2.3 Tách DNA tổng số từ mẫu môi trường chủng khiết 52 2.2.3.1 Tách DNA tổng số từ mẫu môi trường 52 2.2.3.2 Tách DNA tổng số chủng khiết 53 2.2.3.3 Điện di DNA gel agarose 54 2.2.4 Phương pháp PCR- DGGE 54 2.2.4.1 Khuếch đại đoạn 16S rDNA cho phân tích DGGE 54 2.2.4.2 Điện di biến tính DGGE 55 2.2.4.3 Cắt băng gel 55 2.2.5 Phân tích trình tự 16S rDNA chủng VSVSMT 56 2.2.6 Thiết lập phân tích thư viện gen mcrA(clone library) 57 2.2.6.1 Nhân PCR tinh sản phẩm 57 2.2.6.2 Phản ứng ghép nối gen vào vector 57 2.2.6.3 Biến nạp DNA plasmid vào tế bào khả biến E.coli DH5α phương pháp sốc nhiệt 57 2.2.6.4 Tách dòng giải trình tự gen mcrA 58 2.2.6.5 Phân tích trình tự gen mcrA dựng phân loại 59 2.2.7 Phân tích hóa học 59 2.2.7.1 Phân tích COD hòa tan 59 2.2.7.2 Xác định hàm lượng muối nước 60 2.2.7.3 Xác định tổng thể tích khí sinh trình phân hủy kỵ khí 61 2.2.7.4 Xác định hàm lượng methane mô hình thí nghiệm 61 2.2.7.5 Xác định hoạt tính sinh methane 62 2.2.8 Thiết lập mô hình phân hủy kỵ khí chất thải hữu điều kiện nước lợ nước mặn 63 64 2.3 Sơ đồ mô tả bước thí nghiệm Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Làm giàu VSVSMT từ trầm tích biển Nha Trang Cát Bà 65 65 3.1.1 Làm giàu VSVSMT môi trường nước lợ 65 3.1.2 Làm giàu VSVSMT môi trường nước mặn 67 3.2 VSVSMT chiếm ưu mẫu làm giàu 70 3.2.1 Mẫu làm giàu methanol acetate 70 3.2.2 Mẫu làm giàu rong biển Ulva sp 72 3.2.2.1 Phân tích PCR-DGGE đoạn 16S rDNA 3.2.2.2 Đánh giá VSVSMT mẫu làm giàu rong biển qua thư viện gen mcrA 72 73 3.3 Phân lập VSVSMT từ mẫu làm giàu 78 3.4 Nghiên cứu đặc tính sinh học chủng VSVSMT phân lập 84 3.4.1 Khả sinh methane chủng VSVSMT phân lập 84 3.4.2 Ảnh hưởng độ mặn tới sinh trưởng hai chủng M7 M37 86 3.4.3 Các đặc điểm sinh học chủng M37 88 3.5 Tạo nguồn VSVSMT để hỗ trợ trình phân hủy kỵ khí điều kiện nước lợ nước mặn 93 3.5.1 Lựa chọn nguồn VSVSMT phù hợp 93 3.5.2 Tạo giống khởi động VSVSMT 95 3.5.3 Bảo quản nguồn VSVSMT điều kiện phòng thí nghiệm 99 3.6.Thiết lập vận hành mô hình kỵ khí xử lý chất thải hữu theo phương pháp phân hủy kỵ khí sinh methane điều kiện nước lợ nước mặn 99 3.6.1 Thiết lập mô hình 99 3.6.2 Vận hành mô hình 101 3.6.3 Đánh giá VSVSMT chiếm ưu mô hình 105 KẾT LUẬN 108 KIẾN NGHỊ 109 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AF Anaerobic Filter Bp Base pair BKM Bùn kỵ khí ưa mặn BSA Bovin serum albumin VSVSMT Vi sinh vật sinh methane CTAB Cetyl trimethyl ammonium bromide COD Chemical oxygen demand DGGE Denaturing gradient gel electrophoresis DMSO Dimethyl sulfoxide DNA Deoxyribonucleic acid dNTP 2’- deoxyribonucleotide 5’- triphosphate EDTA Ethylenediamintetraacetic acid EtBr Ethidium bromide IPTG Isopropylthio - β - D – glucosamine LB Môi trường Luria – Bertani mcrA Đoạn gen mã hóa cho tiểu phần α methyl - coenzyme M reductase MPN Most probable number MQ Mili – Q SDS Sodium dodecyl sunfate TAE Tris – acetate – EDTA TE Tris – EDTA TEMED Tetramethylethylenediamine PCI Phenol - Chloroform - Isoamyl alcohol PCR Polymerase Chain Reaction RT-PCR Realtime PCR UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket X-Gal 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Kiều Hữu Ảnh, Đoàn Thanh Hải, Hồ Thị Lan Hương (1986), Phân tích số chủng vi sinh điều kiện phân hủy kỵ khí tạo khí sinh học, Báo cáo đề tài cấp Bộ lượng Lê Văn Khoa (2000), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, Nhà xuất giáo dục Ngô Kế Sương, Nguyễn Lân Dũng (1997), Sản xuất khí đốt (biogas) kỹ thuật phân hủy kỵ khí, Nhà xuất Nông nghiệp, Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Nhung (2010), Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy nhanh chất thải hữu điều kiện sử dụng nước mặn vùng ven biển hải đảo, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Quốc Phòng Nguyễn Việt Anh (2014), Dự án SEMI-SAN: Quản lý tổng hợp chất thải đô thị: nghiên cứu điển hình Hà Nội Thái Mạnh Hùng, Tạ Mạnh Hiếu, Phạm Văn Ánh, Nguyễn Hữu Tuyên, Nguyễn Việt Anh, Đinh Thúy Hằng (2012), “Động học trình tạo biogas quần thể methanogen bể phân hủy kỵ khí nhiệt độ cao xử lý kết hợp bùn thải rác hữu cơ”, Tạp chí Công nghệ sinh học 10 (1): 179-187 Tiếng Anh Allers T., Mevarech M Archaeal genetics – the third way (2005) Nature Reviews Genetics 6: 58 – 73 111 Allmansberger R., Bokranz M., Krockel L., Schallenberg J., Klein A (1989), “Conserved gene structures and expression signals in methanogenic archaebacteria”, Nucl Acids Res 16: 7419-7436 Amania T., Nosratia N., Sreekrishnanb R (2010), “Anaerobic digestion in view point of microbiological, chemical and operational aspects – A review”, Environ Rev 18: 255-278 10 Amann R., (2000), “Methodological aspects of fluorescence In situ hybridization”, Biosci Microflora 19(2): 85-91 11 Archer D.B., Kirsop B.H (1991), “The microbiology and control of anaerobic digestion”, Anaerobic digestion: a waste treatment technology, A Wheatly (ed) Elsevier Applied Science, London: 43-91 12 Barnes D, Fitzgerald PA (1987) Anaerobic wastewater treatment processes, Environmental Biotechnology, Forster CF, Wase DAJ Eds Ellis Horwood Ltd., Chichester, UK: 57-113 13 Bidle K.A., Kastner M., Bartlett D.H (1999), “A phylogenetic analysis of microbial communities associated with methane hydrate containing marine fluids and sediments in the Cascadia margin (ODP site 892B)”, FEMS Microbiol Let 177: 101-108 14 Bitton G (1999), Wastewater microbiology, New York, USA 15 Boone D.R., Whitman W.B (1988), “Proposal of minimal standards for describing new taxa of methanogenic bacteria”, Int J Syst Bacteriol 38: 212-219 16 Boone D.R., Whitman W.B., Koga Y (2001) “Oder III Methanosarcinales ord nov” Bergey’s manual of systematic bacteriology, 112 volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria (2nd ed.) New York: Springer Verlag: 169 17 Bruhn A., Dahl J., Nielsen H.B., Nikolaisen L., Rasmussen M.B., Markager S., Olesen B., Arias C., Jensen P.D (2011), “Bioenergy potential of Ulva lactuca: biomass yield, methane production and combustion”, Biores Technol 102: 2595-2604 18 Burggraf S., Ching A., Stetter K.O., Woese C.R (1991), “The sequence of Methanospirillum hungatei 23S rRNA confirms the specific relationship between the extreme halophiles and the Methanomicrobiales”, Syst Appl Microbiol 14: 358-363 19 Chaudhary P.P., Sirohi S.K., Singh D., Saxena J (2011), “Methyl coenzyme M reductase (mcrA) gene based phylogenetic analysis of methanogens population in Murrah buffaloes (Bubalus bubalis)”, J Microbiol 49: 558-561 20 Chen J., Yin X (2013), “Stratified communities of methangens in the Jiulong River estuarine sediments, Southern China”, Indian J Microbiol 53: 432-437 21 Choi E., Rim J.M (1991), “Competition and inhibition of sulfate reducers and methane producers in anaerobic treatment”, Water Sci Technol 23: 1259-1264 22 Chynoweth D.P., Owens J.M., Legrand R.L (2001), “Renewable methane from anaerobic digestion of biomass”, Renew En 22: 1-8 23 Chynoweth D.P (2002) Review of biomethane from marine biomass, Gainesville, Florida, USA, Department of Agricultural and Biological Engineering, University of Florida 113 24 Cuellar, Amanda D., Webber M.E (2008) “Cow power: the energy and emissions benefits of converting manure to biogas”, Environ Res Lett 3: 034002 25 De la Haba R.R., Sanchez-Porro C., Marquez M.C., Ventosa A., (2011) “Taxonomy of halophiles”, Extremophile Handbook (Horikoshi K ed), Spring, Tokyo, 256-283 26 Denman S.E., Tomkins N.W., McSweeney C.S (2007), “Quantitation and diversity analysis of ruminal methanogenic population in response to the antimethanogenic compound bromochloromethane”, FEM Microbol Ecol 62: 313-322 27 Dhillon A., Lever M., Lloyd K.G., Albert D.B., Sogin M.L., Teske A (2005), “Methanogen diversity evidenced by molecular characterization of mcrA genes in hydrothermal sediment of the Guaymas Basin”, Appl Environ Microbiol 71: 4592-4601 28 Doerfert S.N., Reichlen M., Iyer P., Wang M., Ferry J.G (2009), “Methanolobus zinderi sp nov., a methylotrophic methanogen isolated from a deep subsurface coal seam”, Int J Syst Evol Microbiol 59: 10641069 29 Dolfing J., Mulder J.W (1985), “Comparison of methane production rate and coenzyme F420 content of methanogenic consortia in anaerobic granular sludge”, Appl Environ Microbiol 49: 1142-1145 30 Dziewit L., Pyzik A., Romaniuk K., Sobczak A., Szczesny P., Lipinski L., Bartosik D., Drewniak L (2015), “Novel molecular markers for the detection of methanogens and phylogenetic analysis of methanogenic communities” METHODS, Frontiers in Microbiology 114 31 Elberson M.A., Sowers K.R (1997), “Isolation of an aceticlastic strain of Methanosarcina siciliae from marine canyon sediments and emendation of the species description for Methanosarcina siciliae”, Int J Syst Bateriol, 47: 1258-1261 32 Ellis J.T., Tramp C., Sims R.C., Miller C.D (2012), “Characterization of a methanogenic community within an algal fed anaerobic digester”, International Scholarly Research Network ISRN Microbiology Article ID753892, 12 pages 33 Felsenstein J (1985), “ Confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap”, Evolution 39: 783-791 34 Ferreira R.C.B (2012) Anaerobic digestion of sludge from marine recirculation aquaculture systems Master Thesis in Environmental Engineering, University of Porto 35 Gamal E H., (1986), Biogas from organic waste diluted with seawater, In El-Halwagi MM (Ed) Biogas technology, transfer and diffusion Elsvier Applied Science Publisher Ltd 36 Ganzert L., Jurgens G., Muenster U., Wagner D (2007), “Methanogenic communities in permafrost-affected soils of the Laptev Sea coast, Siberian Arctic, characterized by16S rRNA gene fingerprints”, FEMS Microbiol Ecol 59: 476-488 37 Gorris L G., De Kok T M., Kroon B M., Van der Drfit C.,Vogels G D (1988), “Relationship between methanogenic cofactor content and maximum specific methanogenic activity of anaerobic granular sludges”, Appl Environ Microbiol 54: 1126-1130 115 38 Graaf D., Fendler R (2010), “Biogas production in Germany”, SPIN Background paper 39 Grosskopf R., Janssen P.H., Liesack W (1998), “Diversity and structure of the methanogenic community in anoxic rice paddy soil microcosms as examined by cultivation and direct 16S r RNA gene sequence retrieval”, Appl Environ Microbiol: 960-969 40 Hallam S.J., Girguis P.R., Preston C.M., Richardson P.M., DeLong E.F (2003) “Identification of methyl coenzyme M reductase A (mcrA) genes associated with methane-oxidizing archaea”, Appl Environ Microbiol 69: 5483-5491 41 Halles B.A., Edwards C., Ritchie D.A., Hall G., Pickup R.W., Saunders J.R (1996), “Isolation and identification of methanogen-specific DNA from blanket bog peat by PCR amplification and sequence analysis”, Appl Environ Microbiol 62: 668-675 42 Hammer J.M (1986), Water and wastewater technology, John Willey & Sons, New York 43 Haskin C.(2013) “Determination of the concentration of atmospheric gase by gas chromatography”, McNair Scholars research journal 6: Iss1, Art 44 Heine-Dobbernnack E., Schoberth S.M., Sahm H (1988), “Relationship of intracellular coenzyme F420 content to growth and metabolic activity of Methanobacterium bryantii and Methanosarcina barkeri”, Appl Environ Microbiol 54: 454-459 45 Hippe H (1991), “Maintenance of methanogenic bacteria”, In Maintenance of microorganisms 2nd Ed Academic Press Ltd 116 46 Huber R., Kurr M., Jannasch H.W., Stetter K.O (1989), “A novel group of abyssal methanogenic archaebacteria (Methanopyrus) growing at 110oC”, Nature 342: 833-834 47 Jewell W.J (1987), “Anaerobic sewage treatment”, Environ Sci Technol 21: 14-20 48 Jennings S., Kaiser M.J (1998) The effects of fishing on marine ecosystems Adv Mar Biol 34: 201 – 352 49 Kaesler B., Schonheit P (1989), “The sodium cycle in methanogenesis ”, Eur J Biochem 186: 309-316 50 Kendall M.M., Liu Y., Sieprawska L.M., Stetter K.O., Whitman W.B., Boone D.R (2006), “Methanococcus aeolicus sp nov., a mesophilic, methanogenic archaeon from shallow and deep marine sediments”, Int J Sys Evol Microbiol 56:1525-1529 51 Kennish M.J (2002) Environmental threats and environmental future of estuaries Environmental conservation Environ Conservat DOI: 10.1017/S0376892902000061 52 Klein A., Allmansberger R., Bokranz M., Knaub S., Muller B., Muth E (1988), “Comparative analysis of genes encoding methyl coenzyme M reductase in methanogenic bacteria”, Mol Gen Genet 213: 409-420 53 Klocke M., Mahnert P., Mundt K., Souidi K., Linke B (2007), “Microbial community analysis of a biogas-producing completely stirred tank reactor fed continuously with fodder beet silage as mono-substrate”, Syst Appl Microbiol 30: 139-151 54 Kreisl P., Kandler O (1986), “Chemical structure of the cell wall polymer of Methanosarcina”, System Appl Microbiol 7: 293-299 117 55 Kurr M., Huber R., Konig H., Jannasch W., Fricke H., Tricone A., Kristjansson J.K., Stetter K.O (1991), “Methanopyrus kandleri, gen and sp nov represents a novel group of hyperthermophilic methanogens growing at 110oC”, Arch Microbiol 156: 239-247 56 Lazar C.S., Parkes R.J., Cragg B.A., Haridon S.L., Toffin L (2011), “Methanogenic diversity and activity in hypersaline sediments of the centre of the Napoli mud volcano, Eastern Mediterranean Sea”, Environ Microbiol 13: 2078-2091 57 Lefebvre O., Quentin S., Torrijos M, Godon J.J., Delgenes J.P., Moletta R (2007) Impact of increasing NaCl concentrations on the performance and community composition of two anaerobic reactors Appl Microbiol Biotechnol DOI 10.1007/s00253-006-0799-2 58 Lettinga G., Field J., Van Lier J., Zeeman G., Hulshoff L.W (1997), “Advanced anaerobic wastewater treatment in the near future”, Water Sci Technol 35: 5-12 59 Lettinga G (1995), “Anaerobic digestion and wastewater treatment systems”, Antonie van Leeuwenhoek 67: 3-28 60 Liu Y (2010), “Green algae as a substrate for biogas production – cultivation and biogas po-tentials”, MSc Thesis, Master’s programme Science for Sustainable Development, Linköping University, Sweden 61 Luton P.E., Wayne J.M., Sharp R.J., Riley P.W (2002), “The mcrA gene an alternative to 16S rRNA in the phylogentic analysis of methanogen populations in landfill”, Microbiology 148: 3521-3530 62 Lwin K.O., Matsui H (2014), “Comparative analysis of the methanogen diversity in horse and pony by using mcrA gene and archaeal 16S rDNA 118 gene clone libraries”, Hindawi Publishing Corporation Archaea Article ID 483574, 10 pages 63 Mackie R.I., Bryant M.P (1981), “Metabolic activity of fatty acidoxidizing bacteria and the contribution of acetate, propionate, butyrate, and CO2 to methanogenesis in cattle waste at 40 and 60°C”, Appl Environ Microbiol 41: 1363-1373 64 Madigan M.T., Martinko J.M., Stahl D.A., Clark D.P (2012), Brock Biology of Microorganisms, 13th Ed Pearson Education Inc., USA 65 Marmur J (1961), “A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from microorganisms”, J Mol Biol 3: 208-218 66 Marta-Alvarez J., Mace S., Llabres S (2000), “Anaerobic digestion of organic solid wastes”, Biores Technol 74: 3-16 67 Matsui T., Amano T., Koike Y., Saiganji A., Saito H (2006), “Methane fermentation of seaweed biomass”, American Institude of chemical engineers annual meeting, San Francisco, CA,Omnipress 68 McInernay M.J., Bryant M.P., Hespell R.B., Costerton J.W (1981), “Syntrophomonas wolfei, gen nov sp nov., an anaerobic syntrophic, fatty acid oxydizing bacterium”, Appl Environ Microbiol 41: 1029-1039 69 Mikucki A.J., Liu Y., Delwiche M., Frederick S.C., David R.B (2003), “Isolation of a methanogen from deep marine sediments that contain methane hydrates and description of Methanoculleus submarinus sp nov”, Appl Environ Microbiol 69: 3311-3316 70 Migliore G., Alisi C., Sprocati A.R., Massi E., Ciccoli R., Lenzi., Wang A., Cremisini C (2012), “Anaerobic digestion of macroalgal biomass and 119 sediments sourced from the Orbetello lagoon, Italy”, Biomass Bioenerg 42: 69-77 71 Mochimaru H., Tamaki H., Hanada S., Imachi H., Nakamura K., Sakata S., Kamagata Y (2009) “Methanolobus profundi sp nov., a methylotrophic methanogen isolated from deep subsurface sediments in a natural gas field”, Int J Syst Evol Microbiol 59: 714-718 72 Mottet A., Habouzit F., Steyer J.P (2014), “Anaerobic digestion of marine microalgae in different salinity levels”, Biores Tech 158:300-306 73 Mori K., Iino T., Suzuki K.I., Yamaguchi K., Kamagata Y (2012), "Aceticlastic and NaCl-requiring methanogen Methanosaeta pelagica sp nov., isolated from marine tidal flat sediment", Appl Environ Microbiol 78: 3416-3423 74 Muyzer G., De Waal E.C., Utterlinden A.G (1993), “Profiling of complex microbial population by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction amplified genes coding for 16S rRNA”, Appl Environ Microbiol 59: 695-700 75 Nasir I.M., Ghazi T.I.M., Omar R (2012) “Production of biogas from solid organic wastes through anaerobic digestion: a review”, Appl Microbiol Biotechnol 95: 321-329 76 Nettmann E., Bergmann I., Pramschufer S., Mundt K., Plogsties V., Herrmann C., Klocke M (2010), “Polyphasic analyses of methanogenic archaeal communities in agricultural biogas plants”, Appl Environ Microbiol 76: 2540-2548 77 Newberry C.J., Webster G., Cragg B.A., Parkes R.J., Waightman A.J., Fry J.C (2004), "Diversity of prokaryotes and methanogenesis in deep subsurface sediments from the Nankai Trough, Ocean Drilling Program Leg 190", Environ Microbiol 6: 274-287 120 78 Ni S., Woese C.R., Aldrich H.C, Boone D.R (1994), “Transfer of Methanolobus siciliae to the genus Methanosarcina, naming it Methanosarcina siciliae, and emendation of the genus Methanosarcina”, Int J Syst Bacteriol 44: 357-359 79 Ni S (1994), “Study of two methylotrophic and halophilic methanogens,ud Methanosarcina siciliae HI350 and Methanolobus taylorii GS-16”, Studen Scholar Archive: 35-49 80 Nkemka V.N., Murto M (2010), “Evaluation of biogas production from seaweed in batch tests and in UASB reactors combined with the removal of heavy metals”, J Environ Manag 91: 1573-1579 81 Ollivier B., Fardeau M.L., Cayol J.L., Magot M., Patel B.K.C., Prensier G., Garcia J.L (1998) “Methanocalculus halotolerans gen nov., sp nov., isolated from an oil-producing well.” Int J Syst Bacteriol 48: 821-828 82 Oremland R.S (1988) Biogeochemistry of methanogenic bacteria, p 641 – 705 In: Biology of anaerobic microorganisms Zehnder AJB Ed John Wiley & Sons, New York 83 Oremland R.S., Cappon D.G (1988), “Use of specific inhibitor in biogeochemistry and microbial ecology”, Adv Microb Ecol 10: 285-383 84 Peck M.W., Archer D.B (1989) “Methods for the quantification of methanogenic bacteria”, Int Ind Biotechnol 9: 5-12 85 Polprasert C (1989), Organic waste recycling, John Wiley & Sons, Chichester, UK 86 Rabus R., Hansen T.A., Widdel F (2006), “Dissimilatory sulphate- and sulphur-reducing prokaryotes”, In Dworkin M, Falkow S, Rosenberg E, 121 Schleifer KH, Stackebrandt E eds, The Prokaryotes, 3rd ed Springer, Berlin Heidelberg New York 2: 659-768 87 Rebac S., Ruskova J., Gerbens S., van Lier J., Stams A.J.M., Lettinga G (1995), “High rate anaerobic treatment of wastewater under psychrophilic conditions”, J Fermen Bioen 80: 499-506 88 Riffat R., Krongthamchat K (2007), “Anaerobic treatment of hight saline wastewter using halophilic methanogens in laboratory scale anaerobic filters”, Water Environ Res 79: 191-198 89 Robertson D.E., Roberts M.F., Belay N., Stetter K.O., Boone D.R (1990), “Occurrence of β-glutamate, a novel osmolyte, in marine methanogen bacteria”, Appl Environ Microbiol 56: 1504-1508 90 Rouvière P.E., Wolfe R.S (1988), “Novel biochemistry of methanogenesis”, J Biol Chem 263: 7913-7916 91 Saitou N., Nei M (1987), “The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees”, Mol Biol Evol 4: 406-425 92 Schramm W., Lehnberg W (1984), “Mass culture of brackish-wateradapted seaweeds in sewage-enrich seawater II: Fermentation for biogas production”, Hydrobiologia 117: 282-287 93 Schulz H.D., Zabel M (2006), Marine Geochemistry, Springer Science & Business Media 94 Shahrul B.I (2013), “Anaerobic wastewater treatment of high salinity wastewaters: impact on bioactivity and biomass retention”, PhD thesis, Wageningen University 122 95 Shepparda S.K., McCarthyb A.J., Loughnaneb J.P., Grayc N.D., Lloyda D (2005), “The impact of sludge amendment on methanogen community structure in an upland soil” Applied Soil Ecology 28, 147–162 96 Shlimon A.G., Friedrich M.W., Niemann H., Ramsing N.B., Finster K (2004), "Methanobacterium aarhusense sp nov., a novel methanogen isolated from a marine sediment (Aarhus Bay, Denmark)", Int J System Evol Microbiol 54: 759-763 97 Singh N., Kendall M.M., Liu Y., Boone D.R (2005), “Isolation and characterization of methylotrophic methanogens from anoxic marine sediments in Skan Bay, Alaska: description of Methanococcoides alskense sp nov., and emended description of Methanosarcina baltica”, Int J System Evol Microbiol 55: 2531-2538 98 Sowers K.R., Gunsalus R.P (1988), “Adaptation for growth at various saline concentration by the archaebacterium Methanosarcina thermophila”, J Bacteriol 170: 998-1002 99 Speece R.E., Parkin G.F., Gallagher D (1983), “Nickel stimulation of anaerobic digestion”, Water Res 17: 677-683 100 Stackebrandt E., Pukall R., Ulrichs G., Rheims H (1999), “Analysis of 16S rDNA clone libraries: Part of the big picture”, Methods of Microbial Community Analysis 101 Sterritt R.M., Lester J.N (1988), Microbiology for environmental and public health engineers, E & FN Spon, London 102 Thomas J.L., Arjan P., Huub J.M., Harry R.H., Godfried D.V (2000), “Methanosarcina semesiae sp nov., a dimethylsulfide – utilizing 123 methanogen from mangrove sediment”, Int J System Evol Microbiol, 50: 171-178 103 Xiao Y., Roberts D.J., (2010), “A review of anaerobic treatment of saline wastewater”, Environ Technol 31, 1025-1043 104 Vanegas C H and Bartlett J (2013), "Green energy from marine algae: biogas production and composition from the anaerobic digestion of Irish seaweed species." Environ Technol 34: 2277-2283 105 Watanabe T., Asakawa S., Nakamura A., Nagaoka K., Kimura M (2004), “DGGE method for analyzing 16S rDNA of methanogenic archaeal community in paddy field soil”, FEMS Microbiol Lett 232: 153-163 106 Whitman W.B., Bowen T.L., Boone D.R (2006), “The methanogenic bacteria”, The Prokaryotes, 3rd ed Springer, Berlin Heidelberg New York 3: 165-207 107 Weiland P., Rieger C., Ehrmann T (2003), “Evaluation of the newest biogas plants in Germany with respect to renewable energy production, greenhouse gas reduction and nutrient management”, Symposium “Future of Biogas in Europe, Eisberg October 2003 108 Widdel F., Bak F (1992) “Gram-negative mesophilic sulfate-reducing bacteria”, In Balows A, Trüper HG, Dworkin M, Harder W, Schleifer KH eds The Prokaryotes, 2nd ed Springer, Berlin Heidelberg New York: 33523378 109 Winberg P., Ghosh D., Tapsell L (2009), “Seaweed culture in integrated multi-trophic aquaculture: nutritional benefits and systems for Australia”, RIRDC Publication No 09/005; RIRDC Project No PRJ-000162 124 110 Woese C.R., Magrum L.J., Fox G.E (1987), “Archaebacterium”, J Mol Evol 11: 245-252 111 Woodford Y.D., (2004), “Anaerobic wastewater treatment systems under high salinity stress”, University of Hong kong, PhD dissertation 112 Zhilina T.N., Zavarzin G.A (1997), “Methanosarcina vacuolata sp nov., a vacuolated Methanosarcina ”, Int J Syst Bacteriol 37: 281-283 113 Zhou J., Bruns M.A., Tiedje J.M (1996), “DNA recovery from soils of diverse composition”, Appl Environ Microbiol 62: 316-322 114 Zhu C., Zhang J., Tang Y., Xu Z., Song R (2011), “Diversity of methanogenic archaea in a biogas reactor fed with swine feces as the mono-substrate by mcrA analysis”, Microbiol Res 166: 27-35 Website 115 Biopact:http://news.mongabay.com/bioenergy/2007/08/germanyconsiders-opening-natural-gas.html 116 China biogas: http://ecotippingpoints.org/our-stories/indepth/china- biogas.html 117 www.fistenet.gov.vn, Lợi ích việc xử lý môi trường hoạt động nuôi trồng, chế biến thủy sản 118 JAMSTEC: http://www.jamstec.go.jp/e/about/press_release/20110609/ 119 http://tietkiemnangluong.com.vn/: Chương trình Mục tiêu Quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu - Bộ Công thương 120 www.vawr.org.vn, Nuôi tôm đồng sông Cửu Long – Những tồn thách thức ảnh hưởng đến phát triển bền vững nghề nuôi 125 [...]... Nguyễn Thị Nhung (2010), Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy nhanh chất thải hữu cơ trong điều kiện sử dụng nước mặn ở vùng ven biển và hải đảo, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Quốc Phòng 5 Nguyễn Vi t Anh (2014), Dự án SEMI-SAN: Quản lý tổng hợp chất thải đô thị: nghiên cứu điển hình ở Hà Nội 6 Thái Mạnh Hùng, Tạ Mạnh Hiếu, Phạm Văn Ánh, Nguyễn Hữu Tuyên, Nguyễn Vi t Anh, Đinh Thúy Hằng (2012),... THAM KHẢO Tiếng Vi t 1 Kiều Hữu Ảnh, Đoàn Thanh Hải, Hồ Thị Lan Hương (1986), Phân tích một số chủng vi sinh trong điều kiện phân hủy kỵ khí tạo khí sinh học, Báo cáo đề tài cấp Bộ năng lượng 2 Lê Văn Khoa (2000), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, Nhà xuất bản giáo dục 3 Ngô Kế Sương, Nguyễn Lân Dũng (1997), Sản xuất khí đốt (biogas) bằng kỹ thuật phân hủy kỵ khí, Nhà xuất bản Nông... http://ecotippingpoints.org/our-stories/indepth/china- biogas. html 117 www.fistenet.gov.vn, Lợi ích của vi c xử lý môi trường trong các hoạt động nuôi trồng, chế biến thủy sản 118 JAMSTEC: http://www.jamstec.go.jp/e/about/press_release/20110609/ 119 http://tietkiemnangluong.com.vn/: Chương trình Mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả - Bộ Công thương 120 www.vawr.org.vn, Nuôi tôm ở đồng bằng sông Cửu Long – Những tồn tại và thách... J Microbiol 53: 432-437 21 Choi E., Rim J.M (1991), “Competition and inhibition of sulfate reducers and methane producers in anaerobic treatment”, Water Sci Technol 23: 1259-1264 22 Chynoweth D.P., Owens J.M., Legrand R.L (2001), “Renewable methane from anaerobic digestion of biomass”, Renew En 22: 1-8 23 Chynoweth D.P (2002) Review of biomethane from marine biomass, Gainesville, Florida, USA, Department... Nguyễn Hữu Tuyên, Nguyễn Vi t Anh, Đinh Thúy Hằng (2012), “Động học của quá trình tạo biogas và quần thể methanogen trong bể phân hủy kỵ khí ở nhiệt độ cao xử lý kết hợp bùn thải và rác hữu cơ”, Tạp chí Công nghệ sinh học 10 (1): 179-187 Tiếng Anh 7 Allers T., Mevarech M Archaeal genetics – the third way (2005) Nature Reviews Genetics 6: 58 – 73 111 8 Allmansberger R., Bokranz M., Krockel L., Schallenberg... methanogenic activity of anaerobic granular sludges”, Appl Environ Microbiol 54: 1126-1130 115 38 Graaf D., Fendler R (2010), Biogas production in Germany”, SPIN Background paper 39 Grosskopf R., Janssen P.H., Liesack W (1998), “Diversity and structure of the methanogenic community in anoxic rice paddy soil microcosms as examined by cultivation and direct 16S r RNA gene sequence retrieval”, Appl Environ Microbiol:... “Determination of the concentration of atmospheric gase by gas chromatography”, McNair Scholars research journal 6: Iss1, Art 6 44 Heine-Dobbernnack E., Schoberth S.M., Sahm H (1988), “Relationship of intracellular coenzyme F420 content to growth and metabolic activity of Methanobacterium bryantii and Methanosarcina barkeri”, Appl Environ Microbiol 54: 454-459 45 Hippe H (1991), “Maintenance of methanogenic bacteria”,... aeolicus sp nov., a mesophilic, methanogenic archaeon from shallow and deep marine sediments”, Int J Sys Evol Microbiol 56:1525-1529 51 Kennish M.J (2002) Environmental threats and environmental future of estuaries Environmental conservation Environ Conservat DOI: 10.1017/S0376892902000061 52 Klein A., Allmansberger R., Bokranz M., Knaub S., Muller B., Muth E (1988), “Comparative analysis of genes... halophilic methanogens,ud Methanosarcina siciliae HI350 and Methanolobus taylorii GS-16”, Studen Scholar Archive: 35-49 80 Nkemka V.N., Murto M (2010), “Evaluation of biogas production from seaweed in batch tests and in UASB reactors combined with the removal of heavy metals”, J Environ Manag 91: 1573-1579 81 Ollivier B., Fardeau M.L., Cayol J.L., Magot M., Patel B.K.C., Prensier G., Garcia J.L (1998) “Methanocalculus... digestion in view point of microbiological, chemical and operational aspects – A review”, Environ Rev 18: 255-278 10 Amann R., (2000), “Methodological aspects of fluorescence In situ hybridization”, Biosci Microflora 19(2): 85-91 11 Archer D.B., Kirsop B.H (1991), “The microbiology and control of anaerobic digestion”, Anaerobic digestion: a waste treatment technology, A Wheatly (ed) Elsevier Applied