Chương 1: Tổng quang về vi tảo, thành phần hóa học và dinh dưỡng của vi tảo. Vai trò của vi tảo trong nuôi trồng thủy sản, sản xuất nhiên liệu sinh học, xử lý ôi nhiễm và các sản phẩm có giá trị chiết suất từ vi tảo trong công nghiệp mỹ phẩm dược phẩm, phụ gia thực phẩm,... Phân loại các hệ thống luôi trồng vi tảo gồm các hệ thống mở và các hệ thống đóng hay buồng phản ứng quang sinh học. Sự phát triển và ưu điểm của các hệ thống nuôi trồng vi tảo đóng. Nhu cầu về các hệ thống giám sát thời gian thực trong canh tác vi tảo quy mô lớn. Đánh giá các phương pháp đo nồng độ vi tảo ứng dụng trong hệ đo thời gian thực. Chương 2: Nghiên cứu, thiết kế hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực dựa trên phương pháp đo hấp thụ sử dụng cảm biến màu TCS3200. Đánh giá ba nguồn sáng led đỏ R, xanh lục – G, xanh dương – B tương ứng với ba bộ lọc RGB của cảm biến TCS3200. Kết quả cho thấy ánh sáng đỏ biến đỏi mạnh nhất với nồng độ tảo, giá trị tương quan 0.971, từ đó lựa sử dụng led sánh áng đỏ SSLLX5093XRC4 bước sóng 660 nm. Phân loại các kỹ thuật chế tạo, tìm hiểu các tiêu chí xác định một kỹ thuật là công nghệ tạo mẫu nhanh. Ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh in 3D trong thiết kế chế tạo buồng mẫu cảm biến và hoàn thiện thiết bị đo. Khảo sát tần số đầu ra cảm biến TCS3200 với các nồng độ vi tảo khác nhau. So sánh độ hấp thụ thu được từ thiết bị chế tạo với độ hấp thụ đo từ máy UVviss, y = 2.94x – 0.00, y là độ hấp thụ từ máy UVviss, x độ hấp thụ từ máy đo sử dụng cảm biến TCS3200, R2 bằng 0.99. Thiết kế mạch điện tử, lập trình hệ do vi tảo thời gian thực kết nối internet. Chương 3: Trình bày kết quả căn chỉnh hệ thống, xác định nồng độ vi tảo dựa trên kết quả đo độ hấp thụ theo phương trình y = 10.4x 0.03 với R2 = 0.999. Trong đó Y là nồng độ (MegaCell), x là độ hấp thụ. Ứng dụng bị đo thời gian thực trong hệ nuôi trồng vi tảo, chuyền dữ liệu lên internet qua két nối wifi và mạng di động. Đánh giá độ chinh xác và ổn định của hệ đo.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Tiến Đạt NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ ĐO NỒNG ĐỘ VI TẢO THỜI GIAN THỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Tiến Đạt NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ ĐO NỒNG ĐỘ VI TẢO THỜI GIAN THỰC Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 8440130.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM VĂN THÀNH Hà Nội – 2021 Lời cảm ơn Tôi xin cảm ơn bố mẹ gia đình ln ủng hộ tơi q trình học tập Xin cảm ơn thầy cô khoa Vật lý, thầy cô Bộ môn Vật lý Vô tuyến truyền dạy kiến thức, giúp đỡ học tập hồn thiện luận văn Tơi xin dành cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Văn Thành người trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Nghiên cứu tài trợ Đại học Quốc gia Hà Nội đề tài mã số QG.19.08 I Mục lục Lời cảm ơn I Mục lục II Danh mục hình ảnh IV Mở đầu Chương Tổng quan vi tảo .2 1.1 Vi tảo ứng dụng 1.2 Nuôi trồng vi tảo 1.2.1 Điều kiện sinh trường .4 1.2.2 Hệ thống nuôi trồng vi tảo 1.3 Giám sát nồng độ vi tảo Chương 2.1 Xây dựng hệ đo nồng độ vi tảo Công nghệ tạo mẫu nhanh in 3D 2.1.1 Công nghệ tạo mẫu nhanh 2.1.2 In 3D .9 2.1.3 Quy trình chế tạo sử dụng cơng nghệ in 3D FDM .11 2.2 Phương pháp đo hấp thụ 12 2.3 Xây dựng thiết bị cầm tay đo độ hấp thụ vi tảo 14 2.3.1 Thiết kế buồng đo mẫu 14 2.3.2 Xây dựng thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo 16 2.4 Xây dựng hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 18 2.4.1 Thiết kế mạch điều khiển lập trình phần mền 18 2.4.2 Thiết kế buồng đo mẫu 21 Chương Kết 22 II 3.1 Thiết bị cầm tay đo độ hấp thụ vi tảo 22 3.1.1 Chế tạo buồng đo mẫu thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo 22 3.1.2 Khảo sát độ nhạy màu dung dịch vi tảo 23 3.1.3 Khảo sát hoạt động thiết bị đo độ hấp thụ cầm tay 24 3.2 Hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 3.2.1 Chế tạo hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 3.2.2 Khảo sát hoạt động hệ đo vi tảo thời gian thực 31 Kết luận .36 Tài liệu tham khảo .38 III Danh mục hình ảnh Hình 1: Các sản phẩm có giá trị từ vi tảo [6] Hình 2: Nuôi vi tảo ao kênh Eilat, Israel [9] (a), ao trịn Taiwan [10] (b) Hình 3: Hệ thống ni trồng vi tảo đóng – PBRs .7 Hình 4: Quy trình chế tạo sử dụng cơng nghệ in 3D 11 Hình 5: (a) Phần mềm Fusion 360; (b) Phần mềm Ultimaker Cura; (c) Máy in Anycubic Mega-S 12 Hình 6: Mơ hình đo độ hấp thụ 13 Hình 7: Khối chức cảm biến TCS3200 [22] 14 Hình 8:Mơ hình thiết kế buồng đo mẫu 15 Hình 9: Kích thước chi tiết buồng mẫu nắp 15 Hình 10: Mạch nguyên lý thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo 16 Hình 11: Lưu đồ thuật tốn lập trình thiết bị đo độ hấp thụ .17 Hình 12: Sơ đồ khối chức hệ đo vi tảo thời gian thực .18 Hình 13: Sơ đồ thiết kế hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 19 Hình 14: Lưu đồ thuật tốn hệ đo vi tảo thời gian thực 20 Hình 15: Thiết kế mạch PCB buồng đo mẫu hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 21 Hình 16: Buồng đo mẫu chế tạo .22 Hình 17: Thiết bị đo độ hấp thụ chế tạo 23 Hình 18: Sự phụ thuộc tần số đầu vào nồng độ vi tảo với màu nguồn LED khác 24 Hình 19: Phổ phát xạ đèn LED với phổ hấp thụ vi tảo nồng độ 1.900 MegaCell/ml 24 Hình 20: (a) Phổ hấp thụ dung dịch tảo với nồng độ khác nhau, (b) phụ thuộc độ hấp thụ bước sóng 680 nm vào nồng độ tảo 25 Hình 21: Phổ phát xạ đèn led Lumex SSL-LX5093XRC/4 (a), phổ đáp ứng cảm biến TCS3200 với lọc đỏ (b) 26 IV Hình 22: So sánh độ hấp thu tính tốn đo từ thiết bị 27 Hình 23: Sự phụ thuộc độ hấp thụ đo từ thiết bị cầm tay vào nồng độ vi tảo 28 Hình 24: Mạch điều khiển buồng đo mẫu hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 Hình 25: Hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 31 Hình 26: Phân bố tần số thu từ hệ đo nồng độ vi tảo mẫu dung dịch 31 Hình 27: Buồng đếm Marienfeld độ sâu 0.100 mm 32 Hình 28: Ảnh vi tảo buồng đếm chụp kính hiển vi, n số hạt vi tảo ảnh 33 Hình 29:Tương quan độ hấp thụ dung dịch vi tảo theo nồng độ với hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 33 Hình 30: Dữ liệu truyển lên thingspeak qua kết nối wifi mạng di động 34 Hình 31: So sánh kết đo nồng độ vi tảo từ hệ đo thời gian thực đường màu đỏ nồng độ vi tảo từ phương pháp đếm kính hiển vi đường màu xanh 35 V Mở đầu Vi tảo vi sinh vật quang hợp đơn bào, kích thước từ vài µm đến vài trăm µm, sống mơi trường nước mặn nước Ngồi đóng vai trị quan trọng ni trồng thủy sản, với nhiều ưu điểm khả sinh trưởng thành phần dinh dưỡng ứng dụng nông nghiệp, sản suất nhiên liệu sinh học, ngành công nghiêp mỹ phẩm, dược phẩm, dinh dưỡng phụ gia thực phẩm Cùng với phát triển vể quy mô số lượng hệ thống nuôi trồng vi tảo, cần thiết phải có thiết bị đo nồng độ vi tảo hệ thống giám sát trực tuyến, thời gian thực Dữ liệu giám sát sử dụng để kiểm sốt, cải tiến quy trình ni, xác định thời điểm thu hoạch Luận văn tập trung nghiên cứu, chế tạo hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực có chi phí thấp, độ ổn định cao, đảm bảo độ xác cần thiết Luận văn có cấu trúc gồm chương phần kết luận: Chương trình bày tổng quang vi tảo, vai trị hệ thống ni trồng vi tảo Nhu cầu thiết bị đo nồng độ vi tảo trường hệ thống giám sát thời gian thực Chương trình bày nghiên cứu, chế tạo thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực sử dụng công nghệ tạo mẫu nhanh in 3D cảm biến màu TCS3200 Chương trình bày kết luận văn gồm chế tạo thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo ứng dụng việc xác định nồng độ vi tảo phát triển hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực giám sát vi tảo hệ thống nuôi trồng vi tảo khép kín Chương Tổng quan vi tảo 1.1 Vi tảo ứng dụng Vi tảo vi sinh vật quang hợp đơn bào, kích thước từ vài µm đến vài trăm µm, sống mơi trường nước mặn nước Ước tính có khoảng × 105 đến × 105 lồi Ba lớp quan trọng vi tảo đa dạng tảo khuê (Bacillariophyceae), tảo lục (Chlorophyceae) tảo vàng (Chrysophyceae) [1] Sự phát triển vi tảo cần ánh sáng, carbon dioxide, nước chất dinh dưỡng (phosphorus nitrogen hai chất dinh dưỡng chính) Vi tảo khác tỷ lệ protein (6-52%), carbohydrate (5-23%) lipid (7-22%), hầu hết có tỷ lệ cao glucose (21 – 87%), vitamin C (1-16 mg.g-1 khối lượng khơ) vitamin B2 (20-40 µg.g-1) Tất lồi có thành phần axit amin tương tự giàu axit amin thiết yếu [2], [3] Tương tự vai trò thực vật động vật cạn, vi tảo đại diện cho sở dinh dưỡng tự nhiên nguồn cung cấp chất dinh dưỡng chuỗi thức ăn sinh vật nước Vi tảo làm thức ăn cho tất gia đoạn phát triển nhuyễn thể hàu, sò, trai , giai đoạn ấu trùng bào ngư, giáp xác, số loài cá động vật phù du dùng làm thức ăn thủy sản nói chung Các chi vi tảo sử dụng thường xuyên nuôi trồng thủy sản Chlorella, Tetraselmis, Scenedesmus, Pavlova, Phaeodactylum, Chaetoceros, Nannochloropsis, Skeletonema Thalassiosira [4] Do vi tảo đóng vai trị quan trọng ni trồng thủy sản Hầu hết động vật biển không xương sống phụ thuộc vào vi tảo suốt vòng đời chúng Do trại nhuyễn thể thương mại sản suất cá giống thường bao gồm hệ thống nuôi vi tảo song song Ngồi vai trị quan trọng trọng thủy sản, nuôi trồng vi tảo ngày quan tâm nhằm giải thách thức lớn ô nhiễm môi trường, lượng tái tạo, biến đổi khí hậu, Với đa dạng lồi vi tảo, khả thích nghi cao nhiều điều kiện mơi trường, thể lựa chọn giống vi tảo phù hợp với khí hậu địa phương đặc điểm sinh trưởng cụ thể Đặc biệt ni trồng vi tảo vùng đất canh tác nông nghiệp, không cạnh tranh đất nông nghiệp sẵn có Vi tảo có hiệu quang hợp cao, tốc độ phát triển nhanh 5-10 lần lương thực, sử dụng diện tích đất nước, khơng u cầu nước với loài tảo biển [3], [5] Hình tổng hợp sản phẩm từ vi tảo ứng dụng chúng nhiều lĩnh vực khác thức ăn cho người động vật, nhiên liệu sinh học, sản phẩm sinh học Hình 1: Các sản phẩm có giá trị từ vi tảo [6] Sự quan tâm đến việc sử dụng vi tảo cho lượng tái tạo tăng lên vào năm 1970 khủng hoảng dầu mỏ Sử dụng vi tảo làm nhiên liệu sinh học có ưu điểm suất lipid gấp 15-300 lần lấy dầu thơng thường, diện tích đất sử dụng 49 132 lần so với hạt cải dầu đậu tương Vi tảo cung cấp nguyên liệu cho số loại nhiên liệu diesel sinh học, methane, hydrogen, ethanol, Dầu diesel sinh học từ tảo không chứa lưu huỳnh, hoạt động tốt diesel từ dầu mỏ, giảm phát thải chất dạng hạt CO Sau q trình tách dầu sinh khối tảo chế biến thành thức ăn chăn ni, phân bón hữu Bảng 3: Kết đo độ hấp thụ với nồng độ vi tảo khác Mẫu đo (3 ml) Dung dịch Nước tảo (ml) (ml) Nồng độ (MegaCell/ml) Độ hấp thụ Thiết bị Tính tốn đo (công thức 7) 3.800 0.50 1.077 1.5 1.5 1.900 0.26 0.583 1.267 0.17 0.404 0.75 2.25 0.950 0.13 0.292 0.6 2.4 0.760 0.12 0.248 0.5 2.5 0.633 0.09 0.190 Hình 22: So sánh độ hấp thu tính tốn đo từ thiết bị Đồ thị Hình 22 thể tương quan số liệu hấp thụ đo thiết bị thể trục x số liệu tính tính tốn theo cơng thức (7) trục y Kết cho thấy độ hấp thụ tính tốn gấp 2.2 lần giá trị đo từ thiết bị, khác biệt khó tránh khỏi thiết bị cầm tay [25] hệ số nhân phụ thuộc vào cấu tạo hệ đo Hai giá trị có độ tuyến tính cao với R2 = 0.997 cho thấy hồn tồn sử dụng giá trị độ hấp thụ từ thiết bị cầm tay xác định nồng độ vi tảo 27 Hình 23: Sự phụ thuộc độ hấp thụ đo từ thiết bị cầm tay vào nồng độ vi tảo Bảng 4: Kết hồi quy tuyến tính A[Độ hấp thụ] = b0 +b1c[Nồng độ] b0 0.012415 Sai số chuẩn 0.004668 b1 0.128411 Sai số chuẩn 0.002464 R2 0.9985 Sai số chuẩn phần dư 0.006561 Hình 23 thể phụ thuộc độ hấp thụ đo thiết bị cầm tay vào nồng độ tảo Kết cho thấy phụ thuộc tuyến tính Độ nhạy cảm biến đạt 0.130 (Megacell/ml)-1 có độ tuyến tính cao với R2=0.9985 Kết tương đồng với báo cáo trước xây dựng hệ đo hệ số hấp thụ nồng độ tảo thay đổi [14] có khả cao ứng dụng để đo nồng độ vi tảo Chaetoceros gracilis dung dịch Như vậy, phương trình mối liên hệ độ hấp thụ A nồng độ vi tảo c là: 28 𝐴 = 0.130 × 𝑐 + 0.012 (8) Giới hạn phát tính theo phương pháp đề cập nhóm tác giả D L Massart [26] Với mơ hình hồi quy tuyến tính thể phương trình sau: 𝐴 = 𝑏0 + 𝑏1 × 𝑐 + 𝜀 (9) ε~N(0, σ2 ) (10) với A độ hấp thụ, c nồng độ, ε lỗi mơ hình giả định tuân theo phân phối chuẩn với giá trị trung bình phương sai σ2, giới hạn khoảng tin cậy A giá trị nồng độ c là: 𝐴𝑐𝑜 = 𝑏0 + 𝑡𝛼;𝑛−2 𝜎√1 + 𝑐̅2 + 𝑛 𝑛 ∑𝑖=1(𝑐𝑖 − 𝑐̅)2 (11) n số quan sát thu thập được, ci quan sát thứ i, tα;n-2 vị trí hàm phân phối t bậc n-2 có giá trị 1-α, 𝑐̅ giá trị trung bình c Giá trị cco tương ứng với Aco: 𝑐𝑐𝑜 = 𝐴𝑐𝑜 − 𝑏0 𝑏1 (12) Giới hạn nồng độ phát cD: 𝜎 𝑐𝐷 = 𝑐𝑐𝑜 + 𝑡𝛽;𝑛−2 𝑏1 √1 + (13) (2𝑐 − 𝑐̅)2 + 𝑛 𝑐𝑜 𝑛 ∑𝑖=1(𝑐𝑖 − 𝑐̅)2 Với số liệu Bảng 3, thông số hồi quy tuyến tính thể Bảng 4, phương trình hồi quy tuyến tính thể Hình 23, n = thay σ sai số chuẩn phần dư mơ hình hồi quy tuyến tính, α, β 0.05 thu giá trị giới hạn nồng độ phát cD là: 𝑀𝑒𝑔𝑎𝑐𝑒𝑙𝑙 ) 𝑐𝐷 = 0.226 ( 𝑚𝑙 29 (14) 3.2 Hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 3.2.1 Chế tạo hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực Theo thiết kế mạch điều khiển hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực nắp ráp hoàn thiện linh kiện, module wifi, module mạng di động gắn buồng đo mẫu in 3D Hình 24 Mạch điều khiển sử dụng nguồn điện 5V/2A, Bơm lấy mẫu sử dụng nguồn 12V/1A cách ly với mạch đièu khiển qua relay Hình 25 thể hoạt động hệ đo hoàn chỉnh, bơm dung dịch vi tảo vào buồng đo mẫu theo hướng mũi tên màu cam, đo hiển thị giá trị độ hấp thụ nồng độ vi tảo Hình 24: Mạch điều khiển buồng đo mẫu hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 Hình 25: Hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 3.2.2 Khảo sát hoạt động hệ đo vi tảo thời gian thực Để kiểm tra độ phân tán kết đo tần số từ cảm biến TCS3200 hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực, phân bố giá trị tần số thu thập với mẫu dung dịch thể Hình 26 Tần số trung bình: 44700.4 Hz, độ lệch chuẩn σ = 51.35 Hz Đường màu đỏ thể phân phối chuẩn với giá trị trung bình độ lệch chuẩn tương ứng Kết cho thấy khoảng 3σ = 154 Hz hệ đo hoạt động ổn định bị ảnh hưởng nhiễu từ mơi trường ngồi Hình 26: Phân bố tần số thu từ hệ đo nồng độ vi tảo mẫu dung dịch 31 Hình 27: Buồng đếm Marienfeld độ sâu 0.100 mm Để xác định mối liên hệ nồng độ vi tảo hệ số hấp thụ, mẫu dung dịch vi tảo xác định nồng độ phương pháp đếm kính hiển vi sử dụng buồng đếm Marienfeld mơ tả Hình 27 Hình 28 thể ảnh vi tảo buồng đếm mẫu dung dịch có nồng độ khác Mỗi vng buồng đếm có diện tích 0.025 mm2, độ sâu 0.100 mm Một ảnh chứa 25 ô vuông, số hạt vi tảo n ảnh tương đương với nồng độ vi tảo 0.025 x 25 x 0.100 = 0.0625 mm3 Một mẫu chụp ảnh vị trí khác nhau, giá trị nồng độ vi tảo mẫu xác định giá trị trung bình số hạt vi tảo ảnh chuyển sang đơn vị MegaCell/ml Các mẫu dụng dịch vi tảo biết nồng độ xác định hệ số hấp thụ hệ đo thời gian thực, tìm mối liên hệ với nồng độ vi tảo dung dịch Hình 29 thể mối liên hệ tuyến tính cao độ hấp thụ đo sử dụng hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực nồng độ vi tảo dung dịch tương ứng với R2 = 0.9829 Kết cho thấy hoàn toàn xác định nồng độ vi tảo c (MegaCell/ml) theo độ hấp thụ a đo theo phương trình c = 0.29 + 16*a 32 Hình 28: Ảnh vi tảo buồng đếm chụp kính hiển vi, n số hạt vi tảo ảnh Hình 29:Tương quan độ hấp thụ dung dịch vi tảo theo nồng độ với hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 33 Kết đo nồng độ vi tảo truyền lên server thingspeak qua hai kết nối wifi mạng di động Hình 30 Như vậy, hệ đo có khả truyền liệu theo thời gian thực hai kết nối Có thể lựa chọn kết nối tùy theo địa diểm nuôi trồng vi tảo Hình 31 thể tương đồng kết đo nồng độ vi tảo từ hệ đo thời gian thực kết từ phương pháp đến kính hiển vi, điểm liệu đo sai vượt giá trị nồng độ đo từ phương pháp đếm có nguyên nhân cụm vi tảo dung dịch nhiễu điện từ mơi trường ngồi Trong q trình ni trồng vi tảo, nồng độ vi tảo tăng dần, lập trình phần mềm so sánh hai giá tri đo liên tiếp để phát kết sai, tiến hành lấy mẫu lại Hình 30: Dữ liệu truyển lên thingspeak qua kết nối wifi mạng di động 34 Hình 31: So sánh kết đo nồng độ vi tảo từ hệ đo thời gian thực đường màu đỏ nồng độ vi tảo từ phương pháp đếm kính hiển vi đường màu xanh 35 Kết luận Luận văn trình bày tổng quan vi tảo, quan trọng vi tảo đời sống, phương pháp nuôi phương pháp đo nồng độ vi tảo thông dụng Luận văn thiết kế chế tạo thành công thiết bị đo độ hấp thụ dung dịch vi tảo Chaetoceros gracilis sử dụng cảm biến màu TCS3200 Buồng quang học vỏ thiết bị chế tạo sử dụng công nghệ in 3D FDM Nguồn phát ánh sáng sử dụng diode phát quang LED Kết đo từ thiết bị cầm tay so sánh với phổ hấp thụ từ máy UV-VIS tương ứng với phổ phát xạ đèn LED phổ đáp ứng cảm biến Kết cho thấy, ánh sáng đỏ nhạy với nồng độ vi tảo Chaetoceros gracilis, đó, LED ánh sáng đỏ bước sóng 660 nm sử dụng để làm nguồn phát quang học Độ tuyến tính hệ đo hồn thiện tương đồng với máy đo phổ UV-VIS với R2 = 0,9985 Độ nhạy hệ đo đạt 0,130 (Megacell/ml)1, giới hạn phát đạt 0,226 (Megacell/ml) Hệ đo sau chế tạo hồn chỉnh có kích nhỏ gọn, độ lặp lại cao, giá thành rẻ với tổng giá thành hồn thiện khoảng 50$ Tính hiệu chuẩn với nút nhấn CAL cho phép xác định độ hấp thụ nồng độ với nhiều môi trường nuôi tảo khác Luận văn phát triển thiết bị đo độ hấp thụ vi tảo cầm tay thành hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực Chế tạo thành công hệ đo với chức tự động lấy mẫu, xác định nồng độ vi tảo theo phương trình c[MegaCell/ml] = 0.29 + 16*a[Độ hấp thụ] với R2 = 0.9829 Hệ đo truyền thành công liệu nồng độ vi tảo theo thời gian lên server thingspeak qua kết nối wifi mạng di động Hệ đo phù hợp với quy trình ni khép kín, liên tục, buồng phản ứng quang sinh học sử dụng vi tảo Hệ đo tiếp tục phát triển, bổ xung cảm biến pH, ánh sáng, nồng độ oxi hòa tan, phục vụ mục đích kiểm sốt q trình ni, phân tích q trình sinh trưởng tảo, tìm điều kiện phát triển tối ưu 36 Trong tương lai, hệ đo nồng độ vi tảo theo thời gian thực tích hợp với hệ ni cấy Đồng thời, hệ đo kết hợp với trí tuệ nhân tạo học máy để dự đốn thời gian ni thời điểm thu hoạch để đạt hiệu nuôi vi tảo tốt 37 Tài liệu tham khảo [1] J Venkatesan, P Manivasagan, and S K Kim, Marine Microalgae Biotechnology: Present Trends and Future Advances Present Trends and Future Advances Elsevier Inc., 2015 [2] M R Brown, S W Jeffrey, J K Volkman, and G A Dunstan, “Nutritional properties of microalgae for mariculture,” Aquaculture, vol 151, no 1, pp 315–331, 1997, doi: https://doi.org/10.1016/S0044-8486(96)01501-3 [3] S Zullaikah, A T Utomo, M Yasmin, L K Ong, and Y H Ju, Ecofuel conversion technology of inedible lipid feedstocks to renewable fuel Elsevier Ltd., 2019 [4] A Catarina and F Xavier, “Nutritional Value and Uses of Microalgae in Aquaculture,” Aquaculture, no June, 2012, doi: 10.5772/30576 [5] T M Mata, A A Martins, and N S Caetano, “Microalgae for biodiesel production and other applications: A review,” Renew Sustain Energy Rev., vol 14, no 1, pp 217–232, 2010, doi: 10.1016/j.rser.2009.07.020 [6] M I Khan, J H Shin, and J D Kim, “The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products,” Microb Cell Fact., vol 17, no 1, p 36, 2018, doi: 10.1186/s12934-018-0879-x [7] C Enzing, M Ploeg, M Barbosa, and L Sijtsma, “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe,” 2014 doi: 10.2791/3339 [8] G Zuccaro, A Yousuf, A Pollio, and J P Steyer, Microalgae cultivation systems Elsevier Inc., 2019 [9] “A coastal D-Factory pilot facility set within the NBT (Ltd) Production | Download Scientific Diagram.” https://www.researchgate.net/figure/A- coastal-D-Factory-pilot-facility-set-within-the-NBT-Ltd-Production-site-in- 38 Eilat_fig2_342959704 (accessed Mar 04, 2021) [10] “LARGE-SCALE ALGAL CULTURE SYSTEMS.” http://www.bsb.murdoch.edu.au/groups/beam/BEAM-Appl4a.html (accessed Mar 04, 2021) [11] I Havlik, P Lindner, T Scheper, and K F Reardon, “On-line monitoring of large cultivations of microalgae and cyanobacteria,” Trends Biotechnol., vol 31, no 7, pp 406–414, 2013, doi: 10.1016/j.tibtech.2013.04.005 [12] F A Almomani and B Örmeci, “Monitoring and measurement of microalgae using the first derivative of absorbance and comparison with chlorophyll extraction method,” Environ Monit Assess., vol 190, no 2, 2018, doi: 10.1007/s10661-018-6468-y [13] L M L Laurens and E J Wolfrum, “Feasibility of spectroscopic characterization of algal lipids: Chemometric correlation of NIR and FTIR Spectra with exogenous lipids in algal biomass,” Bioenergy Res., vol 4, no 1, pp 22–35, 2011, doi: 10.1007/s12155-010-9098-y [14] M Benavides et al., “Design and test of a low-cost RGB sensor for online measurement of microalgae concentration within a photo-bioreactor,” Sensors (Switzerland), vol 15, no 3, pp 4766–4780, 2015, doi: 10.3390/s150304766 [15] B T Nguyen and B E Rittmann, “Low-cost optical sensor to automatically monitor and control biomass concentration in microalgal cultivation,” Algal Res., vol 32, no August 2017, pp 101–106, 2018, doi: 10.1016/j.algal.2018.03.013 [16] R Christian Barbosa, J Soares, and M Arêdes Martins, “Low-cost and versatile sensor based on multi-wavelengths for real-time estimation of microalgal biomass concentration in open and closed cultivation systems,” Comput Electron Agric., vol 176, no February, p 105641, 2020, doi: 10.1016/j.compag.2020.105641 39 [17] S O Onuh and Y Y Yusuf, “Rapid prototyping technology: Applications and benefits for rapid product development,” J Intell Manuf., vol 10, no 3, pp 301–311, 1999, doi: 10.1023/a:1008956126775 [18] N Shahrubudin, T C Lee, and R Ramlan, “An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications,” Procedia Manuf., vol 35, pp 1286–1296, 2019, doi: 10.1016/j.promfg.2019.06.089 [19] S Mellor, L Hao, and D Zhang, “Additive manufacturing: A framework for implementation,” Int J Prod Econ., vol 149, pp 194–201, 2014, doi: 10.1016/j.ijpe.2013.07.008 [20] K P Kochel and C L Bagwell, “Algal density assessed by spectrophotometry: A calibration curve for the unicellular algae Pseudokirchneriella subcapitata,” J Appl Dev Psychol., vol 51, no August, pp 1–3, 2017, doi: 10.1016/j.appdev.2017.05.005 [21] F Jia, M Kacira, and K L Ogden, “Multi-wavelength based optical density sensor for autonomous monitoring of microalgae,” Sensors (Switzerland), vol 15, no 9, pp 22234–22248, 2015, doi: 10.3390/s150922234 [22] ams AG, “TCS3200 Datasheet,” no D pp 1–24, 2018, [Online] Available: https://ams.com/documents/20143/36005/TCS3200_DS000107_300.pdf/41a25226-d14a-5e25-8958-d91d179c84dc [23] P K Dasgupta, I Y Eom, K J Morris, and J Li, “Light emitting diode-based detectors: Absorbance, fluorescence and spectroelectrochemical measurements in a planar flow-through cell,” Anal Chim Acta, vol 500, no 1–2, pp 337– 364, 2003, doi: 10.1016/S0003-2670(03)00575-0 [24] T Poisot, “The digitize package: Extracting numerical data from scatterplots,” R J., vol 3, no 1, pp 25–26, 2011, doi: 10.32614/rj-2011-004 [25] S Kittipanyangam, W Do, and K Eguchi, “Color light sensor device for light 40 absorbance measurement device,” ECTI-CON 2017 - 2017 14th Int Conf Electr Eng Comput Telecommun Inf Technol., vol 00, no 1, pp 318–321, 2017, doi: 10.1109/ECTICon.2017.8096237 [26] D L Massart, B G M Vandeginste, L M C Buydens, S De Jong, P J Lewi, and J Smeyers-Verbeke, Eds., “Chapter 13 Internal method validation,” in Handbook of Chemometrics and Qualimetrics: Part A, vol 20, Elsevier, 1998, pp 379–440 41 ... thụ cầm tay 24 3.2 Hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 3.2.1 Chế tạo hệ đo nồng độ vi tảo thời gian thực 30 3.2.2 Khảo sát hoạt động hệ đo vi tảo thời gian thực 31 Kết luận... hạn nồng độ phát cD là: