Xây dựng mô hình dự báo năng xuất vi tảo

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MƠI TRƢỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO NĂNG SUẤT VI TẢO TRẦN THANH HÙNG Đà Nẵng, năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MƠI TRƢỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO NĂNG SUẤT VI TẢO Ngành: Cơng nghệ sinh học Khóa: 2016 – 2020 Sinh viên: Trần Thanh Hùng Ngƣời hƣớng dẫn: TS Trịnh Đăng Mậu Đà Nẵng, năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan liệu trình bày khóa luận trung thực Đây kết nghiên cứu chưa công bố cơng trình khác trước Tơi hoàn toàn chịu trách nhiệm vi phạm quy định đạo đức khoa học Đà Nẵng, ngày 16 tháng 07 năm 2020 Tác giả khóa luận Trần Thanh Hùng i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Đăng Mậu giảng viên khoa Sinh – Môi trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng tận tình hƣớng dẫn, bảo giúp đỡ tơi suốt thời gian thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Thứ hai, xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Sinh – Môi trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Và lời cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, ngƣời giúp đỡ, động viên tơi suốt thời gian làm khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 16 tháng 07 năm 2020 Tác giả Trần Thanh Hùng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP viii MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 VI TẢO VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VI TẢO 1.2 SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG CỦA VI TẢO 1.2.1 Yếu tố ánh sáng 1.2.2 Yếu tố nhiệt độ 1.2.3 Yếu tố pH 1.2.4 Yếu tố dinh dƣỡng .7 1.2.5 Yếu tố đảo trộn 1.3 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH HĨA 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Ứng dụng mơ hình 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 12 1.4.1 Trên giới 12 1.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 14 CHƢƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .15 2.1 ĐỐI TƢỢNG QUAN TÂM 15 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.2.1 Phƣơng pháp xây dựng mơ hình .15 2.2.2 Tham số hóa cho mơ hình 23 2.2.3 Đánh giá độ phù hợp mơ hình 23 2.2.4 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm kiểm chứng 24 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .25 3.1 HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH .25 3.1.1 Trong điều kiện phịng thí nghiệm 25 3.1.2 Trong điều kiện trời 28 iii 3.2 HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH .32 3.3 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 KẾT LUẬN 38 KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 50 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT cs Cộng N Nitơ P Phôtpho v DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang 2.1 Các biến trạng thái mơ hình 18 3.1 Giá trị sinh khối, tốc độ dinh dƣỡng 27 3.2 Giá trị hệ số giới hạn 27 3.3 Giá trị sinh khối, tốc độ dinh dƣỡng 30 3.4 Giá trị hệ số giới hạn 30 3.5 Một số nghiên cứu áp dụng mơ hình dạng cộng gộp 32 3.6 Hệ số đa cộng tuyến cặp tham số (đã lọc cặp với hệ số < 20) 34 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Tên hình Trang 1.1 Mơ hình khái niệm 1.2 Sơ đồ bƣớc xây dựng mơ hình 11 2.1 Mơ hình lý thuyết tăng trƣởng vi tảo 17 2.2 Ảnh hƣởng nồng độ dinh dƣỡng đến tốc độ sinh trƣởng tối đa 20 2.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ nƣớc đến tốc độ sinh trƣởng tối đa 21 2.4 Ảnh hƣởng cƣờng độ ánh sáng đến tốc độ sinh trƣởng tối đa 22 2.5 Ảnh hƣởng mật độ đến tốc độ sinh trƣởng tối đa 22 2.6 Ảnh hƣởng chất thải đến tốc độ sinh trƣởng tối đa 23 2.7 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến tốc độ phân giải tảo chết 24 3.1 Hoạt động mơ hình theo thời gian điều kiện phịng thí nghiệm 26 3.2 Hoạt động mơ hình theo thời gian điều kiện ngồi trời 29 3.3 Độ nhạy trung bình tham số kết mơ hình 33 3.4 Mơ hình trƣớc sau hiệu chỉnh theo giá trị mật độ quang thực nghiệm 35 3.5 Sự thay đổi mật độ quang tốc độ sinh trƣởng theo thời gian 36 3.6 Sự biến động cƣờng độ ánh sáng nhiệt độ năm 37 3.7 Năng suất trung bình qua đợt thu hoạch 38 vii TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH MƠI TRƢỜNG TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài Họ tên sinh viên Mã SV Xây dựng mơ hình dự báo suất vi tảo Trần Thanh Hùng 315043161119 Khóa 2016 – 2020 Nuôi trồng vi tảo diễn phổ biến tồn giới vi tảo nguồn ngun liệu, nhiên liệu tiềm cho tƣơng lai Để đạt hiệu nuôi trồng, sản xuất cao, cần đảm bảo điều kiện thuận lợi cho tảo sinh trƣởng phát triển Điều đòi hỏi hiểu biết đặc tính sinh học, sinh thái vi tảo dƣới ảnh hƣởng yếu tố bên nhƣ dinh dƣỡng, ánh sáng, nhiệt độ, dinh dƣỡng… Mơ hình hóa cơng cụ hữu ích giúp xem xét, đánh giá đƣợc tác động tổng hợp yếu tố bên bên đến tốc độ tăng trƣởng tảo Nghiên cứu đƣợc tiến hành nhằm xây dựng mơ hình sinh trƣởng vi tảo Kết nghiên cứu cho thấy, mô hình đƣợc xây dựng hiệu chỉnh với đối tƣợng quan tâm Spirulina (Arthrospira platensis) có độ phù hợp với lý thuyết thực tế cao Ứng dụng mơ hình để khảo sát việc ni vi tảo với điều kiện thời tiết thành phố Đà Nẵng cho thấy tảo phát triển tốt đƣợc nuôi trồng vào mùa thu so với mùa xuân, cho suất sản lƣợng cao Mơ hình cịn ánh sáng nhiệt độ hai yếu tố quan trọng cần đƣợc giám sát chặt chẽ trình ni Kết sở để đƣa đề xuất, kiến nghị nhằm nâng cao hiệu nuôi trồng Spirulina địa bàn thành phố Đà Nẵng viii Ở mùa xuân, suất trung bình có xu hƣớng giảm dần theo thời gian từ 120,7 xuống 74,7 g/ngày Kết tƣơng đồng với nghiên cứu Radmann cs, 2007, (từ 0,028 đến 0,046 g/l/ngày), Reichert cs, 2006 (0,023 g/l/ngày) hay Reinehr Costa, 2006 (0,019 – 0,042 g/l/ngày) Ngồi ra, tổng sản lƣợng tảo thu hoạch dự đốn chu kỳ nuôi tháng (bể 9m3) với điều kiện thời tiết Đà Nẵng vào mùa thu 10,56kg mùa xuân 9,39 kg Hình 3.7 Năng suất trung bình qua đợt thu hoạch 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu, rút số kết luận sau: - Mơ hình sinh trƣởng vi tảo đƣợc xây dựng thành công, phù hợp với lý thuyết quy luật sinh trƣởng tảo theo thời gian Hoạt động mơ hình hợp lý giải thích đƣợc thơng qua ảnh hƣởng giới hạn yếu tố đƣợc xem xét - Mô sau đƣợc hiệu chỉnh với liệu từ thực nghiệm có độ phù hợp với thực tế cao trƣớc điều chỉnh với giá trị modCost sau hiệu chỉnh 0,11 - Mơ hình cho thấy khả ứng dụng cao giải thích đƣợc khác biệt suất sinh khối vi tảo đƣợc nuôi cấy dạng bán liên tục vòng tháng vào mùa xuân mùa thu Mơ hình đƣợc ánh sáng nhiệt độ hai yếu tố quan trọng việc nuôi trồng thực tế Đà Nẵng Mơ hình đƣa dự báo định lƣợng suất qua đợt nuôi mùa nhƣ tổng sản lƣợng chu kỳ nuôi, đạt 10,56 kg vào mùa thu mùa xuân 9,39 kg vào mùa xn KIẾN NGHỊ - Mơ hình cịn mức độ đơn giản, để có ứng dụng quản lý tốt hơn, nên nâng cấp mơ hình với nhiều yếu tố ảnh hƣởng nhƣ Photpho, Cacbon, pH… - Kết hợp với mơ hình kinh tế để giải đƣợc toán thực tiễn việc nuôi trồng quy mô công nghiệp 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Đoàn Thanh Sơn, Võ Minh Tân, and Võ Thị Mỹ Chi "Ảnh hƣởng đồng crôm lên phát triển vi tảo lục Scenedesmus acuminatus var biseratus Reinsch." Kỷ yếu hội nghị Khoa học Toàn quốc inh thái Tài nguyên inh vật l n thứ 7, no 2017 (1898): Lê Thị Thơm (2013) Ảnh hƣởng nồng độ nitrate lên sinh trƣởng vi tảo lục haematococcus pluvialis flotow điều kiện phịng thí nghiệm tạp chí sinh học, Nguyễn Ngọc Tiến (2014) Năng suất sinh học quần xã sinh vật phù du khu vực quần đảo hoàng sa việt nam 13 Tiến, N N., Cơng, N C., & Tốn, D V (2011) Mơ hình chu trình chuyển hố nitơ hệ sinh thái biển áp dụng cho vùng biển vịnh bắc Vietnam Journal of Marine Science and Technology, 11(4), 75–96 Bùi Bá Trung, Hồng Thị Bích Mai, Nguyễn Hữu Dũng, Cái Ngọc Bảo Anh "Ảnh hƣởng mật độ ban đầu tỷ lệ thu hoạch lên sinh trƣởng vi tảo Nanochloropsis oculata ni hệ thóng ống dẫn nƣớc chảy liên tục." Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy sản (2009): 37-44 Võ Hồng Trung (2017) 302 http://journal.hcmue.edu.vn/index.php/hcmuejos/article/ viewFile/310/302 Nguyễn Minh Tuấn N M., Yến L T B., & Hải N P (2012).Nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện nuôi trồng đến sinhh trƣởng suất thu dầu vi tảo Chlorella vugaris nhằm làm nguyên liệu sản xuất biodiesel.8 Niên giám thống kê Tp.Đà Nẵng 2019 (n.d.) Retrieved July 17, 2020, from http://thuvienthongke.com/nien-giam-thong-ke-tpda-nang-2019/v7416.aspx 39 Tài liệu tiếng Anh Abu-Rezq, T S., Al-Musallam, L., Al-Shimmari, J., & Dias, P (1999) Optimum production conditions for different high-quality marine algae Hydrobiologia, 403(0), 97– 107 https://doi.org/10.1023/A:1003725626504 Ahmad, A L., Yasin, N H M., Derek, C J C., & Lim, J K (2011) Microalgae as a sustainable energy source for biodiesel production: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(1), 584–593 https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.09.018 Alyabyev, A., Andreyeva, I., & Rachimova, G (2011) Influence of pH shift and salting on the energetics of microalgae Chlorella vulgaris and Dunaliella maritima Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 104(1), 201–207 https://doi.org/10.1007/s10973010-1247-1 Anning, T., MacIntyre, H L., Pratt, S M., Sammes, P J., Gibb, S., & Geider, R J (2000) Photoacclimation in the marine diatom Skeletonema costatum Limnology and Oceanography, 45(8), 1807–1817 https://doi.org/10.4319/lo.2000.45.8.1807 Arrigo, K R (2005) Marine microorganisms and global nutrient cycles Nature, 437(7057), 349–355 https://doi.org/10.1038/nature04159 Aslan, S., & Kapdan, I K (2006) Batch kinetics of nitrogen and phosphorus removal from synthetic wastewater by algae Ecological Engineering, 28(1), 64–70 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2006.04.003 Bakuei, N., Amini, G., Najafpour, G D., Jahanshahi, M., & Mohammadi, M (2015) Optimal cultivation of Scenedesmus sp microalgae in a bubble column photobioreactor Bernard, O (2010) Hurdles and challenges for modelling and control of microalgae for CO2 mitigation and biofuel production 12 Bernard, O (n.d.) Hurdles and challenges for modelling and control of microalgae for CO2 mitigation and biofuel production 12 Bernard, O., Masci, P., Sciandra, A., & Cedex, S.-A (n.d.) A photobioreactor model in nitrogen limited conditions 10 Bonachela, J A., Raghib, M., & Levin, S A (2011) Dynamic model of flexible phytoplankton nutrient uptake Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(51), 20633–20638 https://doi.org/10.1073/pnas.1118012108 Brody, M., & Vatter, A E (1959) Observations on Cellular Structures of Porphyridium cruentum The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology, 5(2), 289–294 40 Bruland, K W., Donat, J R., & Hutchins, D A (1991) Interactive influences of bioactive trace metals on biological production in oceanic waters Limnology and Oceanography, 36(8), 1555–1577 https://doi.org/10.4319/lo.1991.36.8.1555 Carvalho, A P., & Malcata, F X (2003) Kinetic Modeling of the Autotrophic Growth of Pavlova lutheri: Study of the Combined Influence of Light and Temperature Biotechnology Progress, 19(4), 1128–1135 https://doi.org/10.1021/bp034083+ Costache, T A., Fernández, F G A., Morales, M M., Fernández-Sevilla, J M., Stamatin, I., & Molina, E (2013) Comprehensive model of microalgae photosynthesis rate as a function of culture conditions in photobioreactors Applied Microbiology and Biotechnology, 97(17), 7627–7637 https://doi.org/10.1007/s00253-013-5035-2 Cuaresma, M., Casal, C., Forján, E., & Vílchez, C (2011) Productivity and selective accumulation of carotenoids of the novel extremophile microalga Chlamydomonas acidophila grown with different carbon sources in batch systems Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 38(1), 167–177 Chinnasamy, S., Ramakrishnan, B., Bhatnagar, A., & Das, K C (2009) Biomass Production Potential of a Wastewater Alga Chlorella vulgaris ARC under Elevated Levels of CO2 and Temperature International Journal of Molecular Sciences, 10(2), 518–532 https://doi.org/10.3390/ijms10020518 Cho, S H., Ji, S.-C., Hur, S B., Bae, J., Park, I.-S., & Song, Y.-C (2007) Optimum temperature and salinity conditions for growth of green algae Chlorella ellipsoidea and Nannochloris oculata Fisheries Science, 73(5),1050–1056 https://doi.org/10.1111/j.1444-2906.2007.01435.x Darvehei, P., Bahri, P A., & Moheimani, N R (2018a) Model development for the growth of microalgae: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 97, 233– 258 https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.027 Darvehei, P., Bahri, P A., & Moheimani, N R (2018b) Model development for the growth of microalgae: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 97, 233– 258 https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.027 Dauta, A., Devaux, J., Piquemal, F., & Boumnich, L (1990) Growth rate of four freshwater algae in relation to light and temperature Hydrobiologia, 207(1), 221–226 https://doi.org/10.1007/BF00041459 41 de Castro Araújo, S., & Garcia, V M T (2005) Growth and biochemical composition of the diatom Chaetoceros cf Wighamii brightwell under different temperature, salinity and carbon dioxide levels I Protein, carbohydrates and lipids Aquaculture, 246(1), 405–412 Del Campo, J A., García-González, M., & Guerrero, M G (2007) Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production: Current state and perspectives Applied Microbiology and Biotechnology, 74(6), 1163–1174 https://doi.org/10.1007/s00253-0070844-9 Dou, X., Lu, X.-H., Lu, M.-Z., Yu, L.-S., Xue, R., & Ji, J.-B (2013, April 3) The Effects of Trace Elements on the Lipid Productivity and Fatty Acid Composition of Nannochloropis oculata [Research Article] Journal of Renewable Energy; Hindawi https://doi.org/10.1155/2013/671545 Droop, M R (1974) The nutrient status of algal cells in continuous culture Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 54(4), 825–855 https://doi.org/10.1017/S002531540005760X Eilers, P H C., & Peeters, J C H (1988) A model for the relationship between light intensity and the rate of photosynthesis in phytoplankton Ecological Modelling, 42(3–4), 199–215 https://doi.org/10.1016/0304-3800(88)90057-9 EJ Olguín (2003) Annual productivity of Spirulina (Arthrospira) and nutrient removal in a pig wastewater recycling process under tropical conditions | SpringerLink https://link.springer.com/article/10.1023/A:1023856702544 El-Shimi, H I., Attia, N K., El-Sheltawy, S T., & El-Diwani, G I (2013) Biodiesel Production from Spirulina-Platensis Microalgae by In-Situ Transesterification Process Journal of Sustainable Bioenergy Systems, 03(03), 224 https://doi.org/10.4236/jsbs.2013.33031 Filali, Rayen, Sihem Tebbani, Didier Dumur, Arsène Isambert, Dominique Pareau, and Filipa Lopes "Growth modeling of the green microalga Chlorella vulgaris in an air-lift photobioreactor." IFAC Proceedings Volumes 44, no (2011): 10603-10608.Franz, A., Lehr, F., Posten, C., & Schaub, G (2012) Modeling microalgae cultivation productivities in different geographic locations—Estimation method for idealized photobioreactors Biotechnology Journal, https://doi.org/10.1002/biot.201000379 42 7(4), 546–557 Gerardi, M H (2015) The Biology and Troubleshooting of Facultative Lagoons John Wiley & Sons Ghaeni, M (2016) Review for Application and Medicine Effects of Spirulina, Spirulina platensis Microalgae Journal of Advanced Agricultural Technologies, 3(2), 114–117 https://doi.org/10.18178/joaat.3.2.114-117 Goldman, J C., Azov, Y., Riley, C B., & Dennett, M R (1982) The effect of pH in intensive microalgal cultures I Biomass regulation Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 57(1), 1–13 https://doi.org/10.1016/0022-0981(82)90140-X Goldman, J C., Oswald, W J., & Jenkins, D (1974) The Kinetics of Inorganic Carbon Limited Algal Growth Journal (Water Pollution Control Federation), 46(3), 554–574 JSTOR González, L E., Cañizares, R O., & Baena, S (1997) Efficiency of ammonia and phosphorus removal from a colombian agroindustrial wastewater by the microalgae Chlorella vulgaris and Scenedesmus dimorphus Bioresource Technology, 60(3), 259– 262 https://doi.org/10.1016/S0960-8524(97)00029-1 Gordillo, F J L., Goutx, M., Figueroa, F L., & Niell, F X (1998) Effects of light intensity, CO2 and nitrogen supply on lipid class composition of Dunaliella viridis Journal of Applied Phycology, 10(2), 135–144 https://doi.org/10.1023/A:1008067022973 Grima, E M., Camacho, F G., Pérez, J A S., Sevilla, J M F., Fernández, F G A., & Gómez, A C (1994) A mathematical model of microalgal growth in light-limited chemostat culture Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 61(2), 167–173 https://doi.org/10.1002/jctb.280610212 Guieysse, B., Béchet, Q., & Shilton, A (2013) Variability and uncertainty in water demand and water footprint assessments of fresh algae cultivation based on case studies from five climatic regions Bioresource Technology, 128, 317–323 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.10.096 Haario, H., & Marko (2009) Reduced Models of Algae Growth Bulletin of Mathematical Biology, 71(7), 1626–1648 https://doi.org/10.1007/s11538-009-9417-7 He, L., Subramanian, V R., & Tang, Y J (2012) Experimental analysis and modelbased optimization of microalgae growth in photo-bioreactors using flue gas Biomass and Bioenergy, 41, 131–138 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.02.025 43 Hosono, H., Uemura, I., Takumi, T., Nagamune, T., Yasuda, T., Kishimoto, M., Nagashima, H., Shimomura, N., Natori, M., & Endo, I (1994) Effect of culture temperature shift on the cellular sugar accumulation of Chlorella vulgaris SO-26 Journal of Fermentation and Bioengineering, 78(3), 235–240 https://doi.org/10.1016/0922338X(94)90296-8 Hsueh, H T., Li, W J., Chen, H H., & Chu, H (2009) Carbon bio-fixation by photosynthesis of Thermosynechococcus sp CL-1 and Nannochloropsis oculta Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 95(1), 33–39 https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2008.11.010 Huisman, J (1999) Population dynamics of light-limited phytoplankton: microcosm experiments 80(1), Iqbal, M., & Zafar, S I (1993) Effects of photon flux density, CO2, aeration rate, and inoculum density on growth and extracellular polysaccharide production byPorphyridium cruentum Folia Microbiologica, 38(6), 509–514 https://doi.org/10.1007/BF02814405 Iwasaki, I., Hu, Q., Kurano, N., & Miyachi, S (1998) Effect of extremely high-CO2 stress on energy distribution between photosystem I and photosystem II in a ‗high-CO2‘ tolerant green alga, Chlorococcum littorale and the intolerant green alga Stichococcus bacillaris Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 44(3), 184–190 https://doi.org/10.1016/S1011-1344(98)00140-7 Juneja, A., Ceballos, R., & Murthy, G (2013) Effects of Environmental Factors and Nutrient Availability on the Biochemical Composition of Algae for Biofuels Production: A Review Energies, 6(9), 4607–4638 https://doi.org/10.3390/en6094607 Jung, S., Lee, H., & Li, S (2017) A Study on the Effect of Spirulina-containing Cosmetics Using Micro-Needle Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 18(6), 269–276 https://doi.org/10.5762/KAIS.2017.18.6.269 Kadam, K L (1997) Power plant flue gas as a source of CO2 for microalgae cultivation: Economic impact of different process options Energy Conversion and Management, 38, S505–S510 https://doi.org/10.1016/S0196-8904(96)00318-4 Karline Soetaert (2008) A Practical Guide to Ecological Modelling: Using R as a Simulation Platform | Karline Soetaert, Peter M J Herman | download https://bok.asia/book/611809/6affb3 44 Kodama, M (1993) A new species of highly CO_2 tolerant fast growing marine microalga suitable for high-density culture J Mar Biotechnol, 1, 21–25 Konopka, A., & Brock, T D (1978) Effect of Temperature on Blue-Green Algae (Cyanobacteria) in Lake Mendota Applied and Environmental Microbiology, 36(4), 572– 576 Kovárová-Kovar, K., & Egli, T (1998) Growth Kinetics of Suspended Microbial Cells: From Single-Substrate-Controlled Growth to Mixed-Substrate Kinetics Microbiology and Molecular Biology Reviews, 62(3), 646–666 https://doi.org/10.1128/MMBR.62.3.646-666.1998 Kunikane, S., & Kaneko, M (1984) Growth and nutrient uptake of green alga, Scenedesmus dimorphus, under a wide range of nitrogen/phosphorus ratio—II Kinetic model Water Research, 18(10), 1313–1326 https://doi.org/10.1016/0043- 1354(84)90037-X Lee, E., Jalalizadeh, M., & Zhang, Q (2015) Growth kinetic models for microalgae cultivation: A review Algal Research, 12, 497–512 https://doi.org/10.1016/j.algal.2015.10.004 Lee, H Y., Erickson, L E., & Yang, S S (1987) Kinetics and bioenergetics of lightlimited photoautotrophic growth ofSpirulina platensis Biotechnology and Bioengineering, 29(7), 832–843 https://doi.org/10.1002/bit.260290705 Lee, K., & Lee, C.-G (2001) Effect of light/dark cycles on wastewater treatments by microalgae Biotechnology and Bioprocess Engineering, 6(3), 194–199 https://doi.org/10.1007/BF02932550 Martínez, M E., Jiménez, J M., & El Yousfi, F (1999) Influence of phosphorus concentration and temperature on growth and phosphorus uptake by the microalga Scenedesmus obliquus Bioresource Technology, 67(3), 233–240 https://doi.org/10.1016/S0960-8524(98)00120-5 Mart nez, M E., Sánchez, S., Jiménez, J M., El Yousfi, F., & Mu oz, L (2000) Nitrogen and phosphorus removal from urban wastewater by the microalga Scenedesmus obliquus Bioresource Technology, 73(3), 263–272 https://doi.org/10.1016/S09608524(99)00121-2 45 Mata, T M., Martins, A A., & Caetano, Nidia S (2010) Microalgae for biodiesel production and other applications: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(1), 217–232 https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.07.020 Mayo, A W (1997) Effects of temperature and pH on the kinetic growth of unialga Chlorella vulgaris cultures containing bacteria Water Environment Research, 69(1), 64– 72 https://doi.org/10.2175/106143097X125191 Mayo, A W., & Noike, T (1996) Effects of temperature and pH on the growth of heterotrophic bacteria in waste stabilization ponds Water Research, 30(2), 447–455 https://doi.org/10.1016/0043-1354(95)00150-6 Monod (1949) The Growth of Bacterial Cultures 25 Novak, J T., & Brune, D E (1985) Inorganic carbon limited growth kinetics of some freshwater algae Water Research, 19(2), 215–225 https://doi.org/10.1016/00431354(85)90203-9 Ono, E., & Cuello, J L (n.d.) Selection of optimal microalgae species for CO2 sequestration Packer, A., Li, Y., Andersen, T., Hu, Q., Kuang, Y., & Sommerfeld, M (2011) Growth and neutral lipid synthesis in green microalgae: A mathematical model Bioresource Technology, 102(1), 111–117 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.06.029 Pachiappan, P., Prasath, B B., Perumal, S., Ananth, S., Shenbaga Devi, A., Kumar, S D., & Jeyanthi, S (2015) Isolation and Culture of Microalgae In S Perumal, T A.R., & P Pachiappan (Eds.), Advances in Marine and Brackishwater Aquaculture (pp 1–15) Springer India https://doi.org/10.1007/978-81-322-2271-2_1 Qiang, H., Zarmi, Y., & Richmond, A (1998) Combined effects of light intensity, lightpath and culture density on output rate of Spirulina platensis (Cyanobacteria) European Journal of Phycology, 33(2), 165–171 https://doi.org/10.1080/09670269810001736663 Radmann, E M., Reinehr, C O., & Costa, J A V (2007) Optimization of the repeated batch cultivation of microalga Spirulina platensis in open raceway ponds Aquaculture, 265(1–4), 118–126 https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2007.02.001 Rajak, U., & Verma, T N (2018) Spirulina microalgae biodiesel – A novel renewable alternative energy source for compression ignition engine Journal of Cleaner Production, 201, 343–357 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.057 46 Redfield, A C (1963) The influence of organisms on the composition of seawater The Sea, 2, 26–77 Reichert, C C., Reinehr, C O., & Costa, J a V (2006) Semicontinuous cultivation of the cyanobacterium Spirulina platensis in a closed photobioreactor Brazilian Journal of Chemical Engineering, 23(1), 23–28 https://doi.org/10.1590/S0104- 66322006000100003 Reinehr, C O., & Costa, J A V (2006) Repeated batch cultivation of the microalga Spirulina platensis World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22(9), 937–943 https://doi.org/10.1007/s11274-006-9138-0 Renaud, S M., Thinh, L.-V., Lambrinidis, G., & Parry, D L (2002) Effect of temperature on growth, chemical composition and fatty acid composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures Aquaculture, 211(1), 195–214 https://doi.org/10.1016/S0044-8486(01)00875-4 S, H., M, T., & S, T (1997) Effect of temperature on change in cell diameter of Chlorella sp UK 001 in photoautotrophic culture KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU, 23(2), 200–207 Saito, M A., Goepfert, T J., & Ritt, J T (2008) Some thoughts on the concept of colimitation: Three definitions and the importance of bioavailability Limnology and Oceanography, 53(1), 276–290 https://doi.org/10.4319/lo.2008.53.1.0276 Sakai, N., Sakamoto, Y., Kishimoto, N., Chihara, M., & Karube, I (1995) Chlorella strains from hot springs tolerant to high temperature and high CO2 Energy Conversion and Management, 36(6), 693–696 https://doi.org/10.1016/0196-8904(95)00100-R Sánchez, M., Bernal-Castillo, J., Rozo, C., & Rodríguez, I (2003) SPIRULINA (ARTHROSPIRA): AN EDIBLE MICROORGANISM: A REVIEW Universitas Scientiarum, 8(1), 7–24 Schnackenberg, J., Ikemoto, H., & Miyachi, S (1996) Photosynthesis and hydrogen evolution under stress conditions in a CO2-tolerant marine green alga, Chlorococcum littorale Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 34(1), 59–62 https://doi.org/10.1016/1011-1344(95)07270-5 Shahidi, F., Rajapakse, N., & Kim, S.-K (2007) Production of Bioactive Chitosan Oligosaccharides and Their Potential Use as Nutraceuticals In F Shahidi & C Barrow 47 (Eds.), Marine Nutraceuticals and Functional Foods (Vol 20071256, pp 183–196) CRC Press https://doi.org/10.1201/9781420015812.ch7 Shi, X., Wu, Z., & Chen, F (2006) Kinetic modeling of lutein production by heterotrophic Chlorella at various pH and temperatures Molecular Nutrition & Food Research, 50(8), 763–768 https://doi.org/10.1002/mnfr.200600037 Shiomi, N., & Waisundara, V (2017) Superfood and Functional Food: The Development of Superfoods and Their Roles as Medicine BoD – Books on Demand Shuichi, A (1997) Assessment of Growth Yield of a Blue—Green Alga, Spirulina platensis, in Axenic and Continuous Culture | Microbiology Society https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/00221287-102-1179 Slegers, P M., van Beveren, P J M., Wijffels, R H., van Straten, G., & van Boxtel, A J B (2013) Scenario analysis of large scale algae production in tubular photobioreactors Applied Energy, 105, 395–406 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.12.068 Smith, R E H., Cavaletto, J F., Eadie, B J., & Gardner, W S (1993) Growth and lipid composition of high Arctic ice algae during the spring bloom at Resolute, Northwest Territories, Canada Marine Ecology Progress Series, 97(1), 19–29 JSTOR Soetaert, K., & Petzoldt, T (2010) Inverse Modelling, Sensitivity and Monte Carlo Analysis in R Using Package FME Journal of Statistical Software, 33(3) https://doi.org/10.18637/jss.v033.i03 Sommer, U (1991) A Comparison of the Droop and the Monod Models of Nutrient Limited Growth Applied to Natural Populations of Phytoplankton Functional Ecology, 5(4), 535 https://doi.org/10.2307/2389636 Steele, J H., & Henderson, E W (1981) A Simple Plankton Model The American Naturalist, 117(5), 676–691 https://doi.org/10.1086/283752 Sterner, R W., & Grover, J P (1998) Algal growth in warm temperate reservoirs: Kinetic examination of nitrogen, temperature, light, and other nutrients Water Research, 32(12), 3539–3548 https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00165-1 Stockenreiter, M., Haupt, F., Graber, A.-K., Seppälä, J., Spilling, K., Tamminen, T., & Stibor, H (2013) Functional group richness: Implications of biodiversity for light use and lipid yield in microalgae https://doi.org/10.1111/jpy.12092 48 Journal of Phycology, n/a-n/a Tjahjono, A E., Hayama, Y., Kakizono, T., Terada, Y., Nishio, N., & Nagai, S (1994) Hyper-accumulation of astaxanthin in a green algaHaematococcus pluvialis at elevated temperatures Biotechnology Letters, 16(2), 133–138 https://doi.org/10.1007/BF01021659 Wang, B., Li, Y., Wu, N., & Lan, C Q (2008) CO2 bio-mitigation using microalgae Applied Microbiology and Biotechnology, 79(5), 707–718 https://doi.org/10.1007/s00253-008-1518-y Wu, X., & Merchuk, J C (2001) A model integrating fluid dynamics in photosynthesis and photoinhibition processes Chemical Engineering Science, 56(11), 3527–3538 https://doi.org/10.1016/S0009-2509(01)00048-3 Wu, Y.-H., Li, X., Yu, Y., Hu, H.-Y., Zhang, T.-Y., & Li, F.-M (2013) An integrated microalgal growth model and its application to optimize the biomass production of Scenedesmus sp LX1 in open pond under the nutrient level of domestic secondary effluent Bioresource Technology, 144, 445–451 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.06.065 You, T., & Barnett, S M (2004) Effect of light quality on production of extracellular polysaccharides and growth rate of Porphyridium cruentum Biochemical Engineering Journal, 19(3), 251–258 https://doi.org/10.1016/j.bej.2004.02.004 Yuan, S., Zhou, X., Chen, R., & Song, B (2014) Study on modelling microalgae growth in nitrogen-limited culture system for estimating biomass productivity Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34, 525–535 https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.03.032 Zhang, X.-W., Zhang, Y.-M., & Chen, F (1998) Kinetic models for phycocyanin production by high cell density mixotrophic culture of the microalga Spirulina platensis Journal of Industrial Microbiology and https://doi.org/10.1038/sj.jim.2900581 49 Biotechnology, 21(6), 283–288 PHỤ LỤC Phụ lục Tham số mơ hình Tham số Kí hiệu Đơn vị Giá trị lựa chọn Tốc độ sinh trƣởng tối đa max.sinhtruong /ngày Mật độ vi tảo tối đa lít Matdo.toida g/l 0.7 Nồng độ Nito bán bão hòa KsN molN/l 20 x 10-2 Độ sâu cột nƣớc z m Tùy chỉnh Tham số điều chỉnh đƣờng cong ảnh hƣởng ánh sáng Ke1 - 0.6 Ke2 - 0.032 Cƣờng độ ánh sáng bão hòa Is W/m2 110 Nhiệt độ chết vi tảo Tlet o 45 Nhiệt độ tối ƣu vi tảo Topt o 30 Tham số điều chỉnh đƣờng cong nhiệt độ beta Lƣợng N tiêu thụ để tạo đơn vị khối lƣợng vi tảo p.BIO.NIT molN/g 0.00512 Hệ số suy giảm chất lƣợng nƣớc r.chatluongnuoc - 0.9 Tốc độ tử vong tocdo.tuvong /ngày 0.01 Tốc độ phân giải tocdo.phangiai /ngày 0.01 Hệ số giới hạn chất thải gioihan.taochet - 0.1 C C  1.85 Tham khảo https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032118306129 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211926415300783 https://www.researchgate.net/publication/329342320_Model_development_for_the_grow th_of_microalgae_A_review https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4906919 Bello, M., Ranganathan, P., & Brennan, F (2017) Dynamic modelling of microalgae cultivation process in high rate algal wastewater pond Algal Research, 24, 457-466 del Rio-Chanona, E A., Zhang, D., Xie, Y., Manirafasha, E., & Jing, K (2015) Dynamic simulation and optimization for Arthrospira platensis growth and C-phycocyanin production Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(43), 10606-10614 https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-018-1275-9 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2015.00041/full ... lĩnh vực mẻ Vi? ??t Nam Do đó, tơi đề xuất thực đề tài: ? ?Xây dựng mơ hình dự báo xuất vi tảo? ?? MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Xây dựng đƣợc mơ hình sinh trƣởng vi tảo có khả ứng dụng để dự đoán suất vi tảo Ý NGHĨA... hợp yếu tố bên bên đến tốc độ tăng trƣởng tảo Nghiên cứu đƣợc tiến hành nhằm xây dựng mô hình sinh trƣởng vi tảo Kết nghiên cứu cho thấy, mơ hình đƣợc xây dựng hiệu chỉnh với đối tƣợng quan tâm... qua đợt thu hoạch 38 vii TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƢỜNG TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài Họ tên sinh vi? ?n Mã SV Xây dựng mô hình dự báo suất vi tảo Trần Thanh Hùng 315043161119