L I^ T EK VN { Roc het ềì GE Heolthcore B i^ med ỉc
TRONG SẢN XUẤT NƯỚC MẮM
14. 16:00 16 :15 Phan Công Hoàng, Lê Bảo & Hoàng Tùng
TRONG SẢN XUẤT NƯỚC MẮM
TẬN THU NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI HỮU c ơ QUA PHÂN HỦY KỴ KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN NƯỚC MẶN
Nguyễn Thu Hoài1, Dương Chí Công2, Đinh Thúy Hằng2
1 Trung tâm nhiệt đới Việt - Nga, Bộ Quốc Phòng
2Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học - Đại học Quốc gia Hà Nội
TÓM TÁT
() nhiễm hừu cơ đọc bờ biển Việt Nam đang trở thành mối quan tâm của các nhà khoa học trong nhiều ITnh vực. Lên men kỵ khí sinh methane là công nghệ được áp dụng để xừ lý các nguồn thải có hàm lượng hữu cơ cao một cách hiệu quả nhất, ở Việt Nam hiện nay, công nglhệ nàv chưa được thừ nghiệm với các nguồn cơ chất đa dạng và cũng chưa dược vận hành ở điều kiện nước mặn, nơi quá trình phân hủy thường không đạt hiệu quà cao._Trong nghiên cứu này, quá trình lèn men kỵ khí được thiết lập ờ dạng mô hình, sử dụng tàơ Ulva sp. kết hợp với các nguồn thài hữu cơ khác như bùn đầm tôm và chất thài chăn nuôi làm cơ chất. Các mô hình được vận hành ở điều kiện nước mặn, sử dụng nước biển từ Nha Trang (26 %o) và Cát Bà (17 %o). Ket quà cho thấy lên men kỵ khí diễn ra tích cực ở môi trường có hàm lượng muối 17 %0. Quá trình phân hủy đạt hiệu suất cao hơn khi có mặt các nguồn thải hữu cơ cao bèn cạnh tảo Ulva sp. Sau 60 ngày vận hành mô hình, trên 60% COD đã bị loại và sau 90 ngày thì COD đã gần như dược loại hoàn toàn (dạt trên 9K%). Dể ức chế sự cạnh tranh cùa vi khuẩn khử sulfate, Na-molybdate (1 mM) đà được bồ sung vào mô hình và làm tăng tỳ lệ methíine trong tổng thể tích khí tạo ra từ 51.8% lèn mức 81,8%. Phân tích thành phần methanogen trong các mô hình bàng phương pháp PCR-DGGE gen 16S rDNA cho thấy Melhanosarcina spp. đóng vai trò chù đạo cho quá trình sinh methane ở đây. Kết quà thu được là những thông tin cần thiết cho phát triển công nghệ biogas để xử lý chất thải hữu cơ nhàm tận thu năng lượng, góp phần giài quyết vấn đề ô nhiễm cho các vùng ven biền và hái đào.
Từ khóa: rong biển Ulva sp., phân húy kỵ khí, biogas, methanogen, Methanosarcina sp
MỞĐẢU
Phân hủy kỵ khí chất hữu cơ là quá trình chuyển hóa sinh học tạo sản phẩm cuối cùng là methane vá CƠ2. Do có nhiều
điểm ưu thế so với phân hủy hiếu khí như (i) ít tạo sinh khối phụ, (ii) không có nhu cầu sử dụng năng lượng cho quá trình cáp oxy và (iii) tận thu được năng lượng từ chất thải hũ’u cơ dưới dạng khí nhiên liệu methane, phân hủy kỵ khí là công nghệ được lựa chọn số một cho mục đích xử lý ô nhiễm hữu cơ (Lettinga, 1995). Nếu như trước kia công nghệ biogas được vận hành với các nguồn thải chủ yếu từ nông nghiệp như thực vật, chất thải chăn nuôi thì hiện nay công nghệ náy đã phát triển ứng dụng nhiều nguồn thải khác như rác thái đô thị, bùn cống hay bùn cặn từ các hệ thống xử lý nước thai (Lettinga, 1995).
Gần đây rong biển hay bùn nạo vét từ các hồ nuôi thủy sản là những nguồn hữu cơ mới được đưa vào làm nguyên liệu
cho phân hủy kỵ khi sinh biogas (Bruhn etal., 2011; Matsui e/a/.2010; Nkemka, Murto, 2010). Ulva spp. là loại rong biển
phổ biến, có khả năng sinh trường tốt và chứa hàm lượng cacbohydrat cao (Bruhn et al. 2011). Loại rong nảy phát triển
mậtìh ở những vùng biển ô nhiễm chất hữu cơ và nitơ, được ứng dụng trong việc loại nitơ trong nước thải từ công
nghiệp nuôi trồng thủy sản (Dang et al., 2012; Matsui et a i, 2010). Đứng trước tình hình biến đổi khí hậu và chiến lược phát triển năng lượng tái tạo mang tính toàn cầu, mối quan tâm về sử dụng tảo biển, trong đó các loài Ulva spp. lá một
đối tượng chính làm nguồn nguyên liệu sản xuất năng lượng sạch lại trở nên cấp thiết (Bruhn et ai., 2011).
Nhiều nước trên thế giới như Mỹ, úc, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản đã nghiên cứu phát triển công nghệ lên men kỵ khí để
khai thác nguồn năng lượng từ tảo biển (Matsui et al., 2010; Knemka, Murto, 2010). So với ờ điêu kiện nước ngọt, trong
môi trường nước biển quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra với tốc độ thấp hơn đáng kể (Matsui et al., 2010). Bẽn cạnh sự
ức chế của nồng độ muối cao, quá trình sinh methane trong môi trường biển còn bị cạnh tranh bởi quả trình khử sulfate, dẫn đến sản phẩm cuối cùng là H2S thay vì methane (Peu et a i, 2011; Chen et al., 2007). Để tránh các ảnh hường ức chế nêu trên, nhiều hệ thống biogas sử dụng rong biển làm nguồn cơ chất đã vận hành với điều kiện bổ sung nước ngọt tới độ ấm cần thiết (Bruhn et al., 2011; Matsui etal., 2010).
ở Việt Nam, theo chương trình phát triển biogas cho ngành chản nuôi do chính phù Hà Lan trợ giúp, công nghệ biogas đã thành cõng ở nhiều địa phương xử lý và tận thu năng lượng từ chất thải chăn nuôi (www.biogas.org.vn). Tuy nhiên, chương trình này mới chỉ dừng ở quy trình lên men kỵ khí với nguồn thải chăn nuôi và phế thải nông nghiệp trong điều kiện nước ngọt. Các hệ thống phân hủy kỵ khí ờ điều kiện nước biển còn hoạt động rất kém và chưa có biện pháp khắc phục. Bên cạnh đó, rong biển dại như nguồn hữu cơ nạp vào bể kỵ khí cũng chưa được nghiên cứu. Dọ vậyi trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện thử nghiệm lên men sinh methane với rong biển làm nguồn cơ chât trong môi trường nước mặn nhằm tìm hiểu khả năng công nghệ ờ điều kiện đặc biệt này. Bên cạnh đó, các nhóm methanogen đóng vai trò chính trong quá trình phân hủy kỵ khí ờ điều kiện đặc biệt này cũng được xác định để làm cơ sở cho việc xây dựng các biện pháp hỗ trợ phù hợp.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPLàm giàu và phân lập methanogen