Ở Việt Nam, tảo nói chung và vi tảo nói riêng đã được nuôi trồng ở một số nơi để làm thực phẩm cho người và động vật nuôi, đặc biệt là trong NTTS. Chẳng hạn như tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ những năm 1970. Đến nay, quy trình công nghệ đơn giản để nuôi Spirulina đã được áp dụng thành công trên quy mô 5000 m2 tại tỉnh Bình Thuận tận dụng nguồn nước khoáng Vĩnh Hảo có chứa hàm lượng sodium bicarbonat cao, nhờ đó giảm giá thành môi trường nuôi một cách đáng kể (Nguyễn Hữu Thước, 1988; Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999; Đặng Đình Kim và cs., 1994 a,b). Một số nơi ở Bến Tre, Đồng Nai, Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh… cũng đã và đang nuôi trồng Spirulina ở các quy mô khác nhau. Một số công trình nghiên cứu về Spirulina đã được tiến hành và công bố, như nghiên cứu về hàm lượng các chất dinh dưỡng trong tảo này (Đặng Đình Kim, 2002); nghiên cứu khả năng chống chịu muối nhằm tận dụng nguồn nước biển, nước lợ để sản xuất loài tảo này trong tương lai (Đặng Đình Kim, 2002; Dương Trọng Hiền, 1999); nghiên cứu nuôi trồng Spirulina trên cơ sở tận dụng các nguồn nước khoáng ở các tỉnh phía Bắc cũng đã được Hoàng Sỹ Nam và Đặng Diễm Hồng (2008) công bố; các nghiên cứu nuôi trồng tảo này trên các loại nước thải khác nhau theo định hướng sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp như chất dẻo sinh học (bioplastic) (Đặng Diễm Hồng và cs., 2007a, Ngô Hoài Thu và cs., 2007) v.v…
Ngoài Spirulina, một số loài vi tảo biển khác cũng đã và đang được nuôi trồng và nghiên cứu như Chlorella (Đặng Diễm Hồng và cs., 1996a, Nguyễn Tiến Cư và cs., 1997), Dunaliella (Đặng Đình Kim và cs., 1995; Đặng Diễm Hồng và cs., 1996b, 1998) để thu sinh khối giàu vitamin, sắc tố và carotenoid. Tuy nhiên,
nhìn chung nuôi trồng tảo ở nước ta vẫn còn nhỏ lẻ, chưa có quy mô công nghiệp, ngoại trừ ở công ty Vĩnh Hảo (Bình Thuận).
Riêng đối với ngành NTTS, có lẽ đây là lĩnh vực mà vi tảo được nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn cả ở Việt Nam. Vi tảo là nguồn thức ăn tươi sống không thể thiếu được trong ngành NTTS. Vì vậy, hầu hết các trại NTTS hiện nay đều nuôi trồng các vi tảo biển giàu dinh dưỡng để chủ động cung cấp nguồn thức ăn cho các đối tượng thủy sản ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Quy mô nuôi trồng vi tảo biển phổ biến ở các trang trại NTTS ở Việt Nam thường từ 1-10 m3. Viện Nghiên cứu NTTS II đã sử dụng thành công một số loài vi tảo như Tetraselmis chui,
Chlorella sp., Nannonchloropsis oculata, Platymonas sp., Isochrysis galbana trong “quy trình nuôi nước xanh” để ương nuôi ấu trùng cá biển từ những năm 2000 (Đặng Tố Vân Cầm, 2007). Đề tài cấp Bộ NN&PTNT “Nghiên cứu xây dựng tập đoàn giống vi tảo biển quang tự dưỡng, dị dưỡng của Việt Nam và nuôi sinh khối một số loài tảo dị dưỡng làm thức ăn trong nuôi trồng thuỷ sản” do TS. Đặng Diễm Hồng (Viện Công nghệ Sinh học) làm chủ nhiệm năm 2008-2010 đã đem lại những kết quả đáng kể trong việc chủ động cung cấp các giống tảo có giá trị dinh dưỡng cao, có nguồn gốc ở Việt Nam, thích nghi với điều kiện khí hậu của Việt Nam để cung cấp cho một số trại NTTS.
Từ năm 2005, Schizochytrium là loại vi tảo biển dị dưỡng mới giàu lipid, đặc biệt là các acid béo không bão hòa đa nối đôi như DHA, n-6DPA đã được phân lập từ các vùng biển khác nhau của Việt Nam và nuôi trồng thành công tại phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Hoàng Lan Anh và cs., 2005; Nguyễn Đình Hưng và cs., 2007; Đặng Diễm Hồng và cs., 2008). Các nghiên cứu về tối ưu hoá điều kiện nuôi trồng các loài
Labyrinthula (Hoàng Minh Hiền và cs., 2006), Schizochytrium (Hoàng Lan Anh và cs., 2008; Đặng Diễm Hồng và cs., 2007b, 2008) cũng đã được tiến hành. Một tập đoàn giống trên 80 chủng Labyrinthula và Schizochytrium phân lập được từ các vùng biển phía Bắc Việt Nam đã được xây dựng tại Phòng Công nghệ Tảo, Viện CNSH, Viện KH&CN Việt Nam.
Tuy nhiên, nhìn chung từ trước đến nay ở Việt Nam, sinh khối tảo mới chỉ được sử dụng chủ yếu để làm thực phẩm và dược phẩm. Vai trò của tảo trong lĩnh vực NLSH vẫn chưa được phát huy, hầu như mới chỉ có các nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong khi đó ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có các nước ở Đông Nam Á, tảo đã được khai thác theo hướng NLSH. Mặc dù các nhà nghiên cứu ở Việt Nam đã nhận thấy được tiềm năng to lớn của nguồn nguyên liệu tảo biển trong lĩnh vực NLSH, song các nghiên cứu sử dụng tảo để sản xuất năng lượng ở Việt Nam vẫn còn nhỏ lẻ, manh mún, việc đầu tư trang thiết bị cho nuôi trồng ở quy mô lớn vẫn chưa đồng bộ nên tiềm năng của loại nguyên liệu tái tạo này vẫn chưa được khai thác đúng mức.
Trước tình hình đó, trong năm 2009, Đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ nuôi trồng và sản xuất vi tảo làm nguyên liệu cho sản xuất NLSH” đã được phê duyệt. Đề tài này kéo dài trong 3 năm, từ 2009-2011, do Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam chủ trì. Cho đến nay, Đề tài đã và đang thực hiện các nội dung nghiên cứu như sau:
Sàng lọc các chủng/loài vi tảo (cả nước mặn và nước ngọt) trong tập đoàn giống của Việt Nam có hàm lượng carbonhydrate cao (làm nguyên liệu sản xuất ethanol) hoặc giàu lipid và có thành phần acid béo phù hợp (làm nguyên liệu sản xuất biodiesel). Kết quả sàng lọc đã cho thấy một số loài thuộc chi
Tetraselmis, Nannochloropsis, Chlorella và một số loài vi tảo dị dưỡng khác có tiềm năng để trở thành nguồn nguyên liệu cho sản xuất NLSH ở Việt Nam.
Nuôi trồng thu sinh khối một số loài tảo lựa chọn được trên qui mô lớn cả ở các hệ thống bể hở và hệ thống bioreactor kín.
Nghiên cứu giảm giá thành sản xuất sinh khối thông qua tối ưu hóa các quá trình nuôi trồng, thu hoạch sinh khối, nhằm tạo ra nguyên liệu từ vi tảo có giá cạnh tranh so với các loại nguyên liệu khác.
Kết hợp sản xuất sinh khối và xử lý nước thải từ các làng nghề truyền thống hoặc hấp thụ khí thải CO2 từ các nhà máy điện. Tối ưu hóa quá trình kết hợp này vừa giảm giá thành sinh khối vừa giải quyết vấn đề bảo vệ môi trường. Sử dụng các sản phẩm được loại ra trong quá trình sản xuất biodiesel (như grycerol) làm nguồn carbon để nuôi trồng các loài vi tảo giàu dinh dưỡng khác làm thức ăn cho động vật nuôi.
Hoàn thiện qui trình tách chiết dầu tảo từ sinh khối tảo, sau đó thành biodiesel. Thành phần acid béo ứng với mỗi loài vi tảo thường khác nhau, dẫn đến qui trình chuyển hóa và chất lượng biodiesel ứng với từng loại sinh khối cũng khác nhau. Tối ưu hóa qui trình chuyển hóa cũng là yêu cầu để giảm giá thành biodiesel và nâng cao chất lượng của nhiên liệu từ tảo.
Trong bối cảnh như đã trình bày trên đây, để có thể góp phần nghiên cứu sử dụng sinh khối tảo giàu lipid làm nguyên liệu sản xuất NLSH, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu sàng lọc các loài vi tảo biển quang tự dưỡng có hàm lượng lipid cao, thành phần acid béo phù hợp sử dụng làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học” với mục đích chọn ra được một số loài vi tảo biển của Việt Nam có
tiềm năng, từ đó làm cơ sở cho việc nghiên cứu nuôi trồng trên qui mô lớn thu sinh khối để sản xuất biodiesel trong điều kiện của Việt Nam.
CHƢƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU