NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM NUÔI VI TẢO BIỂN (Nannochloropsis oculata) BẰNG HỆ THỐNG QUANG SINH MÀNG KÉP (TL-PBR)

Abstract

In this study, twin - layer photobioreactor system was constructed for marine microalgae cultivation using the materials such as steel frame, acrylic glass, kraft paper and glass fiber nonwoven for algae attachment that needs to be durable, inexpensive, widely available, and non-toxic, material which can enhance biofilm yield should be preferred. However, cultivating microalgal biofilms requires the development of a purposefully designed cultivation system, especially due to interactions between cells and surface, persistent gradients in the biomass and the effects of flow, which play a critical role for biofilm productivity. Small-scale (1.2 m²) twin-layer photobioreactor systems arranged at an angle of 20^o were successfully designed, assembled, and operated. Studies were conducted effect of four subtrates layers (80, 120, 160, 200 gsm) ofchamber on biomassefficiency of N. oculata. In addition the most suitables train of N. oculata VNPT and N. oculata NIES were tested to assess system stability on the growth rate and biomass. Mass cultivation ofN. oculata with f/2 medium was used as nutrient supply, continuously aeration, salinity was maintained at 28-30‰ and pH 7.5-8.0 was successfully controlled. In twin-layer photobioreactor system with the most appropriate subtrates layersof 160 gsm and 200 gsm, growth rates in grams dry weight per square meter growth area were determinedto be 0.112 and 0.109 g m^-2 d^-1 respectively, after 12 days of cultivation. The most suitable strain of microalgae was N. oculata NIES, withthe average final dry biomass yield of N. oculata NIES was 1.725±0.033 gm^-2. Twin-layer photobioreactor system provides remarkable advantages compared with traditional suspended cultivation, such as in term of water, energy, and cultivation timesaving.

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, hệ thống quang sinh màng kép được thiết kế cho nuôi sinh khối tảo N. oculata sử dụng các vật liệu dễ kiếm và phù hợp với điều kiện ở Việt Nam. Để đánh giá khả năng nuôi sinh khối tảo trong hệ thống quang sinh màng kép (TL-PBR), 4 loại lớp nền (80, 120, 160, 200 gsm) của buồng nuôi trong hệ thống được thử nghiệm để cố định nuôi sinh khối tảo Nannochloropsis oculata nhằm tìm ra chất lớp nền  phù hợp cho sinh trưởng và phát triển của tảo. Bên cạnh đó, việc sử dụng hệ thống quang sinh màng kép để nuôi với các chủng tảo khác nhau (N. oculata VNPT và N. oculata NIES) nhằm lựa chọn chủng tảo phù hợp và đánh giá sự ổn định của hệ thống nuôi tảo. Tảo N. oculata được nuôi trong hệ thống quang sinh màng kép với môi trường dinh dưỡng f/2, độ mặn 28-30‰, sục khí liên tục và điều chỉnh pH 7,5-8,0. Các điều kiện về cường độ chiếu sáng 250-300 μmol photonm^-2s^-1, nhiệt độ 25-26^oC được kiểm soát phù hợp cho nuôi sinh khối tảo N. oculata. Hệ thống màng kép được thiết kế với quy mô 1,2 m² màng, lắp đặt theo phương nghiêng 20^o và vận hành nuôi với loài tảo N. oculata. Kết quả nghiên cứu ở lớp chất nền 160 gsm và 200 gsm phù hợp để cố định nuôi tảo N. oculata, sinh khối khô đạt 0,112 gm^-2 ngày^-1 và 0,109 g m^-2 ngày^-1 (p > 0,05). Kết quả đánh giá, lựa chọn chủng tảo N. oculata nuôi trên hệ thống màng kép cho thấy, chủng tảo N. oculata NIES cho sinh khối khô cao hơn đạt 1,725±0,033 gm^-2 so với chủng tảo N. oculata VNPT đạt sinh khối khô 1,575±0,012 gm^-2 (p< 0,05) sau 12 ngày nuôi trên hệ thống TL-PBR. Việc ứng dụng hệ thống quang sinh màng kép để nuôi sinh khối tảo N. oculata sẽ là giải pháp thay thế cho hiệu quả cao, giảm chi phí vận hành so với các mô hình truyền thống và có nhiều triển vọng ứng dụng mở rộng quy mô sản xuất.