Vi tảo là loài thực vật phù du (Phytoplankoton) có kích thước từ 1-5 µm, sinh trưởng bằng quang tự dưỡng, dị dưỡng hoặc cả hai cách. Nhiều loài vi tảo đã được nuôi trồng để tạo nguồn thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón hữu cơ hay chiết xuất những chất có giá trị cao (các sắc tố tự nhiên, chất chống oxy hóa, protein, lipid, vitamin và vi khoáng,…) để sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm bổ sung,…Vi tảo chứa đến 30% lipid nên cũng được kỳ vọng là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học (biofuel, biodiesel, ethanol, alcohol, gas).
Tại Việt Nam, các kỹ thuật nuôi vi tảo tuy đã phát triển hơn 15 năm, nhưng chủ yếu là dùng hệ thống quang sinh học dạng kín, theo hướng dùng vi tảo làm thức ăn cho thủy sản. Do vậy, khó đáp ứng nhu cầu làm thực phẩm chức năng vì vấn đề an toàn thực phẩm.
Để đổi mới công nghệ nuôi cấy vi tảo, nhóm nhà khoa học tại Đại học Nguyễn Tất Thành đã nghiên cứu và phát triển
hệ thống nuôi cấy vi tảo hai lớp màng “made in Vietnam”, có nguồn gốc từ kỹ thuật nuôi vi tảo cố định trên hệ thống nuôi cấy hai lớp màng (Twin–layer porous substrate photobioreactor) do GS. Michael Melkonian (Đại học Cologne, Đức) sáng tạo và chuyển giao cho Đại học Nguyễn Tất Thành.
Mô hình kỹ thuật nuôi vi tảo cố định trên hệ thống nuôi cấy hai lớp màng
Hệ thống có đặc điểm nổi trội là vi tảo được cố định trên bề mặt vật liệu nuôi, còn trong các phương pháp khác, vi tảo di chuyển theo dòng nước hoặc bám trên thành ống nuôi. Mỗi phiến nuôi tảo có diện tích khoảng 0,05-1m2, có thể kết hợp nhiều phiến thành từng module (khoảng 2m2), khi nuôi trồng quy mô lớn.
Cụ thể, lớp màng thứ nhất là lớp nền, có tác dụng làm giá đỡ và cung cấp chất dinh dưỡng theo chiều trọng lực (hướng từ trên xuống dưới). Lớp thứ hai là phiến chất rắn cho vi tảo bám. Trong quá trình di chuyển, chất dinh dưỡng từ màng thứ nhất thẩm thấu ngang qua màng thứ hai để tảo hấp thu. Ở mô hình nuôi này, vi tảo tập trung hoàn toàn ở bề mặt nên hấp thu ánh sáng mặt trời tốt nhất.
Vì vi tảo được cố định trên bề mặt nên dễ dàng thu hoạch tảo bằng những phương pháp đơn giản như dùng chổi quét, giảm được công đoạn quay ly tâm khá tốn kém (ít tốn điện hơn), khi nuôi trồng quy mô lớn.
Hệ thống nuôi cấy vi tảo hai lớp màng “made in Vietnam”
Hơn nữa, năng suất của hệ thống cao hơn rất nhiều so với các phương pháp cũ. Ví dụ, lượng vi tảo khô thu được từ hệ thống nuôi cấy hai lớp màng khoảng 150-300g trong 1 lít môi trường (môi trường: bao gồm nước và các khoáng chất cần thiết cho vi tảo), còn nuôi trong các phương pháp nuôi khác là 2-6 g trong 1 lít môi trường (hệ thống kín như nuôi trong ống hoặc bịch), vi tảo được nuôi trong các bể hở cho năng suất thấp nhất chỉ đạt 0,35-0,5g trong 1 lít môi trường.
Tỷ lệ nuôi sống tảo bằng hệ thống nuôi cấy vi tảo hai lớp màng đạt 90% trở lên, có thể nuôi sống hầu hết các loại tảo hiện có.
Hiện nay, ngoài việc bố trí giá đỡ nghiêng 150 so với phương thẳng đứng của phiên bản gốc, nhóm nhà khoa học tại Đại học Nguyễn Tất Thành còn nghiên cứu thực nghiệm dùng đèn LED có bước sóng và độ sáng phù hợp (thay cho đèn natri cao áp) để tăng tỷ lệ sống cho vi tảo, đồng thời phát triển thêm chế độ tự động bổ sung các chỉ số dinh dưỡng theo từng loại tảo, tạo điều kiện cho vi tảo phát triển tốt nhất.
Hoàng Kim