Chuyển giao quy trình nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống

Quy trình nuôi trồng vận hành tự động, không chiếm nhiều diện tích nuôi trồng, có thể tận dụng ban công, sân thượng hoặc nóc nhà cao tầng để bố trí hệ thống.
Thực trạng sản xuất
Tảo Spirulina Platensis từ lâu đã được biết là rất hữu ích với vấn đề dinh dưỡng cho con người và sinh thái môi trường. Từ năm 1977, nhiều cơ sở trong nước đã nuôi loại tảo này bằng hình thức bể hở với nguyên liệu là cát lồi.
 
Nuôi tảo bằng bể hở có thể thực hiện được ngay, nhưng tốn nhiều diện tích và kết quả nuôi phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Không chỉ vậy, quy trình nuôi trồng hở sẽ khiến tảo dễ bị nhiễm tạp từ nhiều loại vi sinh vật có trong tự nhiên hoặc do ô nhiễm không khí, ảnh hưởng chất lượng tảo, và năng suất thấp. Do vậy, một số cơ sở nuôi trồng đã chuyển qua hình thức bể bán kín (dạng nhà kính). Tuy mô hình này tránh được mưa, giảm tạp nhiễm từ không khí, nhưng vẫn tốn diện tích đất, đồng thời, chi phí xây dựng lên đến khoảng 10 tỷ/ha.
 
Vì thế, để nuôi trồng tảo Spirulina Platensis, biện pháp tối ưu là sử dụng bể kín bằng Bioreactor, không bị ảnh hưởng thời tiết và đỡ tạp nhiễm. Phương pháp này không chiếm nhiều diện tích, do có thể tận dụng ban công, sân thượng hoặc nóc nhà cao tầng (dạng bình), được treo thẳng đứng từng tấm (dạng tấm), hoặc tối ưu với hệ thống ống đặt nằm ngang - đặt thẳng đứng theo hàng (dạng ống quây tròn hoặc xếp song song). Không chỉ thế, quy trình nuôi tảo sử dụng chủ yếu là năng lượng mặt trời, và giảm phát thải khí nhà kính CO2: để sản xuất 1.000kg tảo tiêu thụ 450kg CO2 và tạo ra 1.200kg O2.
 
Quy trình nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống đã được triển khai chuyển giao và lắp đặt cho một số doanh nghiệp.
 
Hiện nay, Sàn Giao dịch Công nghệ Techport.vn (thuộc Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ – Sở KH&CN TP.HCM) đang tiếp tục đồng hành cùng nhà cung ứng trong hoạt động hỗ trợ kết nối, tư vấn chuyển giao công nghệ, thiết bị cho doanh nghiệp, tổ chức hoặc cá nhân có nhu cầu.
 
Quy trình sản xuất
Bước 1: Lắp đặt hệ thống nuôi trồng
Quy trình nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống chỉ được vận hành sau khi đã lắp đặt đầy đủ các thiết bị hoàn chỉnh (theo hướng dẫn triển khai của nhà cung ứng công nghệ). Hệ thống nuôi tảo gồm nhiều mô đun giống nhau được kết nối thành hệ thống. Sau đó tiến hành thử thủy lực toàn hệ thống để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn.
 
Bước 2: Nuôi nhân giống sản xuất
Chuẩn bị môi trường nuôi cấy theo môi trường Zarrouk (sau này có thể cải tiến môi trường theo nguồn cơ chất khác). Tảo giống được bảo quản và nhân giống từ phòng thí nghiệm đảm bảo chất lượng. Đo lường, kiểm soát các thông số nhiệt độ, pH ... thông qua hệ thống IoT, có thể điều hành từ xa thông qua điện thoại thông minh.
 
Để bắt đầu nuôi nhân giống sản xuất, tiến hành đưa môi trường Zarrouk và tảo giống từ phòng thí nghiệm vào hệ thống để nhân giống từng cấp độ. Duy trì các thông số công nghệ thích hợp: nhiệt độ trong khoảng 28-38oC, pH trong khoảng 8,5-9,5 ...
 
Quá trình nhân giống sản xuất và sản xuất được thực hiện ngay trong cùng một Bioreactor. Khi đạt các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết thì sẽ chuyển sang giai đoạn nuôi trồng sản xuất.
 
 
 
Bước 3: Vận hành sản xuất tảo
Trong giai đoạn này, ánh sáng mặt trời là yếu tố cực kỳ cần thiết cho quang tổng hợp sinh khối tảo. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết của mùa vụ, vùng miền việc duy trì các thông số công nghệ nhiệt độ, pH ... trong vùng tối ưu đối với tảo S. Platensis, và thu hoạch sản phẩm được bộ phận IoT đảm trách tự động và kết nối với máy tính kiểm soát trung tâm để người nuôi trồng theo dõi và thao tác xử lý khi cần thiết.
 
Khi không có nắng (ban đêm hay trời mưa), quang năng được cung cấp bằng hệ thống đèn chiếu (được điều chỉnh vùng bước sóng phù hợp với đặc điểm sinh lý của tảo Spirulina Platensis).
 
Trong giai đoạn nuôi cấy sản xuất có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng cần thiết như cacbon, nitơ… Tiến hành khuấy trộn bằng bơm tuần hoàn hoặc sục khí kết hợp cấp cơ chất dạng CO2, nhờ đó giảm được giá thành, kết hợp với bảo vệ môi trường.
 
Hệ thống nuôi trồng có thể lắp đặt tại các doanh nghiệp sản xuất có nguồn khí thải chứa khí nhà kính CO2 (nhà máy lên men rượu bia, khí biogas, nhà máy nhiệt điện, các lò nung (xi măng, gạch, gốm, sứ ...) lò sấy ... sẽ giảm giá thành cho sản phẩm tảo, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính cho các doanh nghiệp sản xuất nói trên.
 
Bước 4: Thu hoạch
Khi hàm lượng tảo nuôi đã đạt yêu cầu thu hoạch, tảo sẽ được tách ra từ Bioreactor bằng thiết bị cô đặc tích hợp. Qua hệ thống đường ống để đưa vào máy rửa và ly tâm khép kín đảm bảo sản phẩm không tạp nhiễm. Sau đó, tảo được đưa vào thiết bị phân ly để bảo quản để sử dụng trực tiếp dạng tảo tươi hay sấy khô và bảo quản, sử dụng dưới dạng chuỗi sản phẩm trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm.
 
Toàn bộ hệ thống khép kín, tích hợp, tự động nên đảm bảo sản xuất được sản phẩm sạch, với giá thành cạnh tranh nhờ sử dụng CO2 (từ công nghiệp dạng trực tiếp hay qua bình chứa CO2), sử dụng ít nhân công và quan trọng là sử dụng không nhiều diện tích đất cho công trình.
 
Các điều kiện triển khai
Người đầu tư, tùy theo mục tiêu, sản phẩm cần thu cần có đủ vốn, và tư duy rõ ràng đây là lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao, sản xuất sản phẩm và chuỗi sản phẩm giá trị.
 
Nhà cung ứng sẽ tư vấn, thiết kế hệ thống, chế tạo và lắp đặt hệ thống đúng theo yêu cầu của bên nhận chuyển giao công nghệ, tiến hành đào tạo và hướng dẫn các kỹ thuật vận hành hệ thống, kỹ thuật nuôi trồng và thu hoạch tảo.
 
Quá trình chế tạo, lắp đặt, hướng dẫn vận hành khi triển khai hoàn tất sau khoảng ba tháng. Các bên cùng theo dõi các số liệu, điều chỉnh thông số kỹ thuật cho phù hợp với điều kiện thực tiễn.
 
Ưu điểm của công nghệ
Hệ thống nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống là hệ thống tích hợp, vận hành tự động, đảm bảo các yêu cầu: cung cấp đủ quang năng cho tảo phát triển; thực hiện khuấy trộn, tuần hoàn môi trường nuôi cấy để tảo phát triển tốt; đo và giám sát được các thông số công nghệ như nhiệt độ, pH … tự động; có thể nối ghép thành hệ thống nhiều mô-đun tùy theo nhu cầu sản xuất.
 
Ngoài công dụng biến khí nhà kính CO2 thành nguồn nguyên vật liệu phục vụ sản xuất, làm thức ăn dinh dưỡng, việc nuôi trồng tảo Spirulinar Platensis còn được dùng để xử lý nước thải (phốt pho, kali), sau đó sử dụng tảo để sản xuất phân bón hoặc thức ăn chăn nuôi các sản phẩm có giá trị.
 
Toàn bộ hệ thống khép kín, tích hợp, tự động nên đảm bảo sản xuất được sản phẩm sạch, với giá thành cạnh tranh nhờ sử dụng CO2 (từ công nghiệp dạng trực tiếp hay qua bình chứa CO2), sử dụng ít nhân công và quan trọng là sử dụng không nhiều diện tích đất cho công trình.
 
Một ưu thế nữa của hệ thống này là có thể chế tạo nhiều dạng, với quy mô kích cỡ khác nhau để phù hợp với nhu cầu của những nhóm khách hàng khác nhau, từ hộ gia đình sản xuất nhỏ đến các doanh nghiệp sản xuất quy mô công nghiệp, tham gia vào quá trình chế biến chuỗi sản phẩm từ tảo cho đến thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm... phục vụ khách hàng trong và ngoài nước. Có thể kết hợp chuỗi sản xuất hữu cơ xanh cho hệ thống kinh tế tuần hoàn khi nuôi tảo để xử lý nước thải, hoặc dùng làm thức ăn nuôi thủy sản có giá trị cao như tôm hùm, hoặc gia cầm như gà Đông tảo.
 
Thông tin liên hệ chuyên gia:
1. Chuyên gia: Trịnh Văn Dũng
Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM
Địa chỉ: 268 Lý Thường Kiệt, P.14, Q.10, TP.HCM
Điện thoại: 091 866 41 37
E-mail: trinhdung@hcmut.edu.vn
 
2. Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ - Phòng Giao dịch Công nghệ
Địa chỉ: 79 Trương Định, P. Bến Thành, Q.1, TP.HCM
Điện thoại: (028) 3822 1635 - Fax: (028) 3829 1957
Email: pgdcn@cesti.gov.vn
Hoàng Kim
Scroll