Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 09 Chuyên ngành Công nghệ Sinh học,

Tảo có cấu trúc hết sức đa dạng, bao gồm những dạng đơn bào, tập đoàn và đa bào với những loài kích thước lớn và có cấu tạo khác nhau, ví dụ một số lớn tảo nâu Phaeophycota có thể đạt kí

Trang 1

Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 08 Chuyên ngành Công nghệ Sinh học

CHƯƠNG I

MỞ ĐẦU

Trang 2

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I.1 Đặt vấn đề

Hiện nay trên thế giới, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp hóa hiện đại hóa là sự khai thác quá mức những nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là nguyên liệu hóa thạch, điều đó đã khiến cho nguồn năng lượng truyền thống (dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên …) ngày càng cạn kiệt Theo thông tin của EU tháng 1 – 2007,

dự kiến năng lượng toàn cầu tiêu thụ sẽ tăng lên gấp đôi, từ 10 tỷ tấn qui ra dầu/năm tăng lên 22 tỷ tấn vào năm 2050 Giáo sư Nghê Duy Đấu, Viện sĩ công trình, Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh) cho biết theo Bộ Năng lượng Mỹ và Ủy ban Năng lượng thế giới dự báo nguồn năng lượng hóa thạch không còn nhiều: dầu mỏ còn 39 năm, khí đốt

60 năm, than đá 111 năm Theo Trung tâm năng lượng ASEAN nhu cầu tiêu thụ năng lượng của khu vực này năm 2002 là 280 triệu tấn và tăng lên 583 triệu tấn vào năm 2020…

Trước tình hình như vậy, nhiên liệu sinh học được xem như một dạng năng lượng mới đầy tiềm năng bởi khả năng tái tạo của nó và hơn hết đây là nguồn năng lượng

“sạch” và dễ dàng phân hủy trong tự nhiên Có nhiều dạng nhiên liệu sinh học khác nhau, trong đó, tảo nổi lên như một nguyên liệu có triển vọng nhất để sản xuất nhiên liệu sinh học Song không phải vì giống tảo nào cũng có chứa nhiều lipid để có thể sản xuất biodiesel qui mô lớn Do đó việc tìm, phân lập và định lượng lượng lipid có trong các giống tảo là việc rất cần thiết Theo đó đề tài “Xây dựng qui trình nhân sinh khối

tảo Scenedesmus javanensis qui mô phòng thí nghiệm nhằm sản xuất Biodiesel” được

tiến hành Đây là một phần nhỏ trong đề tài trọng điểm ĐHQG của phòng thí nghiệm chuyển hóa sinh học do Ths Lê Thị Mỹ Phước làm chủ nhiệm

I.2 Mục tiêu đề tài

- Xây dựng mô hình nuôi

- Khảo sát sự phát triển của Scenedesmus javanensis trong môi trường BB (Bold – Basals) và thời điểm thu sinh khối thích hợp dựa trên hệ thống nuôi

- Định tính và định lượng lipid có trong tảo S javanensis

Trang 3

CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Trang 4

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

II.1 Giới thiệu về tảo

II.1.1 Đặc điểm chung

Tảo (algae) là một nhóm sinh vật thuộc vào giới thực vật, rất đa dạng, khó định nghĩa một cách thật chính xác Tảo là những thực vật bậc thấp, nghĩa là những thực vật bào tử, có tản (cơ thể chưa phân thành thân, lá, rễ) tế bào của chúng chứa diệp lục và sống chủ yếu ở trong nước

Tảo có cấu trúc hết sức đa dạng, bao gồm những dạng đơn bào, tập đoàn và đa bào với những loài kích thước lớn và có cấu tạo khác nhau, ví dụ một số lớn tảo nâu

(Phaeophycota) có thể đạt kích thước tương đương với một cây nhỏ Tuy là những

sinh vật tương đối đơn giản nhưng ngay trong những tế bào nhỏ nhất cũng có thể thấy

sự thể hiện hoàn hảo ở cấp độ tế bào

Khả năng sinh sản và cấu tạo cơ quan sinh sản rất sai khác Màu sắc của tảo cũng không giống nhau, bởi vì ngoài diệp lục, tảo còn mang nhiều loại chất màu và che khuất diệp lục

Những tảo đang tồn tại không phải là nhóm cơ thể đồng đều, thống nhất về cơ thể

và nguồn gốc Hiện nay tảo được xác nhận là tập hợp của một số ngành thực vật đặc biệt, độc lập về nguồn gốc và tiến hóa Mỗi một ngành tảo trong hệ thống phân loại tương ứng với ngành vi khuẩn hay ngành nấm

Như vậy, từ “tảo” có ý nghĩa sinh học lớn, bao gồm các thực vật bậc thấp có diệp lục

II.1.2 Sự phân bố của tảo

Tảo có ở khắp nơi, ngay cả trong đất, sa mạc, và ngay cả trên băng tuyết vĩnh cửu Tảo thủy sinh sống bên trong, bên trên, ở giữa hay sát mặt nước Bên trên mặt nước là toàn bộ cơ thể (trừ phần tiếp xúc với nước) là khí sinh sát mặt nước thì chúng cũng chìm trong nước nhưng luôn bám sát mặt nước, còn ở giữa mặt nước thì ít nhiều có phần cơ thể nằm trong không khí Tảo sống trong nước có độ muối dưới 0,5% gọi là tảo nước ngọt, tảo sống trong nước có độ muối từ 0,5 đến 3,2% gọi là tảo nước lợ, còn lại trong nước có độ muối từ 3,2% trở lên là tảo nước mặn Độ muối của nước biển

Trang 5

khơi phần lớn là 33 - 40% Một số tảo sống được ở các phía của Texas (Mỹ) có độ muối lên đến 10% vào mùa khô Ngược lại, những tảo sống ở hồ núi hay ở một số vùng đặc biệt có độ muối chỉ là 0,000036% Một số tảo có thể chịu đựng biên độ muối

đặc biệt lớn như Enteromorpha bám trên thành tàu vẫn sống khi tào di chuyển qua lại

giữa nước mặn và nước ngọt

Ngoài độ muối sự phân bố của tảo còn phụ thuộc dinh dưỡng Thành phần tảo trong nước ngọt còn phụ thuộc vào độ pH, nước có pH >7 là nước kiềm có các chi ưu thế đặc trưng riêng, còn pH <7 là nước acid cũng có các chi ưu thế đặc trưng của nó

Hình 2.1 Một số loài tảo phân bố ở nước Hiện nay, khoảng 2000 loài tảo đất đã được mô tả, chúng chủ yếu thuộc tảo lam, tảo lục, tảo vàng lục và tảo silic Ở các loại hình đất trồng các tỉnh phía bắc của nước

Trang 6

ta đã thống kê được 314 loài, trong đó tảo lục chiếm ưu thế - 131 loài (Dương Đức Tiến, 2000)

Hình 2.2 Những loài tảo thường gặp trong đất

(1-3)Tảo lam 1 Nostoc microscopicum; 2 Cylindrospermum licheniforme;

(3 Phormidium autumnale; (4-8)Tảo lục 4.Chlamydomonas atactogama;

5 Chlorella vulgaris; 6 Chlorococcum humicola; 7 Hormidium nitens;

8 Stichococcus bacllaris; (9-11)Tảo vàng lục 9 Pleurochloris magna;

10 Monodus acuminata; 11.Heterothrix exilis; (12-14)Tảo silic 12.Navicula mutica; 13.Pinnularia borealis; 14 Hantzschia amphioxys (Theo Gollerbakh, 1977)

Do nhiệt độ của môi trường đất thay đổi nhiều hơn so với môi trường nước, nên tảo đất có một số đặc điểm sinh học riêng, đó là:

- Về kích thước, đều cùng một loài, nhưng nếu nó sống trong đất thì bao giờ cũng nhỏ hơn so với sống trong môi trường nước

- Nhiều loài có màng nhầy (bao nhầy) bao bọc, có khi trọng lượng bao nhầy nặng gấp 8 – 15 lần trọng lượng khô của tảo Điều này giúp cho tảo chống lại điều kiện nắng hạn và khô ráo, tăng khả năng sống tiềm sinh của tảo Ví dụ, khi tạo môi trường thích

hợp, người ta đã phân lập được loài Nostoc commune (tảo lam) sống tiềm sinh trong

mẫu đất khô 107 năm

Trang 7

- Tảo đất có khả năng thích nghi với nhiệt độ cao và thấp Nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ rằng tảo đất vẫn tồn tại ở nhiệt độ cao (+ 100oC) và thậm chí ở cả nhiệt độ rất thấp (- 195oC) Khả năng này thuộc về các loài tảo lam

Một số tác giả còn khám phá một số lượng loài tảo đáng kể sống trên Corticolus và sống trong vỏ cây (Edward, 1968; Cox and Hightower, 1972; Wylic Schlichting, 1973) Trong thành phần của địa y, nhiều tác giả đã khám phá ra một số lượng lớn loài tảo và vi khuẩn lam (Ahmadjian, 1967) Trong nguyên sinh động vật (Protozoa), ruột khoang, thân mềm và giun cũng có một số tảo sống như dạng cộng sinh, như trong Paramecium, Hydra, Molus và một số hải miên nước ngọt có loài tảo giống Chlorella

(Cooke, 1975) Một số tảo giáp (Zooxanthellae) sống trong san hô có mối liên quan

mật thiết qua quang hợp của chúng là yếu tố quan trọng đầu tiên của quần thể san hô Pearse (1974) đã chứng minh loài hải quỳ chứa tảo vận động theo ánh sáng, trong khi những loài hải quì không chứa tảo thì không vận động Sự hợp tác khá toàn diện của tảo với động vật đã được D.Smith và các cộng sự chứng minh

Sự phân bố của tảo sống trong nước có liên quan tới các yếu tố như thủy triều, dòng chảy, sự kích động của gió Ngoài ra Proctor (1966) và Atkinson (1972) còn chứng minh được vai trò của chim nước trong sự phân bố của tảo Schlichting (1970, 1971) đã cho rằng tảo sống trong nước có thể được vận chuyển bởi sự nổ của các bóng khí và các dòng không khí

Tảo đất và các tảo xuất hiện trên bờ ao là phát tán nhờ dòng không khí (Schlichting, 1964, 1970, 1974; MeElhenney và các cộng sự, 1962) Mcgovern và các cộng sự (1966) cho rằng một số tảo có trong không khí đã là nguyên nhân gây dị ứng, Bernstein và Safferman (1970) đã tìm ra tảo sống trong bụi nhà

Bên cạnh đó, nhiều tảo có thể sống ở những nơi đặc biệt khắc nghiệt, đáng lưu ý là

sự thịnh vượng của chúng trên tuyết (Stein và Brooke, 1964; Stein và Amundsen, 1967; Kol, 1968; Thomas, 1972; Gorrath và Nicholls,1974;Hoham, 1973, 1974, 1975, 1976) và ngược lại một số tảo ưa nhiệt lại chỉ sống vào mùa nóng hoặc chỉ sống trong các suối nước nóng Một số tảo có thể sống trên sa mạc hoặc trên thân cây mọc ở đỉnh núi cao

Trang 8

II.1.3 Các dạng cấu trúc của tảo

Cơ thể của tảo rất đa dạng, khác nhau về hình thái và kích thước Chỉ ở tảo nâu và tảo hồng, cơ quan dinh dưỡng của chúng có cấu trúc phức tạp, còn các ngành tảo khác

cơ thể của chúng rất đơn giản Trong quá trình của chủng loại phát sinh luôn luôn có

sự lặp lại của những dạng cấu trúc đơn giản, chỉ rõ sự tiến hóa của tảo đi từ đơn giản đến phức tạp

II.1.3.1 Cấu trúc đơn giản (mônat) (từ chữ La tinh “monas” có nghĩa là đơn độc)

Có đặc điểm ở chỗ tế bào có roi Phần lớn tế

bào thường có hai roi (ít khi 1 hay 4 hay nhiều

hơn) nên có khả năng di chuyển Tế bào có hình

trái xoan thuôn, hình quả lê hay gần như tròn, các

dạng khác ít hơn Tảo có thể là đơn bào hay tập

đoàn, được cấu thành từ một số hay nhiều tế bào

hầu như giống nhau về hình dạng và chức phận

Cấu trúc monas này quan sát thấy trong suốt cả

quá trình dinh dưỡng của những tảo đơn giản, còn

ở những tảo có tổ chức cao hơn thường chỉ có ở những giai đoạn sinh sản vô tính (như động bào tử) hay sinh sản hữu tính (giao tử)

II.1.3.2 Cấu trúc Amip

Một số tảo đơn giản có cấu trúc dạng amip, chúng thiếu màng tế bào cứng, không

có roi và chuyển động bằng các chân giả có hình dạng khác nhau (dầy và ngắn hoặc mảnh dài) giống như amip Kiểu cấu trúc này chỉ có ở một số ít tảo có tính vĩnh viễn hay tạm thời Nhiều nhà tảo học cho rằng cấu trúc amip mang tính chất thứ sinh, phát triển từ dạng monas Tuy nhiên có điều là ở những giai đoạn sớm nhất của sự hình thành chất sống ở trên trái đất thì cấu trúc amip là dạng có trước, còn dạng monas được phát triển muộn hơn từ dạng amip ban đầu, sau này tạo nên roi, điểm mắt và một

số có khả năng chuyển động nhanh hơn

Hình 2.3 cấu trúc mônat dạng

đơn bào Vi tảo Phacotus

Trang 9

II.1.3.3 Cấu trúc Palmella

Cấu trúc palmella là sự liên kết của một số hay nhiều tế bào được bao bởi một bao nhầy chung, không có sự phụ thuộc giữa cái nọ và cái kia Cấu trúc này cũng như cấu trúc ở trên có thể ổn định mãi hay tạm thời trong chu trình phát triển của tảo

II.1.3.4 Cấu trúc hạt (Từ chữ La tinh “coccos” có

nghĩa là hạt)

Là những tế bào không chuyển động, có hình

dạng khác nhau, đơn độc hay liên kết trong tập

đoàn có hình dạng khác nhau (không phải là dạng

sợi) phân bố rộng rãi

II.1.3.5 Cấu trúc dạng sợi

Phân bố rất rộng rãi, đặc trưng bởi đặc điểm

các tế bào (không chuyển động) liên kết thành

sợi, có cấu tạo từ một hay một số dãy tế bào, đơn

trục hay phân nhánh Tế bào hình sợi phần lớn

giống nhau hay đôi khi một số (ở gốc hay ở

ngọn) tế bào có hình dạng và cấu tạo riêng biệt

Nhiều tảo dạng sợi có cấu trúc sợi nằm ngang

trên bề mặt giá thể và từ đó tỏa ra các sợi thẳng

đứng (gọi là cấu trúc dị sợi: heterotrichales

heteros – khác, trichos – lông)

II.1.3.6 Cấu trúc dạng bản

Gồm những tảo có dạng bản hình lá rộng hay

hẹp chúng được hình thành từ cấu trúc dạng sợi

trong cá thể phát sinh của chúng Ở đây các tế bào

phân chia theo chiều ngang và chiều dọc, kết quả tạo

nên dạng bản Nhiều tảo nâu và tảo hồng ở biển có

Hình 2.4 Cấu trúc dạng hạt Vi

tảo Asterococcus

Hình 2.5 Tảo Chaetophora

Hình 2.6 Tảo Bryopsis

Trang 10

cấu trúc này Tản dạng bản có chiều dày gồm hai lớp tế bào đôi khi hình thành dạng ống

II.1.3.7 Cấu trúc ống (siphon)

Thường gặp ở một số tảo mà cơ thể dinh dưỡng của chúng chỉ là một tế bào khổng

lồ, có kích thước tới hàng chục centimet, chứa một lượng lớn nhân và không có vách ngăn thành các tế bào riêng rẽ

II.1.4 Thành phần cấu tạo tế bào

Ở đa số tảo (trừ tảo lam và tảo có cấu trúc monas) tế bào của chúng ở giai đoạn trưởng thành có cấu tạo giống như các thực vật khác

II.1.4.1 Màng tế bào

Tế bào có màng bằng pectin và cellulose Đa số tảo có màng tế bào nguyên vẹn, tuy nhiên ở một số ngành (tảo silic, tảo vàng) màng có cấu tạo từ hai mảnh vỏ, bề mặt màng có những cấu trúc khác nhau

Nhiều loài thuộc các nhóm phân loại khác nhau, màng được che phủ bằng một lớp chất nhầy mang tính ổn định hay chỉ có trong một thời kỳ nhất định của chu trình sống Chất nhầy hình thành bằng con đường thay đổi hình dạng lớp bề ngoài của màng hay

là thoát ra từ chất nguyên sinh qua các lỗ đặc biệt trên màng Vai trò sinh học của chất nhầy rất đa dạng Chúng có tác dụng bảo vệ màng của tế bào khỏi bị ảnh hưởng của sự khô hạn hoặc những tác động cơ học Thành phần hóa học của chất nhầy chủ yếu là nước và chất hữu cơ: polysaccarit, homosaccarit và heterosaccarit

Ngoài lớp chất nhầy kể trên, ở một số tảo, màng có thể có những thay đổi khác Đôi khi màng bị cutin hóa (đặc biệt ở tế bào nghỉ), lớp ngoài của màng được bao phủ bởi lớp cuticun, giống với chất suberin Ở một số tảo lớp mặt của tế bào được phủ đá vôi (CaCO3) và có khi bởi lớp ô xít sắt Màng tế bào tảo silic và tảo vàng ánh thường nhiễm chất silic (SiO2.nH2O)

II.1.4.2 Chất nguyên sinh

Chất nguyên sinh phủ kín tế bào hay là ở đa số loài nó phân bố thành lớp nằm sát màng, phần lớn tế bào có một hoặc hai không bào lớn hoặc nhiều không bào nhỏ hơn với dịch tế bào nối với chất nguyên sinh Tế bào thường có một hoặc nhiều nhân trong

Trang 11

chất nguyên sinh có những bản chứa chất diệp lục và các chất màu khác mà ở tảo được gọi là thể màu (chromatophore)

II.1.4.3 Thể màu và chất dự trữ

Thể màu có hình dạng khác nhau như dạng bản, băng xoắn, hình sao, hình mạng lưới, hình đĩa, hình hạt Thể màu ổn định với những chi riêng rẽ hay với nhóm phân loại lớn, tăng số lượng bằng cách phân chia

Trong thể màu có các thể đặc biệt gọi là hạch tạo bột hay pyrenoid thường chỉ thấy

ở đa số tảo và rêu Anthoceros Đó là những thể protein hình cầu hay hình có góc, xung quanh sắp xếp các hạt tinh bột hay hydratcacbon Chất dự trữ của hầu hết tảo lục là tinh bột dạng hạt xếp xung quanh perynoid hay không trực tiếp trên thể màu, còn ở tảo khác là hydratcacbon và mỡ

II.1.4.4 Không bào

Đối với tảo có cấu trúc monas, trong tế bào của chúng chứa đầy chất nguyên sinh

và chứa không bào với dịch tế bào Với các loài sống ở nước ngọt, trong chất nguyên sinh ở phần cuối tế bào chứa một hay một vài không bào co bóp, mở ra và bóp lại theo nhịp điệu Chúng làm nhiệm vụ thải ra ngoài tế bào các sản phẩm không cần thiết của quá trình trao đổi chất, đồng thời chúng cũng làm chức phận điều chỉnh sự thẩm thấu đưa ra khỏi tế bào phần nước thừa do ở môi trường nước ngọt, lượng muối thấp nên tế bào phải hấp thu một lượng nước lớn

II.1.4.5 Roi

Tảo có cấu trúc monas còn có đặc điểm đặc trưng là mang roi và có điểm mắt màu

đỏ Roi thường có 1 - 2 ít khi là 4 hay nhiều hơn, xuất phát từ phần gốc phía trước của

tế bào Dọc theo trục của roi có sợi đàn hồi bao quanh bằng chất nguyên sinh Roi là một bó 11 sợi với 2 sợi ở giữa và 9 sợi ở xung quanh

II.1.4.6 Điểm mắt

Ta thường thấy ở đầu cùng tế bào của đa số tảo có cấu trúc monas một chấm đỏ gọi

là điểm mắt (stigma) Màu đỏ hay nâu của điểm mắt liên quan tới chất màu ataxantin Điểm mắt gồm hai phần: Phần không màu và phần cò màu Phần không màu có dạng lồi ở hai đầu, phần có màu có dạng hình chén và phần lõm hướng vào phần không

Trang 12

màu, bao gồm nhiều hạt nhỏ có màu Điểm mắt là cơ quan thụ cảm với kích thích của ánh sáng, trong đó, phần không màu giữ vai trò là một thấu kính tập trung ánh sáng

II.1.5 Sinh sản

Tảo cũng rất đa dạng trong sinh sản, nhìn chung, tảo có ba phương thức sinh sản: sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính, sinh sản hữu tính

II.1.5.1 Sinh sản sinh dưỡng

Sinh sản sinh dưỡng của tảo thực hiện bằng những phần riêng rẽ (đa bào hay đơn bào) của cơ thể, thường không chuyên hóa về chức phận sinh sản Tảo đơn bào sinh sản bằng cách phân chia tế bào Tảo tập đoàn phân tách thành các tập đoàn nhỏ hay

hình thành tập đoàn mới bên trong tế bào mẹ (Volvocales, Protococcales) Sinh sản

sinh dưỡng của tảo dạng sợi bằng sự tách sợi ra thành các đoạn hay bằng đoạn đứt ngẫu nhiên của sợi

II.1.5.2 Sinh sản vô tính

Sinh sản vô tính là hình thức sinh sản phổ biến của tảo thực hiện bằng sự hình thành các bào tử chuyên hóa Ở đa số tảo, bào tử này chuyển động, có cấu trúc monas, không có màng tế bào và gọi là động bào tử, phần lớn ít có sai khác nhau, đôi khi có sai khác chút ít so với tế bào sinh dưỡng

Động bào tử bơi lội một thời gian ngắn tạo vỏ bọc và nẩy mầm thành cơ thể mới

Ở hàng loạt tảo, bào tử của sinh sản vô tính không chuyển động và được gọi là bào tử bất động (aplanospore) Tùy theo từng trường hợp mà có những tên gọi khác nhau

Trang 13

II.1.5.3 Sinh sản hữu tính

Hình 2.7 Sinh sản hữu tính ở Dunaliella

Sinh sản hữu tính của tảo thực hiện bằng những tế bào chuyên hóa, đó là các giao

tử (gamet) kèm theo quá trình hữu tính Với tảo chưa tiến hóa (Volvocales) quá trình

hữu tính tiến hành bằng sự kết hợp toàn vẹn của cả cơ thể (hologamy – toàn giao) Đại

đa số tảo, quá trình hữu tính gồm có sự tiếp hợp của cả hai tế bào sinh sản hữu tính trần (gọi tên chung là giao tử) thành một tế bào gọi là hợp tử (zygote) Hợp tử này (cũng như ở toàn giao) tiến hành sự tiếp hợp chất nguyên sinh của hai giao tử và kết hợp nhân Hợp tử bao phủ bởi màng, thường rất dầy và nhanh chóng nẩy mầm (ở nhiều tảo biển) hay là chuyển sang trạng thái nghỉ (chủ yếu ở tảo nước ngọt), sau đó nẩy mầm thành động bào tử, hay trực tiếp thành một cây mới

Hình thức sinh sản hữu tính cao nhất ở tảo là noãn giao (oogamy) Trong trường hợp này, giao tử nhỏ chuyển động được gọi là tinh trùng (spermatozoid) Tinh trùng thụ tinh với noãn cầu (oogone) không chuyển động và có kích thước lớn hơn Tế bào tảo, trong đó hình thành tinh trùng gọi là túi tinh (antheridium) còn tế bào chứa noãn

Trang 14

cầu (một hay rất ít khi một vài) gọi là túi noãn (oogonium), ở tảo hồng gọi là carpogone

Ngoài ra, ở tảo còn có quá trình sinh sản hữu tính đặc biệt theo lối tiếp hợp (zygonamy) Hai tế bào liên kết với nhau bằng những mấu lồi, không có vách ngăn và kết hợp chất nguyên sinh, không có roi và không có sự phân hóa bên ngoài thành các giao tử đực và cái

Sự kết hợp nhân trong quá trình sinh sản hữu tính làm tăng gấp đôi số lượng nhiễm sắc thể trong hợp tử Số lượng nhiễm sắc thể gấp đôi lên gọi là lưỡng bội (diploid), số lượng nhiễm sắc thể nhỏ hơn hai lần gọi là đơn bội (haploid)

II.1.6 Dinh dưỡng ở tảo

Phương thức dinh dưỡng của vi tảo được phân thành hai loại chính: tự dưỡng (autotrophy) và dị dưỡng (heterotrophy) Dạng trung gian của hai hình thức trên là tạp dưỡng (mixotrophy) Ở dạng tạp dưỡng, quang hợp vẫn là quá trình cơ bản để tạo chất hữu cơ nhưng trong một số trường hợp, tảo sử dụng được các hợp chất hữu cơ có sẵn Cần lưu ý là thuộc phương thức dị dưỡng ở tảo còn tồn tại dạng khuyết dưỡng (auxotrophy), để sinh trưởng bình thường tế bào tảo cần một lượng rất nhỏ chất hữu cơ quan trọng, ví dụ: vitamin Sau đây là bảng khái quát về nhu cầu dinh dưỡng của tảo:

Trang 15

Trang 16

II.2 Sự hình thành và phát triển của dầu biodiesel

II.2.1 Biodiesel là gì ?

Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất giống với dầu diesel nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật

Theo tiêu chuẩn ASTM thì Biodiesel được định nghĩa:“Là các mono alkyl ester

của các acid mạch dài có nguồn gốc từ các lipid có thể tái tạo lại như: dầu thực vật,

mỡ động vật, được sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel”

Bản chất của Biodiesel là sản phẩm ester hóa giữa methanol hoặc ethanol và acid béo tự do trong dầu thực vật hoặc mỡ động vật Tùy thuộc vào loại dầu và loại rượu sử dụng mà alkyl ester có tên khác nhau:

- Nếu đi từ dầu cây đậu nành (soybean) và Methanol thì ta thu được SME (Soy Methyl Esters) Đây là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng tại Mỹ

- Nếu đi từ dầu cây cải dầu (rapeseed) và Methanol thì ta thu được RME (Rapeseed Methyl Esters) Đây là loại Esters thông dụng nhất được sử dụng ở châu Âu

II.2.2 Lịch sử phát triển của Biodiesel

Biodiesel bắt đầu được sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời điểm đó người

ta chuyển hóa dầu thực vật để thu Glycerol ứng dụng làm xà phòng và thu được các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl Ester gọi chung là Biodiessel

Ngày 10/08/1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng Biodiesel do ông sáng chế

để chạy máy Năm 1912, ông đã dự báo: “Hiện nay, việc dùng dầu thực vật cho nhiên

liệu động cơ có thể không quan trọng, nhưng trong tương lai, những loại dầu như thế chắc chắn sẽ có giá trị không thua gì các sản phẩm nhiên liệu từ dầu mỏ và than đá”

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ đang cạn kiệt và những tác động xấu lên môi trường của việc sử dụng nhiên liệu, nhiên liệu tái sinh sạch trong đó có Biodiesel đang ngày càng khẳng định vị trí là nguồn nhiên liệu thay thế khả thi Để tưởng nhớ nguời

đã có công đầu tiên đoán được giá trị to lớn của Biodiesel, Nation Board Biodiesel đã quyết định lấy ngày 10 tháng 8 hằng năm bắt đầu từ năm 2002 làm ngày Diesel sinh học Quốc tế (International Biodiesel Day)

Trang 17

- Năm 1900 tại Hội chợ thế giới tổ chức tại Pari, Diesel đã biểu diễn động cơ dùng dầu biodiesel chế biến từ dầu đậu phộng

- Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu hạt cải Và được dùng ở dạng B5 (5% Biodiesel với 95% Diesel) và B30 (30% Biodiesel trộn với 70% Diesel)

II.2.3 Dầu tảo

Sự biến đổi di truyền đặc biệt của loài tảo bởi những phản ứng sinh học cho phép các nhà khoa học mơ tới một thứ nhiên liệu sạch khá hoàn hảo Tảo được nuôi trong những túi nhựa lớn với nước và chúng rất thích ứng với khí carbonic đậm đặc thải ra

từ các nhà máy xi măng, khí đốt lò than hay hơi men bia rượu Sau đó tảo sẽ được tách khỏi nước bằng máy li tâm và chiết xuất thành dầu với một loại dung môi Quá trình tách dầu tảo cho hiệu suất lớn hơn bất cứ loại thực vật nào hiện có như đậu nành hay dừa, chà là…Tuy nhiên việc nuôi dưỡng chúng khá phức tạp và đang được nghiên cứu Nhiều nhà máy chiết xuất dầu tảo đang được xây dựng ở Mỹ, vào năm 2012 dầu tảo sẽ có mặt trên thị trường

Các hãng nhiên liệu và nhà sản xuất động cơ đầu tư: GreenFuel, HR Biopetroleum (Shell), Solazyme, Solix

Lượng nước sạch tiêu tốn để có 1 lít dầu tảo: Không Hiệu suất: 103%

II.2.3.1 Ưu điểm của dầu tảo so với thực vật lấy dầu khác

Không tốn nhiều diện tích, không lấn chiếm đất nông nghiệp, ảnh hưởng đến vấn

đề lương thực

Để cung cấp đủ năng lượng cho tất cả số xe hơi đang chạy trên toàn nước Mỹ, diện tích đất canh tác phải đạt đến mức gần 2 tỉ hecta, trong đó 1,2 tỉ hecta đậu tương, 400 triệu hecta cây canola và phần còn lại là dành cho các loại cây lấy dầu khác Trong khi

đó, diện tích đất canh tác nông nghiệp của nước Mỹ hiện nay chỉ là hơn 100 triệu ha Các nhà khoa học Mỹ khẳng định chỉ cần trồng tảo trên 6 triệu ha đất hoang hóa ở Mỹ thì nước này đủ nhiên liệu để dùng mà không cần nhập khẩu dầu mỏ

ü Thời gian tăng trưởng của tảo nhanh

Trang 18

ü Tế bào tảo tuy được xếp vào giới thực vật nhưng cấu trúc tương đối đơn giản,

dễ dàng hơn trong việc tác động đến gen giúp tăng hàm lượng dầu

II.2.3.2 Bản chất dầu sinh học từ tảo

Vi tảo chứa nhiều chất béo và lượng dầu tương tự thành phần dầu thực vật Trong một số điều kiện nhất định, tảo có thể chứa lipid đến 85% trọng lượng khô Nhưng nhìn chung hàm lượng lipid trong sinh khối tảo dao động từ 20% đến 40% trọng lượng khô

Ở vi tảo, lipid là este của glycerol và các acid béo mạch dài C14 – C22 Các nhóm lipid chính ở tảo bao gồm: Sulphoquinovosyl Diglycerid, Monogalactosyl Diglycerid, lecithin, Phosphastidin Glyceron và Phosphastidin Inositol, Linoleic, Arachidonic, Eicosapentaenoic

II.3 Sơ lược về ngành tảo Scenedesmus và công nghệ sản xuất vi tảo công nghiệp

II.3.1 Vị trí phân loại

Trang 19

với các tảo khác ở đặc điểm đầu tiên là màu lục thuần khiết Chất màu quang hợp của của tảo lục gồm có diệp lục a và b, α và β carotin và gần 10 chất xantophin khác nhau

Tế bào của tảo lục thường chứa một hay nhiều nhân, hiếm khi trần, trong, đa số màng

tế bào bằng cellulose và pectin

Về hình thái tảo lục sai khác với các ngành tảo khác bởi sự cực kỳ đa dạng của nó

Cơ thể của tảo lục có thể là đơn bào, tập đoàn và đa bào Ngoài cấu trúc cơ thể dạng amip và có mô phân hóa, tảo lục còn biểu hiện ở rất nhiều dạng khác nhau về hình thái

ở các mức độ khác nhau: dạng monat, hạt, pamella, dạng sợi với nhiều kiểu khác nhau,

dạng bản và không có cấu trúc tế bào bình thường chứa nhiều nhân (coenocyte) Độ

lớn đặc biệt và kích thước của tảo từ những tế bào đơn độc nhỏ bé có đường kính từ

1-2 µ đến những cây lớn dài hàng chục centimet Ngành tảo lục cũng bao gồm tất cả những dạng cơ thể có khả năng sinh sản vô tính, sinh sản hữu tính và tất cả những dạng có giao thế hình thái phát triển

Tảo lục được chia thành 5 lớp:

1) Volvocophyceae gồm những dạng có cơ thể dinh dưỡng là những tế bào có roi chuyển động và những tập đoàn của tế bào đó

2) Protococcophyceae có cơ thể dinh dưỡng là những tế bào không chuyển động, có màng tế bào chặt và những tập đoàn của các tế bào đó

3) Ulothriphyceae gồm những cơ thể có dạng sợi hoặc bản đa bào với sự phân hóa phức tạp khác nhau

4) Lớp Siphonphyceae gồm những dạng không có cấu trúc tế bào đơn nhân hoặc nhiều nhân ở các mức độ khác nhau của sự phân nhánh tản và các dạng sợi hình thành các đoạn đa nhân

5) Lớp Conjugatophyceae gồm những dạng có cấu trúc đơn bào đối xứng và các dạng sợi sinh sản hữu tính cho lối tiếp hợp

II.3.1.2 Lớp Protococcophyceae

Protococcophyceae có đặc điểm là trong trạng thái dinh dưỡng cơ thể của chúng không có cấu trúc dạng monat Ở đa số loài tản có dạng coccoit Dạng pamella rất ít gặp Một số chi có cấu trúc tản dạng sợi hoặc dạng bản nguyên thủy Trong quan hệ

Trang 20

tiến hóa của ngành, cấu trúc cơ thể dạng coccoit có sự phát triển rộng rãi Chính lớp này đã trở thành điểm trung tâm trong sự phát triển của tảo lục, nảy sinh ra các mức độ mới của sự phân hóa hình thái cơ thể các bộ Siphonocladales, Siphonales và Ulothrichales

Lớp bao gồm những tảo một tế bào hay sống thành tập đoàn có dạng hình khối,

hình lưới hay thể nhiều nhân (coenocyte) Tế bào riêng rẽ có dạng hình cầu, hình

trứng Cơ thể không di chuyển được trong đời sống dinh dưỡng, chỉ có tế bào sinh sản mới có khả năng chuyển động Màng tế bào rõ rệt, tế bào chia một nhân hoặc nhiều nhân Thể màu hình chuông, hình bản, số lượng thường là một, hoặc không có thể màu

rõ ràng như ở tảo lưới

Chúng sinh sản vô tính và hữu tính ít khi sinh sản dinh dưỡng Sinh sản vô tính bằng động bào tử có 2 roi hay bào tử bất động Sinh sản hữu tính đẳng giao Bào tử rất giống động bào tử

Phân bố chủ yếu ở nước ngọt Một số có khả năng dị dưỡng phát triển trong các vùng nước bẩn chứa nhiều chất hữu cơ thành sinh khối lớn Một số sống bám trên vỏ cây, cộng sinh hay ký sinh trên các loài thực vật khác hoặc trong cơ thể động vật Lớp bao gồm một số loài có ý nghĩa kinh tế

II.3.1.3 Bộ chlorococcales

Đặc trưng là cơ thể có cấu trúc coccoid, màng tế bào chặt và trên tế bào dinh dưỡng, không có không bào co bóp, điểm mắt Bộ chủ yếu các dạng đơn bào và có thể gồm hai, bốn và tám, đôi khi số lượng tế bào của cùng một thế hệ dính vào nhau Hình dạng tế bào rất khác nhau, có một nhân, hiếm khi có một vài hay nhiều nhân Sinh sản hầu như bằng con đường vô tính: động bào tử và tự bào tử (abtospora), sinh sản hữu tính mới rõ ở một số đại diện Nhiều loài thường gặp, khi phát triển ở một số

lượng lớn gây nên hiện tượng nở hoa nước (chủ yếu là do các loài thuộc các chi

Ankistrodesmus, Scenedesmus,Chlorella, Oocystis, Coelastrum và Pediastrum) Chúng

phân bố khắp mọi nơi, trong tất cả các dạng thủy vực ngay cả ở những vùng nước bẩn

II.3.1.4 Họ Scendesmaceae

Gồm những loài phân bố rất rộng Cơ thể có dạng quần hợp, sinh sản chỉ bằng tự bào tử

Trang 21

II.3.1.5 Chi Scenedesmus

Phân bố chủ yếu trong nước ngọt Các tế bào liên kết lại thành một nhóm có 4 – 8

tế bào trong một dãy Hai tế bào ở đầu cùng của tập đoàn có gai Một số loài ở các tế bào giữa cũng có gai nhỏ hoặc không có

Ở các loài Scenedesmus rất ít khác nhau về đặc trưng sinh lí, khả năng chống chịu muối thấp Kessler khi nghiên cứu chi tảo này có những nhận xét sau :

Do có hoạt tính hydrogenaza, các loài Scenedesmus khi được chiếu sáng sẽ giải phóng ở ấp suất và cục bộ thấp và khử , hoặc chất cho H+ khác Trong tối chúng sản sinh ra O và khi sử dụng các chất hữu cơ, oxy hóa bằng hoặc dùng để khử hoặc Thiếu N, P hoặc Fe gây ra sự hình thành các

carotenoit thứ cấp (astaxanthin, cathaxanthin)

theo công nghệ shetlik (bề mặt bể nghiêng 30, môi trường được tuần hoàn nhờ bơm)

Sản lượng tảo tối đa tại cơ sở này là 70kg khô/ngày

Trang 22

II.3.1.6 Loài Scenedesmus javanensis

Là một tập đoàn gồm 4 tế bào (hoặc có thể nhiều hơn) sắp xếp thẳng hàng hoặc

ngoằn nghèo bên nhau Hình dạng tế bào hình elip hoặc lưỡi liềm, thành tế bào mịn, sinh sống chủ yếu ở nước ngọt

II.3.2 Lịch sử nghiên cứu và công nghệ sản xuất vi tảo công nghiệp

II.3.2.1 Lịch sử nghiên cứu

Lịch sử nuôi trồng đại trà vi tảo khá ngắn, bắt đầu từ những thử nghiệm đầu những năm 1950, ngày nay, sản lượng tảo khô hàng năm trên thế giới sản xuất là khoảng hơn

9000 tấn Sản xuất đại trà tảo Scenedesmus bắt đầu vào những năm 1960 ở Tiệp Khắc,

Đức, Israel, Italia và một số nước Đông Âu Trong khi đó, vi tảo lam Spirulina được nuôi trồng đại trà tại Mehico, Mỹ, Đài Loan, Israel, Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ và

Việt Nam Sản xuất sinh khối Dunaliella – nguồn β – caroten bắt đầu sản xuất trên diện rộng tại Israel và triển khai mạnh ở Australia Porphyridium – một loài tảo đỏ,

giàu polysaccharid và acid arachidonic được nuôi trồng đại trà tại Pháp

Trang 23

II.3.2.2 Công nghệ sản xuất tảo đại trà

Nhiệt độ (20-40oC)

Tảo giống

Trang 24

Bước 2 Bổ sung giống tảo vào môi trường, đồng thời điều chỉnh máy sục khí, cường

độ ánh sáng tùy vào từng hệ thống nuôi cũng như giống tảo

Bước 3 Nuôi đến khi đạt được mật độ tế bào mong muốn thì ta tiến hành lọc thu bớt sinh khối Rồi tiếp tục bổ sung thêm nguồn dinh dưỡng vào môi trường tiếp tục nuôi tảo

Bước 4 Sau quá trình lọc ta thu được sinh khối tảo ướt thì tiếp tục ly tâm để tách nước thu sinh khối Ly tâm với những tốc độ và thời gian khác nhau tùy vào lượng mẫu và kích thước của giống tảo

Bước 5 Trải sinh khối tảo vừa ly tâm ra các khay nhựa Tiến hành sấy, có thể sấy bằng những phương pháp khác nhau tùy thuộc vào mục đích cũng như giá thành kinh

tế của từng phương pháp

Bước 6 Bảo quản sinh khối khô trong túi nhựa được đóng kín vô trùng ở nhiệt độ từ

8 – 120C

a Các kiểu bể nuôi trồng tảo

Việc phát triển công nghệ nuôi trồng vi tảo, đòi hỏi phải giải quyết hàng loạt các vấn đề về sinh học của chủng tảo được chọn, các thông số hóa lý của môi trường, dinh dưỡng, thủy động lực học, các kỹ thuật khuấy, bổ sung CO2, tách, lọc, sấy sinh khối… Điều này liên quan mật thiết tới việc áp dụng các hệ thống nuôi trồng khác nhau

Có thể nuôi trồng công nghiệp vi tảo theo phương pháp quảng canh hoặc thâm canh, trong hệ thống kín hoặc hở, với tảo sạch vi khuẩn hoặc không Rất khó đánh giá được phương pháp nào là ưu việt nhất vì việc chọn hệ thống sản xuất phụ thuộc phần lớn vào các loài tảo và sản phẩm cần khai thác Người ta dùng phương pháp nuôi

quảng canh để sản xuất sinh khối tảo Chlorella, Spirulina, và Scenedesmus với mục đích nhận protein đơn bào và thức ăn bổ dưỡng, sản xuất Dunaliella để nhận β –

caroten Phương pháp nuôi trồng này là đơn giản và rẻ nhất nhưng phải ứng dụng với

môi trường nuôi có chọn lọc Vd Dunaliella salina sinh trưởng trong môi trường có nồng độ muối tới hơn 20% trong khi tảo Spirulina platensis chịu được pH cao hơn 9

Khi tiến hành thiết kế bể nuôi tảo, người ta phải cân nhắc tới một số yếu tố sau:

- Độ sâu tối ưu của dịch tảo có tính tới mức độ ánh sáng mặt trời xuyên xuống

Trang 25

- Tốc độ khuấy phù hợp với nhu cầu năng lượng Khuấy sục môi trường nhằm khử các không gian chết trong bể và giữ tế bào luôn ở dạng huyền phù mà không làm ảnh hưởng tới hoạt tính sinh lý của tảo

- Vật liệu xây dựng bể

a.1Hệ thống bể nông (shallow ponds)

Ưu điểm là vốn đầu tư xây dựng và kinh phí vận hành thấp Nhược điểm cơ bản của hệ thống là năng suất thấp và khả năng sản xuất không ổn định, độ tin cậy thấp Hệ thống đòi hỏi diện tích đất lớn Một số ao nông, diện tích rộng hiện nay đang được dùng như dạng ao ổn định để xử lý nước thải Trong hệ thống này, sinh khối tảo chỉ được coi như sản phẩm thứ cấp

a.2 Hệ thống bể dài (Rayceways)

Là dạng bể thông dụng, ngoài trời và dùng cho nuôi quảng canh Hệ thống được đưa vào sử dụng trong những năm 1960 Thông thường hai đầu bể được vuốt tròn để giảm trở lực khi dòng huyền phù vận động tuần hoàn Lúc đầu, nhiều dạng thiết kế sử dụng bơm đẩy tạo vận tốc của dòng chảy lên tới 30 cm/s Trong những năm 1970, dạng guồng (paddlewheel) đã được đưa vào sử dụng khá hiệu quả vì tiêu tốn năng lượng ít hơn Đôi khi người ta sử dụng

phương pháp thổi khí nhờ máy nén khí

để tạo dóng chảy Các bể có thể có thành

chung để giảm chi phí xây dựng

Điển hình của dạng bể này là dùng

cho sản xuất tảo Spirulina tại nhiều nơi

trên thế giới, trong đó có Việt Nam Tại

Bình Thuận, dạng bể này được ứng dụng

với hệ thống bơm khuấy trục vít Savonius chạy bằng năng lượng gió

Cần lưu ý thêm là hệ thống cần đầu tư tương đối cao và có chi phí vận hành lớn nếu muốn có sinh khối chất lượng cao Ưu điểm là năng suất sinh khối chấp nhận được và

hệ thống có tính ổn định cao

Hình 2.10 Hệ thống bể dài

(rayceways)

Trang 26

a.3 Hệ thống nghiêng (Cascade)

Trong trường hợp này, dung dịch

huyền phù được vận chuyển trên bề mặt bể

nghiêng 30 và tuần hoàn nhờ bơm đặt ở

phần thấp nhất Kiểu bể này do Shetlik

(Tiệp Khắc cũ) thiết kế và ứng dụng thành

công tại Bungari với quy mô gần 5000 m2

để sản xuất tảo lục thuộc chi Chlorella và

Scenedesmus

Dung dịch tảo vận hành trên bề mặt

nghiêng và phải vượt qua nhiều thanh chắn nhỏ, nằm ngang để tối ưu hóa cho việc trao đổi khí và ánh sáng Mật độ tảo có thể đạt tới 3gr/lít

Ưu điểm cơ bản của hệ thống là năng suất sinh khối cao và khá ổn định Tuy vậy,

hệ thống chỉ giới hạn cho việc nuôi trồng vi tảo lục và đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cũng như vận hành cao

a.4 Hệ thống bể phản ứng quang sinh dạng

ống (tubular photobioreactor)

Các bể này được thiết kế thành công

nhất tại Anh và Pháp Đây là dạng hệ thống

Trang 27

Nhược điểm của hệ thống là đầu tư cao, không tận dụng được triệt để ánh sáng tự

nhiên và có nguy cơ bị đốt nóng vào mùa hè Mặc dù có một số ưu điểm quan trọng,

hệ thống này cần hoàn thiện một số khâu sau:

- Chọn loại bơm sao cho không làm thương tổn tới tế bào tảo

- Nồng độ O2 cao trong bể kín sẽ ức chế quang hợp của tảo

- Chọn phương pháp để giảm chi phí vận hành tháp bổ sung CO2.

Ví dụ điển hình của hệ thống này là cơ sở sản xuất porphyridium tại Caradache, Pháp

a.5 Hệ thống bể lên men

Đây cũng là bể kín cần đầu

tư ban đầu và kinh phí vận

hành lớn Về nguyên tắc, hệ

thống giống như các bể lên

men vi sinh vật nhưng phải

được trang bị thêm thiết bị

chiếu sáng cho tảo quang hợp

Thu hoạch tảo là thao tác ảnh hưởng lớn đến giá thành sản xuất Cho đến nay,

nhiều phương pháp thu sinh khối đã được ứng dụng như li tâm, kết lắng hóa học, kết

lắng bằng điện trường, tự kết lắng, lọc trọng trường, lọc chân không …

b.1 Phương pháp ly tâm

Có thể dùng để thu hoạch vi tảo dạng sợi hoặc đơn bào Phương pháp ly tâm có ưu

điểm chính là đơn giản và không phải sử dụng hóa chất bổ sung Tuy vậy, chi phí năng

lượng của phương pháp thu hoạch này là khá lớn (khoảng 1kwh/m3) khiến việc sử

dụng nó chỉ khả thi trong những cơ sở sản xuất cho ra các sản phẩm chất lượng cao

Hình 2.13 Mô hình sản xuất tảo sạch vi khuẩn

trong hệ thống kín

Trang 28

b.2 Phương pháp lọc

Là phương pháp khả thi cho thu hoạch nhiều loài tảo khác nhau Vật liệu dùng cho lọc cơ học là cát mịn, sợi cellulose … tốc độ lọc chậm và màng lọc hay bị bít tắc do chính sinh khối tảo và vi sinh vật khiến phương pháp này cần lượng nước khá lớn để rửa thường xuyên Trong các phương pháp lọc khác nhau thì lọc nén áp suất có triển vọng hơn cả do tốc độ nhanh và khả thi cho sản xuất lớn vì giá thành không quá cao Nhiều màng lọc đặc biệt vận hành theo kiểu màng rung, màng xoay, màng nghiêng

và màng vi lỗ đã được thử nghiệm để tách sinh khối tảo khỏi môi trường Phương pháp

có ưu điểm là tốc độ nhanh và sinh khối rất sạch Nhược điểm chính của phương pháp này là màng hay bị bít tắc và sơi tảo bị gãy sẽ có nguy cơ làm tăng thêm các chất hữu

cơ trong môi trường

Những năm gần đây, một số cơ sở sản xuất tảo sử dụng thiết bị của hãng Waco

(Canada) để tách Spirulina khỏi pha lỏng Thiết bị kết hợp kỹ thuật chân không với

màng lọc rung Tuy vậy, một số tế bào tảo bị phá hủy khi qua thiết bị sẽ làm ảnh

hưởng xấu tới chất lượng dịch hoàn lưu Những tảo đơn bào (Dunaliella, Chlorella,

Scenedesmus…) thường đòi hỏi thu hoạch bằng ly tâm, lọc hoặc bằng phương pháp

tạo bông

b.3 Phương pháp tạo bông

- Tự kết lắng

Hiện tượng tự kết lắng xảy ra khi pH tăng, khi tế bào lắng xuống cùng với Ca2+,

Mg2+ và muối phosphate hoặc carbonat Mặt khác, đây cũng là hậu quả của sự tương tác giữa tảo và vi khuẩn hoặc giữa tảo và các polyme hữu cơ trong môi trường Ví dụ:

tảo Scenedesmus sinh trưởng tối ưu trong pH trung tính sẽ dễ dàng bị kết lắng khi ta

đưa pH lên 8.5

- Kết lắng bằng các chất hóa học

Những chất được coi là gây hiệu ứng tạo bông tốt đối với vi tảo là sunphat nhôm, Ca(OH)2, sunphat sắt, clorua sắt và một số polyme khác Nhược điểm của phương pháp này là sinh khối tảo sau khi thu hoạch sẽ chứa một lượng hóa chất không mong

Trang 29

muốn và bản thân phương pháp sẽ làm ô nhiễm môi trường nuôi trồng nếu sau thu hoạch môi trường được hoàn lưu

c Sấy sinh khối

Sau khi tách tảo khỏi môi trường và cô đặc sơ bộ, phải tiến hành ngay việc sấy để giữ sinh khối khỏi bị vi sinh vật hủy hoại Trong sản xuất tảo hiện nay, người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy:

Ưu và nhược điểm Phương pháp

Ưu điểm Nhược điểm

Đối tượng

Sấy tiếp xúc

(sấy hình trống) Nhanh, hiệu quả Giá thành cao

Chlorella, Spirulina Scenedesmus

Phơi nắng Đầu tư thấp Chậm, phụ thuộc

thời tiết

Chlorella, Scenedesmus Spirulina

Sấy phun khô Nhanh, hiệu quả Chi phí cao Chlorella,Scenedesmus

Spirulina, Dunaliella

Sấy đông cô Đảm bảo chất

lượng Chậm, chi phí cao Chlorella, Scenedesmus

Bảng 2.3 Một số phương pháp sấy sinh khối tảo

Việc sấy sinh khối chiếm tỉ lệ chi phí khá cao của quá trình sản xuất tảo Các phương pháp sấy được đề xuất phụ thuộc nguồn vốn đầu tư, nhu cầu năng lượng và có ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt đối với tảo lục có thành tế bào rất chắc

c.1 Phương pháp sấy phun

Cho sản phẩm bột rất đồng đều nhưng chi phí cao Việc bổ sung một số chất chống

ô xy hóa vào dịch tảo trước khi sấy phun có thể giữ nguyên chất lượng sắc tố và

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	3,16 MB