nghiên cứu tạo sinh khối tảo scenedesmus sp tron môi trƣờn nƣớc rỉ rác đã qua xử lý để định hƣớng là nhiên liệu sinh học

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>Sinh viên thực hiện: Nguyễn n Tr </b>

Trần Lưu Đạt

Lớp/Khoa: DHHMOIT01/Cơng nghệ Hóa Giảng viên hướng dẫn: <b> TS. Phạm Thị Thanh Yên </b>

<b>Hà Nội, 5/2023</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Sinh viên thực hiện: Nguyễn n Tr </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>MỤC LỤC </b>

MỤC LỤC ... I DANH MỤC BẢNG BIỂU ... IV DANH MỤC HÌNH ẢNH ... V

1.2.1 Khái niệm, phân loại tảo ... 8

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo ... 9

1.2.3 Vai trò và ứng dụng của tảo ... 10

1.2.4 Giới thiệu về tảo Scenedesmus sp ... 11

1.3 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC ... 13

1.3.1 Khái niệm nhiên liệu sinh học ... 13

1.3.2 Phân loại nhiên liệu sinh học ... 13

1.3.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới ... 14

1.3.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam ... 15

2.2.1 Thí nghiệm đánh giá chất lượng nước rỉ rác đầu vào ... 18

2.2.1.1 Xác định COD_cr trong mẫu nước... 18

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

2.2.1.2 Xác định BOD trong mẫu nước... 19

2.2.1.3 Xác định tổng nitơ trong mẫu nước... 19

2.2.1.4 Xác định tổng photpho trong mẫu nước ... 20

2.2.2 Thí nghiệm xử lý sơ bộ nước rỉ rác ... 20

2.2.2.1 Xử lý sơ bộ nước rỉ rác bằng vôi ... 20

2.2.2.2 Xử lý sơ bộ nước rỉ rác bằng vôi và fenton ... 20

2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tới sự tích tụ lipit trong tảo ... 21

2.2.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng lipit tổng số trong tảo ... 21

2.2.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Cacbon đến sự tích tụ lipit trong tảo ... 21

2.2.3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng Nito đến sự tích tụ lipit trong tảo ... 22

2.2.3.4 Ảnh hưởng của hàm lượng Photpho đến sự tích tụ lipit trong tảo ... 22

2.2.4 Khảo sát khả năng tích tụ lipit của tảo trong nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ ... 23

2.2.4.1 Khả năng tích tụ lipit của tảo trong nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi ... 23

2.2.4.2 Khả năng tích tụ lipit của tảo trong nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi và fenton ... 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 24

3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC RỈ RÁC ... 24

3.1.1 Kết quả đánh giá chất lượng nước rỉ rác đầu vào ... 24

3.1.2 Kết quả đánh giá chất lượng nước rỉ rác sau khi xử lý sơ bộ bằng vôi ... 24

3.1.3 Kết quả đánh giá chất lượng nước rỉ rác sau khi xử lý sơ bộ bằng vôi và fenton ... 25

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TỚI SỰ TÍCH TỤ LIPIT TRONG TẢO ... 25

3.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Cacbon tới sự tích tụ lipit trong tảo ... 25

3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Nito tới sự tích tụ lipit trong tảo ... 27

3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng Photpho tới sự tích tụ lipit trong tảo ... 28

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÍCH TỤ LIPIT CỦA TẢO TRONG NƯỚC RỈ RÁC ... 30

3.2.1 Kết quả đánh giá khả năng tích tụ lipit của tảo trong môi trường nước rỉ rác đã qua sử lý sơ bộ bằng vôi ... 30

3.2.2 Kết quả đánh giá khả năng tích tụ lipit của tảo trong mơi trường nước rỉ rác đã qua sử lý sơ bộ bằng vơi và fenton ... 33

3.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH NUÔI TẢO TRONG NƯƠC RỈ RÁC ... 33

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 36

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 37

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>DANH MỤC BẢNG BIỂU </b>

Bảng 1.1: Thành phần nước ri rác ... 5

Bảng 1.2: Nguồn gốc của chủng tảo Scenedesmus sp[7] ... 11

Bảng 1.3: Thành phần hóa học và vitamin trong tảo Scenedesmus sp[13] ... 12

Bảng 2.1:Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ... 16

Bảng 2.2: Dụng cụ thực hiện ... 17

Bảng 2.3:Thành phần trong môi trường Endo ... 18

Bảng 2.4: Nồng độ glucozơ trong từng mẫu ... 21

Bảng 2.5: Nồng độ NH4+ trong từng mẫu ... 22

Bảng 2.6: Nồng độ PO₄^3- trong từng mẫu ... 22

Bảng 2.7: Tỉ lệ pha loãng nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi ... 23

Bảng 2.8: Tỉ lệ pha loãng nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ bằng vôi ... 23

Bảng 3.1: Kết quả phân tích nước rỉ rác đầu vào ... 24

Bảng 3.2: Kết quả phân tích nước rỉ rác sau khi xử ý bằng vôi ... 25

Bảng 3.3: Kết quả phân tích nước rỉ rác sau khi xử ý bằng vôi và fenton ... 25

Bảng 3.4: Bảng mật độ tảo trong q trình ni trong môi trường điều chỉnh hàm lượng Cacbon ... 26

Bảng 3.5: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong mơi trường có điều chỉnh hàm lượng Cacbon ... 27

Bảng 3.6: Bảng mật độ tảo trong quá trình ni trong mơi trường điều chỉnh hàm lượng Nito ... 27

Bảng 3.7: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong mơi trường có điều chỉnh hàm lượng Nito ... 28

Bảng 3.8: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong mơi trường có điều chỉnh hàm lượng Photpho ... 29

Bảng 3.9: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong môi trường điều chỉnh hàm lượng Photpo ... 29

Bảng 3.10: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong mơi trường điều chỉnh hàm lượng Photho ... 31

Bảng 3.11: Kết quả phân tích nước rỉ rác sau khi xử ý bằng vơi và pha lỗng 1:1 ... 31

Bảng 3.12: Kết quả phân tích nước sau khi nuôi tảo trong nước rác đã qua xử lý bằng vơi và pha lỗng 1:1 ... 32

Bảng 3.13: Bảng khảo sát lượng lipit tích tụ được trong nước rỉ rác đã xử lý bằng vôi ... 33

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

Hình 1.1:Tảo Scenedesmus ... 11 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phát triển của tảo trong mơi trường có điều chỉnh hàm lượng Cacbon ... 26 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phát triển của tảo trong mơi trường có điều chỉnh hàm lượng Nito ... 28 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phát triển của tảo trong môi trường có điều chỉnh hàm lượng Phopho ... 29

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>LỜI CẢ ƠN </b>

<b>Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS.Phạm Thị Thanh Yên đã </b>

trực tiếp tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu khoa học này.

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Cơng Nghệ Hóa,Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, đã tạo điều kiện gi p đ em tiếp x c với các thiết bị dụng cụ hiện đại qu trình làm việc chu ên nghiệp trong ph ng thí nghiệm.

Cuối c ng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn b các anh chị đi trước những người đã gi p đ động viên em suốt thời gian vừa qua để em có thể hồn thành bài nghiên cứu nà

Tuy nhiên vì kiến thức chun mơn cịn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn cũng như kĩ năng nên nội dung của báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầ cơ để báo cáo nà được hồn thiện hơn.

Một lần nữa em xin được trân trọng cảm ơn!

<i>Hà Nội, Ngày tháng 05 năm 2023 </i>

Sinh viên nghiên cứu Nguyễn Dũng Trí

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>MỞ ĐẦU </b>

<b>1. Lý do nghiên cứu </b>

Cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu năm 2022 khiến phần lớn các khu vực trên thế giới phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt nguồn cung trong khi giá dầu khí đốt và điện tăng mạnh. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đánh giá cuộc khủng hoảng năng lượng đã tạo ra một bước ngoặt trong lịch sử th c đẩy các nguồn năng lượng sạch và hình thành một hệ thống năng lượng bền vững. Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện na (năng lượng gió năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân …) năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu; vi tảo hiện đang được quảng cáo là nguyên liệu nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba lý tưởng vì có thể cung cấp một số loại nhiên liệu sinh học tái tạo khác nhau. Có nhiều lợi thế để sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo vì vi tảo có thể sản xuất dầu diesel sinh học gấp 15 đến 300 lần so với cây trồng truyền thống trên cơ sở diện tích. Chu kỳ thu hoạch của vi tảo rất ngắn và tốc độ tăng trưởng rất cao. Các nguyên tố thiết yếu để nuôi tảo bao gồm nitơ (N) phốt pho (P), sắt (Fe). Nước thải là môi trường phù hợp nhất về thành phần hóa học và tính chất vật lý so với các môi trường tự nhiên khác, các nghiên cứu gần đâ chỉ ra tiềm năng to lớn của việc sản xuất tảo hàng loạt sinh khối cho nhiên liệu sinh học và các ứng dụng khác để xử lý nước thải.

Nước rỉ rác, được tạo thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ và độ ẩm có trong rác, từ nước ngầm thẩm thấu vào nước mưa rơi xuống, ... do quá trình chơn lấp chất thải rắn nói chung hay rác thải đô thị nói riêng tại các bãi chôn lấp. Các hợp chất độc hại trong nước rỉ rác như các h drocacbon đa v ng thơm có khả năng gâ ung thư gâ đột biến gen; các chất có chứa clo như DDT và PCB có thể làm tăng khả năng tạo phức với các acid humic và acid filvic. Vì vậ nước rỉ rác nếu khơng được xử lý kịp thời có nguy gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh, nguồn nước ngầm do hiện tượng chảy tràn ra các khu vực xung quanh hay thẩm thấu xuống các mạch nước ngầm. Khi người dân sử dụng các nguồn nước này sẽ có ngu cơ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

Sử dụng vi tảo vừa để xử lý nước thải vừa cung cấp sản phẩm để sản xuất nhiên liệu sinh học đã và đang được nghiên cứu trên thế giới tu nhiên nước rỉ rác là một môi trường với nhiều thành phần phức tạp để có thể ni được tảo. Do đó em đã chọn

<i><b>đề tài “N hiên cứu tạo sinh khối tảo Scenedesmus sp tron môi trườn nước rỉ rác </b></i>

<b>đã qua xử lý để định hướng là nhiên liệu sinh học” 2. Đối tượng và mục đ ch nghiên cứu </b>

-Đối tương nghiên cứu:

<i>+Giống tảo Scenedesmus sp </i>

+Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp rác thải -Mục đích nghiên cứu:

+Nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp rác thải +Nghiên cứu định hướng nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>3. phươn pháp nghiên cứu </b>

Phương pháp thực địa: Thu thập các số liệu có sẵn như vị tri địa lý điệu kiệu tự nhiên. Khảo sát các điều kiện có sẵn như lưu lượng nước rỉ rác, phương pháp xử lý. Lấy mẫu phân tích

Phương pháp tổng quan: Thu thập các tài liệu liên quang đến COD, BOD, Tổng N,

<i>Amoni nước rỉ rác và phương pháp xử lý nước rỉ rác và tảo Scenedesmus sp. </i>

Phương pháp thực nghiệm: Phân tích các chỉ số COD, BOD, tổng N, amoni, TSS, tổng photpho, của nước rỉ rác trước và sau xử lý. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới q trình tích tụ lipit của tảo quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo, khả năng tích tụ lipit của tảo trong nước rỉ rác.

Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá: Từ các kết quả nghiên cứu tính toán và xử lý số liệu để kết quả phân tích đạt độ tin cậy. Từ các kết quả thu được và các nghiên cứu trước đó về các phương pháp xử lý nước rỉ rác để đưa ra các nhật xét.

<b>4. Phạm vi nghiên cứu </b>

Nghiên cứu được thực hiện tại phịng thí nghiệm Cơng nghệ Mơi trường-phịng 101 tịa B5 thuộc khoa Cơng nghệ Hóa trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

+Điều kiện khí hậu, thời tiết: Ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy các chất trong bãi

<b>chôn lấp nên tác động tới thành phần của nước rỉ rác. +Mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm. +Lượng nước mưa ngấm vào ô chôn lấp. </b>

+Thành phần rác thải: Quyết định các chất ô nhiễm và mức độ độc hại của nước rỉ rác.

+Thời gian: Chất lượng nước rác tha đổi theo thời gian. Mức độ ô nhiễm của nước rỉ rác giảm dần nên các bãi mới chơn lấp có hàm lượng chất ơ nhiễm trong nước

<b>cao hơn các bãi chôn lấp lâu năm. </b>

Ngồi ra cịn các yếu tố khác như khả năng che chắn của bãi chôn lấp độ nén, chiều dày và vật liệu làm lớp phủ … cũng gâ ảnh hưởng đến chất lượng nước rỉ rác. Thành phần của nước rác luôn tha đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học:

Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit béo amino axit axit cacboxilic…Giai đoại này có thể kéo dài hơn vài năm sau khi chơn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

 Nồng độ các axit béo dễ ba hơi cao;  pH thấp;

 BOD cao;

 Tỷ lệ BOD/COD cao;

 Nồng độ NH₄<small>+</small> và nitơ hữu cơ cao.

Đến giai đoạn tạo khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic. Giai đoạn tạo khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

 Nồng độ các axit béo dễ ba hơi thấp;  pH trung tính hoặc hơi kiềm;

 BOD thấp;

 Tỷ lệ BOD/COD thấp;

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

 Nồng độ NH₄<small>+</small> cao.

Nước rỉ rác thường có m i hôi màu đen đậm, nồng độ chất ô nhiễm cao (chủ yếu là hợp chất hữu cơ và nitơ) nên khó xử lý. Thành phần chung của nước rỉ rác được thể hiện ở bảng 1.1

<i> Thời gian chơn lấp </i>

- Tính chất Nước rỉ rác tha đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời gian. Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần.

- Thành phần của nước rỉ rác tha đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra.

<i> Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn </i>

- Thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chất nước rỉ rác. Thành phần chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rỉ rác cũng có các đặc

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

tính tương tự. Chẳng hạn, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại.

- Các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn cũng có những tác động đến tính chất nước rỉ rác. Ví dụ kích thước rác được đưa đi chôn lấp càng nhỏ thì tốc độ phân hủy càng nhanh.

<i> Chiều sâu bãi chôn lấp </i>

- Trên thực tế các bãi chơn lấp có chiều sâu càng lớn thì nồng độ chất ơ nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong c ng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chơn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó q trình phân hủy sẽ xả ra hoàn toàn hơn nên nước rỉ rác chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.

<i> Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi </i>

- Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trị rất quan trọng trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nước rỉ rác cũng như tăng lưu lượng và pha lỗng các chất ơ nhiễm từ rác vào trong nước. Khi quá trình thấm xả ra nhanh thì nước rỉ rác sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình ba hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm.

<i> Độ ẩm và nhiệt độ </i>

- Ở độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng thái bão h a đạt tới khả năng giữ nước thì độ ẩm trong rác là không tha đổi nhiều.

<i> Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc </i>

- Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rãnh và bùn của trạm xử lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rỉ rác. bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rỉ rác. đồng thời, chất dinh dư ng và vi sinh vật từ b n được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn định chất thải rắn. nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên nước rỉ rác có pH thấp và BOD₅ cao hơn.

- Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến các quá trình phân hủy chất thải rắn trong BCL do các chất ức chế như kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật... Ngoài ra, theo thời gian các chất độc hại sẽ bị phân hủy và theo NRR và khí thốt ra ngồi ảnh hưởng đến mơi trường cũng như các cơng trình sinh học xử lý nước rác.

<b>1.1.3 Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường </b>

Nước rỉ rác nói chung có hàm lượng COD và amoni rất cao. Đâ là lý do tại sao sau sự cố tràn nước rị rỉ ra mơi trường nước triều và nước mưa pha lỗng nước rị rỉ thì thực vật ở quanh khu vực lại sinh sôi nảy nở. Và cũng có thể nói ảnh hưởng của nước rị rỉ đến

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

các vùng nông nghiệp chỉ xảy ra ở mức độ tức thời làm mất mùa một vụ, khơng có tác hại lâu dài và có thể khắc phục được.

Điều đáng quan tâm là lượng nước rị rỉ có thể thấm xu ên qua đá bãi rác và đi vào nguồn nước ngầm làm ô nhiễm lâu dài nguồn nước nà . Nước rò rỉ từ bãi rác cũng chứa các hợp chất hữu cơ độc hại bao gồm các hydrocacbon aliphatic và v ng thơm các chất hữu cơ bị halogen hóa. Các h drocacbon đa v ng thơm có tính gâ ung thư cũng được tìm thấ trong nước rò rỉ, các chất này có thể gâ đột biến gen. Sự hòa tan các chất hydrocacbon bị clo hóa như DDT và PCB có thể làm tăng khả năng tạo phức với các acid humic và acid filvic. Khi người dân sử dụng các nguồn nước cho sinh hoạt sẽ không tránh khỏi những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

<b>1.1.4 ác phươn pháp xử lý nước rỉ rác </b>

<i> Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học </i>

- Trong nước rỉ rác thường vẫn có chứa các loại cặn lơ lửng kích thước đa dạng từ lớn đến nhỏ. Những loại cặn nà thường làm tắc các đường ống. Dẫn đến tắc nghẽn hệ thống xử lý ở đằng sau. Vậ nên thường phải xử lý các loại nà trước khi đưa vào hệ thống xử lý khác. Những loại xử lý cơ học thường được áp dụng:

+Lắng: Là biện pháp lợi dùng trọng lực để loại bỏ các các loại tạp chất dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Trong xử lý nước thải, quá trình lắng d ng để tách các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực. Để tiến hành quá trình nà người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau như bể lắng đứng, lắng ngang …

+Lọc: Là biện pháp tách các loại cặn có kích thước nhỏ mà q trình lắng khơng loại bỏ được. Người ta thực hiện quá trình này bằng cách sử dụng các loại vật liệu lọc cho phép chất lỏng đi qua c n tạp chất ở lại. Các vật liệu lọc thường là cát thạch anh, than hoạt tính … Vật liệu lọc thường phải có nhũng tính chất độ bền hóa học phải cao độ bền cơ học cao và giá cả hợp lý.

<i> Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ </i>

<i><b>- Keo tụ là quá trình dính kết các hạt keo chứa trong nước thải do chuyển động </b></i>

nhiệt, do xáo trộn và kết quả của quá trình này là từ các hạt keo rất bé tạo nên tổ hợp có kích thước lớn hơn và dễ dàng lắng xuống đá . Các chất keo tụ thường được ứng dụng trong xử lý nước thải là phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃.18H₂O) và phèn sắt (FeSO₄.7H₂O)

- Bể keo tụ có ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Đặc biệt đối với các loại nước thải có độ màu, chất rắn lơ lủng cao, có chứa hóa chất…Nó cũng thường đặt trước các bể xử lý sinh học nhằm giảm tải phần nào các chỉ số như TSS COD BOD. Ngồi ra, bể keo tụ cịn ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp nước mặt nước ngầm. Một số nước thải cần có hệ thống keo tụ trong quá trình xử lý như: Xử lý nước cấp, xử lý nước ngầm, nước thải dệt nhuộm, nước thải xi mạ, nước thải giặt là, nước thải mực in, nước thải nhà máy gạch men, nước rỉ rác

<i> Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Nước rỉ rác thường chứa một lượng đáng kể các hợp chất hữu cơ khó phân hủ và một số kim loại nặng mang độc tính cao khó phân giải mà xử lý sinh học và cơ học vẫn chưa giải qu ết được triệt để. Do vậ người ta phải sử dụng các hóa chất để tạo ra các phản ứng hóa học đồng thời kết hợp với cơng trình xử lý cơ học để loại bỏ COD độ màu cặn lơ lửng và nhất là kim loại nặng có trong nước rỉ rác.

- Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao, không gian xử lý không lớn, dễ sử dụng và quản lý

- Nhược điểm: Chi phí hóa chất cao và thường tạo ra các sản phẩm phụ độc hại (chủ ếu là do sự có mặt của một số hóa chất).

<i> Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học </i>

- Trong thành phần của nước rỉ rác có chứa nồng độ các chất hưu cơ như COD BOD … và c n các hợp chất chứa các chất như Nito Photpho …. Như vậy ta có thể nhờ hoạt động của vi sinh vật để làm giảm nồng độ các hợp chất hữu cơ. - Xử lý sinh học là sự kết hợp hoặc riêng lẻ của các quá trình hiếu khí, kị khí,

thiếu khí. Các cơng trình thường được sử dụng: bể aerotank hồ thổi khí bể lọc sinh học đĩa lọc sinh học… Phương pháp nà xử lý đồng thời BOD và N-NH₄<small>+</small>, P.

- Ưu điểm: Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học, nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong tự nhiên, thân thiện với mơi trường, chi phí xử lý thấp, ít tốn điện năng và hóa chất thường khơng gây ơ nhiễm thứ cấp, có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ làm phân bón (bùn hoạt hóa) hoặc tái sinh năng lượng (khí methane) .

- Nhược điểm: Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết: nhiệt độ, ánh sáng, pH DO và hàm lượng các chất dinh dư ng, các chất độc hại khác, Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước rác chứa nhiều thành phần khác nhau, yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các cơng trình.

- Phương pháp nà hạn chế đối với nước thải có độc tính với vi sinh vật.

<b>1.2 TỔNG QUAN VỀ TẢO 1.2.1 Khái niệm, phân loại tảo </b>

Tảo (hay cỏ biển) là một nhóm thực vật lớn và đa dạng, bao gồm các sinh vật thông thường là tự dư ng, gồm một hay nhiều tế bào có cấu tạo đơn giản, có màu khác nhau, ln ln có chất diệp lục nhưng chưa có rễ, thân, lá. Hầu hết tảo sống trong nước. Đâ là những sinh vật mà vách thân chứa xenluloza, là những sinh vật tự dư ng vì chứa diệp lục, quang hợp nhờ ánh sáng và CO₂. Cơ quan dinh dư ng cịn gọi là tản. Tảo có nhiều dạng: đơn bào sợi xiên, sợi phân nhánh, hình ống, hình phiến. Tảo khơng có mơ dẫn truyền. Nhóm tảo có trên 20.000 lồi hiện sống trên Trái Đất [6].

Hầu hết các loại vi tảo đều phát triển rất nhanh, chủ yếu là sinh sản vơ tính, hình thức sinh sản của tảo được thực hiện bằng sự hình thành các bào tử chun hóa. Trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

những điều kiện tăng trưởng thích hợp, một số lồi tảo cũng có khả năng sinh sản hữu tính và sinh sản sinh dư ng.

Vi tảo được chia ra thành năm nhóm khác nhau dựa theo thành phần sắc tố, cấu trúc tết bào, thành phần sinh hóa và chu kỳ sống của chúng:

- Tảo lục (Chlorophyta) - Tảo silic (Bacillariophyta) - Tảo lông roi bám (Haptophyta) - Tảo hạt (Eustigmatophyta)

- Khuẩn lam Chlorophyta (Green Algae)

<b>1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởn đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo </b>

Độ pH của nước: pH là nhân tố biểu thị cho sự phát triển về mật độ của tảo. Giá trị pH tảo có thể sống trong ngư ng từ 7-10 nhưng pH tối ưu từ 8,2-8,7 nếu pH khơng ổn định có thể dẫn tới các tế bào bị phá v và tảo chết đột ngột. Có thể khắc phục tình trạng này bằng việc bổ sung CO₂ vào hệ thống nuôi vi tảo nhằm ổn định pH dưới 9 trong quá trình phát triển của tảo. Theo Oh_Shama (1986), Khi amonium hoặc nitrate được sử dụng như nguồn cung cấp nitơ cho tảo sẽ dẫn đến sự biến đổi pH của môi trường. Sự hấp thu NO₃^- sẽ làm tăng pH của môi trường. Sự hấp thu NH₄⁺ sẽ dẫn đến sự giảm pH. [11]

Nhiệt độ là một yếu tố mơi trường quan trọng có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Nhiệt độ tác động lên cấu trúc tế bào, nhiệt độ ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng. Nhiệt độ thích hợp để tảo phát nhiển tốt nhất là khoảng 23 - 25^oC. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp thì một số chủng vi tảo có thể khơng phát triển được. Chính vì vậy, việc chọn các chủng tảo chịu nhiệt có ý nghĩa lớn đến năng suất tảo.

Ánh sáng cũng là một trong những yếu tố môi trường vô cùng quan trọng gây ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo. Thời gian chiếu sáng là một trong những tiêu chí quan trọng có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động quang hợp và tỷ lệ tăng trưởng nhưng cần lưu ý rằng việc tiếp xúc ánh sáng quá mức có thể dẫn đến sự lãng phí điện và ức chế tăng trưởng tế bào. Dựa theo mỗi lồi tảo mà có khoảng cường độ chiếu sáng tối ưu và thời gian chiếu sáng thích hợp riêng. Thơng thường, các lồi tảo được ni trong cường độ ánh sáng khoảng 1000-10.000 lux, với thời gian chiếu sáng từ 16-24h/ngày.

Trong môi trường nuôi nhân tạo các yếu tố trên được đảm bảo qua hình thức sục khí. Mục đích nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng CO₂ để tảo tổng hợp vật chất hữu cơ hạn chế sự tha đổi pH như là cân bằng lượng CO₂ và HCO₃^-, ngồi ra cịn giúp cho chất dinh dư ng được trộn đều. Đồng thời dưới tác dụng của sục khí hạn chế tình trạng tảo bị lắng đá và phân tầng về nhiệt độ. Tuỳ theo thể tích ni mà có sự đảo trộn và cấp khí khác nhau đồng thời sục khí mạnh hay yếu phụ thuốc vào các giai đoạn phát triển.

Tảo sử dụng các chất dinh dư ng (chủ yếu là hợp chất của nitơ và photpho ngoài ra cịn một số ngun tố vi lượng khác) có trong nước để tổng hợp sinh khối. Nitơ là ngu ên tố đa lượng quan trọng và cần thiết để tạo nên các axit amin và protein (thành phần chính của cơ thể sống). Khơng có nitơ tảo không thể sinh trưởng phát triển và dẫn đến việc

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

chết tảo. Đa phần nitơ được tảo sử dụng dưới dạng NH₄⁺ và NO₃^- để tạo thành amino axit, protein và các hợp chất chứa nitơ khác. Nitơ chiếm từ 1 - 10% trọng lượng khơ của tế bào tảo. Hầu hết các lồi tảo có thể sử dụng NH₄⁺ và NO₃^-ở màng tế bào. Photpho là chất dinh dư ng quan trọng cho sự phát triển của tảo trong nước mặt. Các q trình quan trọng trong tế bào đều có sự tham gia của Photpho. Đặc biệt, Photpho cần thiết đối với chu trình chuyển hóa năng lượng và tổng hợp axit nucleic. Tỉ lệ thích hợp của N và P là 6:1.

Thành phần vi lượng bao gồm các nguyên tố có hàm lượng rất thấp nhưng chiếm vị trí rất quan trọng trong quá trình phát triển của tảo cụ thể như: K Na Mg Ca Fe Mn Cu, Zn [5].

<b>1.2.3 Vai trị và ứng dụng của tảo </b>

Tảo có vai trị quan trọng trong thiên nhiên cũng như trong đời sống của con người như: trong học, công nghiệp, thực phẩm… bên cạnh những lợi ích mà tảo mang lại thì có một số lồi tảo gây ảnh hưởng xấu đến đời sống và mơi trường.

Tảo nói chung và vi tảo nói riêng có vai trị rất quang trọng trong tự nhiên và trong đời sống nhân loại. Tảo có khả năng quang hợp (hút CO₂, thải O₂ vào nước) làm tăng lượng O₂ trong nước. Tảo tạo ra một lượng hữu cơ rất lớn. Hàng năm tảo có thể tổng hợp ra trong đại dương 70 - 280 tỷ tấn chất hữu cơ. Trong các thủy vực nước ngọt, tảo cung cấp oxy và hầu hết thức ăn sơ cấp cho cá và các động vật thủy sinh khác. Tảo góp phần bảo vệ mơi trường do tảo có khả năng hấp thu khuấy chất trong nước, cung cấp O₂ cho sinh vật hiếm khí hoạt động… Nhiều tảo biển được khai thác để sản xuất thạch (agar), alginate, sản phẩm giàu iod... Nhiều lồi tảo được ni trồng làm nguồn thức ăn cho các động vật nhỏ sống trong nước và là nguồn thức ăn cho tôm cá cơn tr ng… bên cạnh đó tảo cũng có vai tr quan trọng trong đời sống của con người.

Vai tr làm đẹp: Chiết suất làm thuốc đắp mặt nạ, kem ví dụ như tảo đỏ Asparagopsis có tính năng diệt khuẩn và nấm giúp chống mụn và gàu.

Vai tr dinh dư ng: Tảo có thể làm thức ăn trực tiếp cho con người. Sinh khối tảo Chlorellaở Nhật Bản đã được đóng viên và sử dụng như một loại thức ăn bổ dư ng.

Vai tr đối với sức khoẻ và y học: Tảo có nhiều sinh tố và vi lượng như Betacrotene, là chất chống oxi hố. Tảo có thể ngăn ngừa ung thư nhất là ung thư v do có tác dụng làm giảm.

Vai trị trong ngành cơng nghiệp: Một số được sử dụng để sản xuất ra các chất có ý nghĩa trong học và phịng thí nghiệm. Tảo dùng làm phân bón và nguồn ngun liệu chế biến Brom và Iod như tảo sừng hưu (Fucus).

Vai trị trong nơng nghiệp: Trong nông nghiệp, tảo dùng làm thuốc trừ sâu, phân bón. Các nhà nơng học cho rằng, nếu tận dụng tốt hệ tảo trong ao hồ sẽ nâng cao độ màu m cho đất trồng. Tảo đơn bào được đưa vào bón ruộng đã nâng cao sản lượng cây có hạt trung bình 15%. Lượng đạm ở đất sau khi được bón bằng tảo tăng từ 3-4 lần so với đối chứng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Ứng dụng tảo trong xử lý nước thải: Vi tảo có khả năng quang hợp tốt, chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hữu ích và sử dụng các chất dinh dư ng như Nito và Photpho thường gây hiện tượng ph dư ng để tạo thành sinh khối có ích. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, tảo sử dụng nguồn C N P trong nước để tổng hợp sinh khối và các chất cần thiết cho cơ thể chúng, do vậy sự phát triển của tảo sẽ giúp loại bỏ các chất nhiễm bẩn (dinh dư ng, chất hữu cơ) trong nước thải.

Ứng dụng tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học: Tảo là nguồn tiềm năng của nhiều loại nhiên liệu sinh học, bao gồm khí sinh học được tạo ra trong q trình phân hủy kỵ khí của sinh khối tảo và dầu diesel sinh học được sản xuất từ chất béo tích tụ trong tế bào tảo. Một số nghiên cứu báo cáo năng suất cao của dầu vi tảo vượt trội hơn cây trồng lấy hạt có dầu để thu được dầu diesel sinh học[1], sinh khối vi tảo chứa dầu dao động từ 20-50% trọng lượng khô của sinh khối [2], cũng có một số lồi vi tảo cảm ứng để chúng tích lũ lượng carbohydrate lớn nhất, chất nền chính để sản xuất cồn sinh học, trong sinh khối vi tảo được tạo ra có khơng có sự hiện diện của lignin, một lợi thế tạo điều kiện thuận lợi cho q trình tiền xử lý đó là q trình thủ phân hàm lượng tinh bột hiệu quả bằng enz m cho phép đạt được tốc độ tăng trưởng cao và năng suất cao; một số loài vi tảo trong điều kiện yếm khí, tạo ra gl cogen để tạo ra hydro sinh học và quá trình lên men của nó tạo ra khí mê-tan; bằng cách sản xuất nhiều hơn một loại nhiên liệu sinh học, giá trị của sinh khối vi tảo sẽ tăng lên [3]. Vì thế; Sinh khối vi tảo được coi là nguyên liệu thô quan trọng để thu được nhiên liệu sinh học và nhiều loại sản phẩm phụ có giá trị gia tăng cao

<i><b>1.2.4 Giới thiệu về tảo Scenedesmus sp </b></i>

<i>Đặc điểm, vị trí: Tảo Scenedesmus sp là lồi tảo đơn bào màu lục, phân bố rộng rãi trong nước ngọt và trong đất. Kích thước trung bình ~10µm. Vị trí của tảo Scenedesmus </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<i>Hình thái, cấu tạo: Scenedesmus sp là tảo xanh nước ngọt đơn bào kích thước lớn </i>

(15 x 5 µm) thường xuất hiện với bộ 4 - 16 tế bào kết nối mặc dù các tề bào cũng có thể xuất hiện đơn lẻ với hình bầu dục. Sự tha đổi của các điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, thành phần hóa học sẽ ảnh hưởng đến hình thái và chất lượng của tế bào tảo.

<i><b>Hình thức sinh sản: Tảo Scenedesmus sp chủ yếu sinh sản vơ tính, ở điều kiện sống </b></i>

tối ưu Scenedesmus có tốc độ sinh sản nhanh. Tốc độ tăng trưởng của tảo trong khoảng 0,04/h – 0 12/h đâ cũng là d ng vi tảo chịu được nhiệt độ cao (khoảng 40⁰C), tuy nhiên tốc độ tăng trưởng tối đa của loài tảo nà được ghi nhận trong khoảng 30 - 35⁰C. Scenedesmus có thể phát triển trong một khoảng pH rộng từ 5 - 10, tuy nhiên pH tối ưu nằm trong khoảng từ 7,5 - 8. Ngoài ra, tốc độ tự lắng của loài này chỉ khoảng 10^-6 m/s mặc d ch ng có kích thước khá lớn, nên khơng thể thu hoạch bằng phương pháp tự lắng, mà cần sử dụng ly tâm hoặc thêm hóa chất tác động và lọc. Tảo có 3 phương thức sinh sản:

<b>- Sinh sản sinh dư ng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo. </b>

<b>- Sinh sản vơ tính: hình thành các loại bào tử vơ tính như bào tử tĩnh bào tử động, bào </b>

tự tự thân, bào tử màng dày.

<b>- Sinh sản hữu tính: có đăng giao dị giao và nỗn giao. </b>

<i><small>Bảng 1.3: Thành phần hóa học và vitamin trong tảo Scenedesmus sp[13] </small></i>

<b>Thành phần hố học (%T khơ) </b>

<b>Giá trị (%) </b>

<b>Thành phần vitamin ( mg/g T khô ) </b>

<b>Giá trị ( mg/g) </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<i>Một số chất vô cơ chứa trong tảo Scenedesmus sp như Natri Kali Canxi Magie </i>

Sắt , Kẽm và Đồng. Trong đó Canxi chiếm tỷ lệ sinh khối cao nhất với 1208,90mg.100/g.

<i>Ứng dụng của Scenedesmus sp: </i>

<i>Scenedesmu sps có nhiều ứng dụng nhất là trong sản xuất nhiên liệu sinh học như: </i>

hydro-sinh học dầu diesel sinh học.Scenedesmus sp có tiềm năng trong sản xuất dầu và chuyển hóa các chất thứ cấp như carotenoids nhiều dịng có thể sản sinh ra nhiều carotenoids khác nhau trong điều kiện thiếu dinh dư ng, một trong những carotenoids quan trọng là lutein. Các tế bào phát triển có hàm lượng protein cao (50%), chất béo dưới 10%, còn lại là tinh bột và các thành phần khác.

<b>1.3 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.3.1 Khái niệm nhiên liệu sinh học </b>

Thuật ngữ ―Nhiên Liệu Sinh Học‖ (biofuel) được đưa ra vào cuối những năm 1980 để chỉ các loại nhiên liệu có khả năng tái tạo. Chúng khơng có nguồn gốc từ dầu mỏ, vì vậ ch ng được coi là loại nhiên liệu thay thế dầu mỏ. Nhiên Liệu Sinh Học thường được sản xuất từ sinh khối (biomass) chủ yếu là các sản phẩm của nông nghiệp. Nhiên Liệu Sinh Học được coi là nguồn nhiên liệu thân thiện với mơi trường và có tiềm năng tha thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch trong tương lai

Nhiên Liệu Sinh Học bao gồm cả nhiên liệu dạng khí và dạng lỏng. Nhiên Liệu Sinh Học dạng lỏng bao gồm ethanol sinh học (bioethanol), methanol sinh học (biomethanol), diesel sinh học (diesel sinh học); dạng khí gồm hydro sinh học (biohydro) và methane sinh học (biomethane)

<b>1.3.2 Phân loại nhiên liệu sinh học </b>

Nhiên liệu sinh học được phân loại rộng rãi thành nhiên liệu sinh học sơ cấp và thứ cấp

Nhiên liệu sinh học sơ cấp được sử dụng ở dạng chưa qua chế biến, chủ yếu để sưởi ấm, nấu ăn hoặc sản xuất điện, và bao gồm gỗ nhiên liệu dăm gỗ và viên nén, v.v. Nhiên liệu sinh học thứ cấp được sản xuất bằng cách xử lý sinh khối, và bao gồm etanol, dầu diesel sinh học, v.v., có thể được được sử dụng trong các phương tiện và quy trình cơng nghiệp. Nhiên liệu sinh học thứ cấp được chia thành nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, thứ hai và thứ ba trên cơ sở nguyên liệu thô và công nghệ được sử dụng để sản xuất chúng

<i> Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất: </i>

Nhiên liệu sinh học thế hệ đầu tiên là những nhiên liệu được sản xuất từ chất hữu cơ có thể được sử dụng để sản xuất thực phẩm hoặc thức ăn gia s c. Chất hữu cơ đó chủ yếu là tinh bột đường, m động vật và dầu thực vật. Nguồn để sản xuất của những nguyên liệu đó là khoai tâ hạt ngũ cốc, hạt cải dầu đậu

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

tương ngơ hoặc mía. Các ngun liệu thơ như vậy cũng có thể được sử dụng để sản xuất thức ăn cho người hoặc thức ăn chăn nuôi như vậy có thể thấy rằng nếu quá nhiều nhiên liệu được sản xuất từ những ngun liệu đó thì giá lương thực có thể tăng mạnh điều này có thể là một thách thức đối với một số quốc gia [3].

<i> Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai: </i>

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai được coi là sinh thái hơn thế hệ thứ nhất, ch ng được lấy từ chất thải nông nghiệp và lâm nghiệp, chất thải công nghiệp và đô thị [8]. Những nhiên liệu sinh học, chất lỏng hoặc chất khí thế hệ thứ hai nà được sản xuất ở cấp độ phịng thí nghiệm và chưa phổ biến do chi phí sản xuất cao [9].

<i> Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba: </i>

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba được coi là một lựa chọn hợp lý như một nguồn năng lượng bền vững, chúng khắc phục những điểm yếu của thế hệ thứ nhất và thứ hai ch ng đến từ quá trình xử lý các nguồn vi sinh vật và tảo, chúng không yêu cầu sử dụng đất nông nghiệp, ao hồ hoặc lò phản ứng như những cây được trồng trọt trên đất. Vi tảo là các vi sinh vật quang hợp sử dụng năng lượng ánh sáng để phát triển đồng hóa CO2 trong khí quyển hiệu quả hơn so với thực vật trên cạn và có tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học và các sản phẩm phụ với năng suất cao hơn và tiêu thụ tài nguyên thấp hơn [10]. Có một số nghiên cứu chỉ ra rằng vi tảo có khả năng tích lũ một lượng lớn axit béo trong sinh khối của chúng, với năng suất dầu cao gấp 4 đến 5 lần so với các thực vật trên cạn có năng suất cao nhất để sản xuất dầu diesel sinh học [19]. Các nghiên cứu gần đâ báo cáo mức độ tích lũ cao của carbohydrate trong sinh khối vi tảo, với glucose là dinh dư ng có thể đạt tới 90% tổng lượng đường khi có đủ sự cảm ứng của tế bào. Loại vi tảo này là nguyên liệu thô thay thế để sản xuất nhiên liệu sinh học

<b> 1.3.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới </b>

Hiện nay nhiên liệu hóa thạch khơng cịn bền vững do nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng cao mà nguồn cung ngày càng cạn kiệt, ngồi ra, sự tích tụ cacbon ddioxxit do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch là mối đe dọa môi trường nghiêm trọng. Những thách thức nà đã th c đẩy việc tìm tiếm một sự thay thế khả thi nhất để giảm tải sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoa thạch và phát triển bền vững môi trường.

Vi tảo đang được coi là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất dầu diesel sinh học để thay thế cho nhiên liệu hóa thạch bởi các đặc điểm của nó. Vi tảo là những nhà máy sinh hóa quang hợp tí hon. Chúng sử dụng các quá trình quang hợp giống như thực vật bậc cao để sản xuất năng lượng và các chất chuyển hóa. May mắn thay, khả năng quang hợp của vi tảo cao hơn đáng kể so với thực vật trên cạn [12]. Tốc độ tăng trưởng và năng suất dầu của nhiều loại vi tảo vượt xa năng suất dầu của các loại cây trồng sản xuất dầu tốt nhất [14]. Vi tảo được cho là có năng suất dầu cao hơn tới 300 lần để sản xuất dầu diesel sinh học so với cây trồng năng lượng truyền thống trên cùng một diện tích ni trồng [14]. Hàm lượng lipid trung bình của vi tảo nằm trong khoảng

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

từ 1-70% nhưng trong điều kiện tối ưu hóa một số lồi có thể mang lại 80% dầu theo trọng lượng khô của chúng [15]. Quan trọng nhất, chúng không cạnh tranh với cây lương thực vì chúng có thể ni mà khơng xử dụng đất canh tác các điêu kiện cần thiết để tảo có thể sinh trưởng và phát triển là ánh sáng mặt trời, nguồn cung cấp Cacbon là CO₂ trong khơng khí và hàm lượng chất dinh dư ng trong nước là Nito và Photpho. Có thể thấy tiềm năng ứng dụng của tảo trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Trên thế giới đã có nhiều cơng trình nghiên cứu để ứng dụng điều này.

Vốn và chi phí vận hành của dầu diesel sinh học từ tảo vẫn cao hơn dầu diesel từ xăng điều này cản trở sự phát triển của công nghệ dầu diesel sinh học vi tảo ở quy mô thương mại [16]. Gần đâ một số kết quả nghiên cứu cho thấy nuôi trồng vi tảo lư ng dụng để kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường (đặc biệt là xử lý nước thải) kết hợp với sản xuất nhiên liệu sinh học là một lựa chọn hấp dẫn về mặt giảm chi phí năng lượng, giảm phát thải CO2 chi phí dinh dư ng và tài ngu ên nước ngọt. Châu và cộng sự. (2012) đã phát triển một chế độ tự dư ng dị dư ng hiệu quả để cải thiện việc loại bỏ chất dinh dư ng trong nước thải, tái chế nước thải và tăng cường tích lũ lipid của tảo với Auxenochlorella protothe coides UMN280. Nồng độ sinh khối và hàm lượng lipid tối đa đạt 1,16 g/L và 33,22% trọng lượng khô (DW). Và hiệu quả loại bỏ chất dinh dư ng đối với tổng phốt pho amoniac và nitơ khi kết th c canh tác hai giai đoạn lần lượt là 98,48, 100 và 90,60% [17].

<b>1.3.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam </b>

Trong xu thế chung của thế giới hiện nay coi NLSH là một giải pháp năng lượng sạch và an tồn cho giảm thiểu ơ nhiễm, vấn đề NLSH ở Việt Nam cũng đang ngà càng được Nhà nước và các nhà khoa học quan tâm và đầu tư nghiên cứu. Ví dụ như Chính phủ đã ban hành định hướng phát triển và sử dụng năng lượng giai đoạn 2006- 2015 và tầm nhìn đến 2025, bao gồm phát triển điện, than, dầu khí năng lượng nguyên tử năng lượng tái tạo NLSH… Ngà 20.11.2007 Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 177/2007/QĐ- TTg phê duyệt ―Đề án phát triển NLSH đến năm 2015 tầm nhìn 2025‖ ‖ trong đó đưa ra mục tiêu đến năm 2010 sản xuất 100.000 tấn xăng E5/năm (pha khoảng 5% ethanol) và 50.000 tấn B5/năm (pha khoảng 5% diesel sinh học) đảm 0,4% nhu cầu nhiên liệu cả nước và đến năm 2025 sẽ có sản lượng hai loại sản phẩm nà đủ đáp ứng 5% nhu cầu thị trường nội địa. Tháng 6/2010, Quốc hội cũng đã thông qua Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong đó đề cập nhiều đến vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo. Sự ra đời của đề án và đặc biệt việc ban hành Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là căn cứ pháp luật quan trọng để Việt Nam bước vào một hành trình mới về sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học

</div>