Nghiên Cứu Sử Dụng Bùn Thải Sinh Học Từ Nước Thải Sản Xuất Bia Để Nuôi Cấy Vi Khuẩn Bacillus Thuringiensis Sinh Độc Tố Diệt Sâu

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA
HỌC

Trần Thị Kim Hạnh

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN THẢI SINH HỌC TỪ NƢỚC
THẢI SẢN XUẤT BIA ĐỂ NUÔI CẤY VI KHUẨN
BACILLUS THURINGIENSIS SINH ĐỘC TỐ DIỆT SÂU

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60420201

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA
HỌC PGS. TS TĂNG THỊ CHÍNH

Thái Nguyên - 2013
Số hóa bởi trung tâm học liệu
/>

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, bùn
thải đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp và các cơ quan chức năng
không chỉ ở Việt Nam mà ngay cả ở các nƣớc có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên
tiến trên thế giới. Bên cạnh lƣợng bùn thải từ các khu công nghiệp nặng và nhẹ, bùn
thải bệnh viện…. còn có một lƣợng lớn bùn thải đƣợc thải ra từ các khu công

nghiệp chế biến lƣơng thực thực phẩm.Tại Việt Nam, hầu hết bùn thải chủ yếu
đƣợc xử lý bằng cách ép loại nƣớc, phơi khô, sấy khô, đổ bỏ hay chôn lấp, chỉ
một phần rất nhỏ đƣợc sử dụng làm phân bón.Quá trình chôn lấp, đổ bỏ bùn thải đã
và đang gây ra ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng ảnh hƣởng đến sức khỏe
con ngƣời.Bên cạnh đó chi phí xử lý bùn thải đòi hỏi một lƣợng kinh phí lớn. Do
đó việc tận dụng bùn thải làm nguyên liệu cho một ngành công nghiệp sản xuất
khác có ý nghĩa to lớn về môi trƣờng và kinh tế.
Bùn thải sinh học từ các trạm xử lý nƣớc thải của các khu công nghiệp chế
biến lƣơng thực thực phẩm có thành phần chủ yếu là các vi sinh vật hình thành
trong quá trình xử lý arotanh và các hợp chất hữu cơ cao phân tử kết lắng cùng quá
trình tạo lắng của hệ thống xử lý nƣớc thải do đó bùn thải sinh học có hàm lƣợng
chất hữu cơ có tiềm năng để tái sử dụng cho các mục đích khác nhau. Đặc biệt, bùn
thải từ các cơ sở, nhà máy sản xuất bia có chứa hàm lƣợng dinh dƣỡng cao có thể
tận dụng làm môi trƣờng thay thế môi trƣờng nhân tạo để nuôi cấy vi sinh vật [8].
Việc tận dụng thành phần dinh dƣỡng trong bùn thải để thay thế môi trƣờng nhân
tạo đắt tiền thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra các
sản phẩm sinh học có ích nhƣ chế phẩm sinh học cải tạo đất, chế phẩm thuốc trừ
sâu sinh học, chế phẩm diệt muỗi sinh học,… Đồng thời việc tận dụng bùn thải vừa
giúp làm giảm giá thành sản phẩm vừa thân thiện với môi trƣờng. Xuất phát từ
những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng bùn
sinh học từ nƣớc thải sản xuất bia để nuôi cấy vi khuẩn Bacillus
thuringiensis sinh độc tố diệt sâu”.


2. Mục tiêu nghiên cứu:
Tái sử dụng chất thải của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm (bùn thải sinh
học của nhà máy sản xuất bia) tạo ra sản phẩm hữu ích phục vụ cho hoạt động sản
xuất kinh doanh của con ngƣời.
3. Nội dung nghiên cứu:
-

Nghiên cứu kỹ thuật xử lý bùn sinh học từ trạm xử lý nƣớc thải của nhà máy
sản xuất bia làm môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn Bacillus thuringiensis.

-

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng sinh trƣởng và sinh tổng hợp
protein tinh thể của Bacillus thuringiensis khi sử dụng bùn thải sinh học từ trạm
xử lý nƣớc thải của nhà máy sản xuất bia làm môi trƣờng nuôi cấy ở quy mô
phòng thí nghiệm.

-

Đánh giá hiệu lực diệt sâu của dịch nuôi cấy vi khuẩn Bacillus thuringiensis
bằng phƣơng pháp sinh học (bioassays) trong phòng thí nghiệm.


NỘI DUNG
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI
LIỆU
1.1. Khái quát về bùn thải
1.1.1. Định nghĩa
Bùn có thể định nghĩa nhƣ sau: Bùn là dạng chất rắn tách ra từ chất lỏng, bùn
thƣờng chứa một lƣợng nƣớc lớn, đặc tính của bùn phụ thuộc vào đặc tính của chất
lỏng mà nó đƣợc tách ra[40].
Dựa vào đặc tính của bùn có thể chia thành các loại bùn nhƣ sau: bùn thải dễ
phân hủy sinh học và bùn thải khó phân hủy sinh học.
Bùn thải dễ phân hủy sinh học đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý sinh học (còn
gọi là bùn sinh học) hay từ nƣớc thải có hàm lƣợng hữu cơ cao. Bùn dễ phân hủy
sinh học cũng đƣợc chia thành 2 loại: không nguy hại và nguy hại.Bùn thải không

nguy hại đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý nƣớc ở các nhà máy chế biến lƣơng thực
thực phẩm, nƣớc thải sinh hoạt. Bùn này có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, ít chất độc
và thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Vì vậy có thể sử dụng làm phân
bón cho cây trồng hoặc sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình nuôi cấy vi sinh
vật, tạo ra nguồn năng lƣợng, nhiên liệu có giá trị…[15], [17],[24],[26], [30],
[33].Bùn thải nguy hại đƣợc tạo ra từ hệ thống nƣớc thải bệnh viện, các khu
nghiên cứu…đối với loại bùn thải này phải đƣợc xử lý nghiêm ngặt bằng phƣơng
pháp thiêu đốt trƣớc khi chôn, tuyệt đối không đƣợc tận dụng cho mục đích nông
nghiệp.
Bùn thải khó phân hủy sinh học là bùn thải chứa nhiều hợp chất khó phân
hủy hay các chất độc. Bùn thải khó phân hủy sinh học đƣợc chia thành 2 nhóm:
nhóm có khả năng xử lý thƣờng và nhóm không thể xử lý đƣợc.Bùn thải có khả
năng xử lý thƣờng áp dụng phƣơng pháp thu hồi một số chất sau đó thiêu đốt, đóng
rắn để tạo ra sản phẩm mới phục vụ con ngƣời[34].Bùn thải không thể xử lý đƣợc


là các loại bùn chứa chất phóng xạ và các chất độc dễ phát tán trong môi trƣờng
và phải xử lý bằng phƣơng pháp đóng rắn và chôn lấp theo quy định.


1.1.2Đặc điểm của bùn thải
Thành phần của bùn:
-

Hàm lƣợng hợp chất vô cơ và hữu cơ cao.

-

Mật độ vi sinh vật cao.

-

Kim loại nặng: As, Cd, Zn, Pb, Cu, Ni, Cr…

-

Hóa chất hữu cơ tổng hợp.

-

Các chất lơ lửng.

-

Các thành phần khác: tùy từng ngành công nghiệp nhƣ chứa các chất

phóng xạ, chất độc,…
Trong bùn thải có chứa một hàm lƣợng chất dinh dƣỡng đƣợc sử dụng nhƣ
nguồn nguyên liệu để sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học và tổng hợp
nguồn năng lƣợng mới.Hiện nay, bùn thải đƣợc ứng dụng nhiều không chỉ ở các
nƣớc phát triển mà cả những nƣớc đang phát triển nhằm giảm thiểu lƣợng bùn thải
đƣợc thải ra hàng triệu tấn/năm, góp phần bảo vệ môi trƣờng[16],[18].
1.1.3.Khái quát bùn thải trên thế giới
Trong những năm gần đây, các quá trình xử lý nƣớc thải với những công
nghệ tiến bộ đã đƣợc áp dụng ở nhiều nƣớc để hạn chế sự ô nhiễm môi trƣờng từ
nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải công nghiệp.Những chỉ dừng lại ở việc xử lý nƣớc
thải thì chƣa triệt để vì sau quá trình xử lý nƣớc thải sản phẩm chủ yếu là bùn thải,
đây là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng.Quá trình xử lý nƣớc
thải tạo ra một lƣợng lớn bùn, ƣớc tính chiếm từ 5% đến 25% tổng thể tích nƣớc
xử lý. Trong quá trình xử lý bằng công nghệ bùn hoạt tính, khoảng 30 - 40% các

chất hữu cơ có trong nƣớc thải sẽ chuyển sang dạng bùn hay lƣợng bùn sinh ra khi
xử lý 1kg COD trong nƣớc thải là khoảng 0,3kg đến 0,5kg bùn. Do đó, bùn thải
sau quá trình xử lý nƣớc thải cần đƣợc xử lý và sử dụng hiệu quả.


Đối các nƣớc Châu Âu, lƣợng bùn thải khô trên một đầu ngƣời đƣợc thống
kê từ quá trình xử lý nƣớc sơ cấp và thứ cấp là khoảng 90g/ngày/ngƣời. Ở Anh, có
khoảng 30 triệu tấn bùn thải mỗi năm, tƣơng đƣơng với 1,2 triệu tấn bùn khô mỗi
năm. Chi phí cho loại bỏ và xử lý bùn khoảng 250 triệu bảng Anh ứng với 5 bảng
Anh/đầu ngƣời. Sau khi thực hiện xử lý toàn bộ nƣớc thải trong thành phố của 15
nƣớc cộng đồng Châu Âu vào năm 2005, việc xử lý này có thể làm phát sinh thêm
khoảng 10,7 triệu tấn bùn khô mỗi năm và tăng khoảng 38% lƣợng bùn. Việc tích
lũy này đã tạo ra một lƣợng lớn bùn thải[33].

Hình 1.1.Biểu đồ về sự gia tăng bùn thải khi áp dụng biện pháp xử lý nƣớc
thải ở các nƣớc cộng đồng Châu Âu [33]
Các thông tin về các phƣơng pháp và các cách tiếp cận sử dụng bùn thải sau
khi đƣợc loại bỏ vẫn chƣa đƣợc cung cấp một cách rõ ràng. Ở một vài nƣớc Châu
Âu, phƣơng pháp loại bỏ bùn chủ yếu là chôn lấp tỷ lệ chiếm khoảng 50-75%.Trong
khi đó, bùn thải sử dụng cho nông nghiệp nhƣ nguồn phân bón chỉ chiếm khoảng
25-35% hoặc một phần nhỏ đƣợc tái sinh[39]. Tại Anh, hàng năm có khoảng 18
triệu tấn bùn thải đƣợc bón cho nông nghiệp nhƣ nguồn phân hữu cơ, cũng nhƣ có
khoảng 60% lƣợng bùn thải của Hoa Kỳ đƣợc sử dụng cho mùa màng. Theo tài liệu


của Hội đồng liên minh Châu Âu (1999 - 2001) có 40% lƣợng bùn thải của các
nƣớc Châu Âu đƣợc tái sử dụng lại cho nông nghiệp.
Trung Quốc, các trạm xử lý nƣớc thải tạo ra khoảng 5,5 triệu tấn bùn tính
theo trọng lƣợng khô vào năm 2006. Một phần đáng kể lƣợng bùn này đƣợc sử
dụng trong nông nghiệp và phần còn lại đƣợc chôn lấp hoặc thải bỏ theo các hình

thức khác. Trong quá khứ, việc thải bỏ bùn từ hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc xem
nhƣ không tạo ra bất kỳ vấn đề môi trƣờng nào vì lƣợng bùn thải không nhiều và
việc thải bùn không đƣợc quy định cụ thể. Việc chôn lấp trong các bãi chôn lấp
không đúng kỹ thuật cũng đƣợc chấp nhận. Nhƣng hiện nay, việc xử lý bùn thải
đƣợc kiểm tra khắt khe hơn. Trong khi đó việc chôn lấp bùn thải tại nƣớc này vẫn
đƣợc xem là lựa chọn có chi phí thấp nhất thì các nỗ lực về sử dụng bùn thải một
cách an toàn và ích lợi nhƣ dùng cho nông nghiệp hoặc thu hồi năng lƣợng vẫn là
một hƣớng đi mới[32].
Tại Nhật Bản, bùn thải từ các trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt sẽ đƣợc sử dụng
để lên men kị khí thu hồi khí metan dùng cho phát điện, cặn bùn đƣợc dùng để sản
xuất gạch Block dùng cho lát đƣờng…[34].Ở Tokyo có 13 cơ sở xử lý nƣớc thải
sinh hoạt, đƣợc đặt ở nhiều vị trí trong thành phố để xử lý nƣớc thải sinh hoạt.
Nhƣng chỉ có 3 cơ sở xử lý lắp đặt hệ thống xử lý bùn thải, còn ở các cơ sở còn lại
chỉ lắp đặt hệ thống xử lý nƣớc thải, bùn thải sẽ đƣợc chuyển theo đƣờng ống để
đƣa về các trạm có hệ thống xử lý triệt để bùn thải.
1.1.4.Khái quát bùn thải tại Việt Nam
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp đặc biệt là công
nghiệp chế biến thực phẩm thì vấn đề chất thải từ các ngành này đang là một mối
quan tâm lớn.Tại Việt Nam,đối với ngành chế biến nông sản, lƣơng thực thực phẩm
đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về công nghệ xử lý nƣớc thải, nhiều trạm
xử lý nƣớc thải đã đƣợc xây dựng và đi vào hoạt động để xử lý nƣớc cấp, nƣớc
thải cho các nhà máy sản xuất bia, mỳ chính, chế biến tinh bột, chế biến nông
sản, chế biến thủy sản. Tuy nhiên, chúng ta mới chỉ tập trung quan tâm đến vấn

Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>

đề xử lý nƣớc mà vẫn chƣa có nhiều nghiên cứu về xử lý bùn thải cho các trạm
xử lý trên.

Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>

Bùn thải sau khi xử lý phần lớn đƣợc thu gom và chuyển đến các bãi chôn lấp hoặc
dùng làm phân bón cho nông nghiệp. Bên cạnh đó trong quá trình xử lý nƣớc bằng
bùn hoạt tính có khoảng 30 - 40% các chất hữu cơ đƣợc chuyển thành dạng bùn,
nếu không có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra tái ô nhiễm môi trƣờng.
Tại Tp Hồ Chí Minh, tổng khối khối lƣợng bùn thải ƣớc tính từ 3.000 –
3

4.000 m /ngày đêm (tƣơng đƣơng từ 5.000 - 6.000 tấn/ngày đêm). Bùn thải các loại
trên thƣờng đổ xả để có chi phí thấp nhất.Ƣớc tính chi phí xử lý các loại bùn trên
khoảng 300.000đồng/tấn và trên dƣới 1.000 tỉ đồng/năm, thậm chí còn cao hơn. Dự
báo đến năm 2015 số lƣợng bùn thải sẽ tăng lên khoảng 3 triệu tấn/tháng, năm 2020
sẽ không dƣới 4 triệu tấn/tháng. Trong đó, bùn thải nguy hại hiện nay có khoảng
250 - 300 tấn/ngày, chƣa kể đến bùn thải từ các tỉnh lân cận đƣa về thành phố để xử
lý từ 150 - 200 tấn/ngày[43].Tp Hồ Chí Minh đã từng thực hiện dự án xây dựng
nhà máy xử lý bùn Bình Hƣng Hòa và Bình Hƣng nhằm mục đích xử lý bùn thải
từ nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt/đô thị để tái chế thành phân hữu cơ. Tuy
nhiên, công nghệ áp dụng tại nhà máy này vẫn chƣa thực sự tối ƣu, bùn sau khi
xử lý vẫn còn rất nặng mùi và ảnh hƣởng đến môi trƣờng.
Tại Hà Nội, bên cạnh việc xả thẳng bùn thải ra các bãi đất trống, tình trạng
xả chất thải xuống các dòng sông cũng diễn ra nghiêm trọng khôngkém. Do lƣợng
nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải công nghiệp xả trực tiếp không đủ làm lƣu thông
dòng chảy, nên chất thải hữu cơ đổ xuống sông đều lắng tại chỗ, gây ô nhiễm, khiến
cho cả bốn con sông Tô Lịch, Kim Ngƣu, Lừ, Sét trở nên ô nhiễm nghiêm trọng.
Bên cạnh đó, khi tiến hành nạo vét sông, khối lƣợng bùn thải khổng lồ này lại đƣợc
đổ trực tiếp tại các bãi đổ ở ngoại thành mà chƣa qua quá trình loại bỏ chất độc hại,

tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm không khí, nguồn nƣớc… Hiện nay, bùn thải sau khi thu
gom đƣợc vận chuyển đến đổ bỏ tại các khu đất trống cách xa khu dân cƣ hoặc tại
các ao nuôi thủy sản cần đƣợc san lấp, thậm chí đổ vào bất cứ khu vực nào có thể.
Chính việc đổ bùn thải tràn lan và hoàn toàn không đƣợc xử lý nhƣ hiện nay sẽ gây
ảnh hƣởng đến môi trƣờng, đặc biệt là tích tụ các kim loại gây tình trạng mất vệ
sinh, mùi hôi thối. Nghiêm trọng hơn, bùn thải đang gây ra những ảnh hƣởng nặng
nề do đƣợc đổ bỏ, chôn lấp không có lớp lót chống thấm nên các chất ô nhiễm thấm
Số hóa bởi trung tâm học liệu
/>

xuống các mạch nƣớc ngầm và nƣớc mặt. Vấn đề thiếu bãi đổ bùn thải tại Hà Nội
cũng rất nan giải, hiện tại chỉ có bãi rác thải Nam Sơn - Sóc Sơn mới có khả năng xử
lý bùn thải công nghiệp. Nếu cứ giải quyết bùn thải bằng cách tận dụng các bãi đất
trống để đổ bùn tạm thì nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng rất cao và cũng không có
diện tích mặt bằng đủ lớn để chứa bùn thải[42].
Ở Việt Nam, vấn đề quản lý và sử dụng bùn thải sinh học từ các trạm xử lý
nƣớc thải vẫn chƣa có các quy định cụ thể. Phần lớn bùn thải từ các trạm xử lý
nƣớc thải đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp đơn giản là sân phơi bùn.Sau khi bùn
đƣợc làm khô, giảm về trọng lƣợng và thể tích thì sẽ đƣợc đóng bao và đem đi
chôn lấp tại những nơi quy định.Một số ít các công trình xử lý nƣớc thải có công
đoạn xử lý ép bùn bánh.Với công nghệ này, bùn sẽ đƣợc tách nƣớc và ép ở dạng
bánh.Ở một số nhà máy sản xuất thực phẩm (nhƣ nhà máy sản xuất bia) một phần
bùn thải đƣợc tái sử dụng làm phân bón cho cây trồng. Hiện tại, việc tiếp cận với
các công nghệ xử lý bùn hiện tại nhƣ đốt hay phân hủy yếm khí để thu hồi khí sinh
học còn rất hạn chế ở nƣớc ta.Ngoài ra còn có một số công trình nghiên cứu xử lý
bùn thải thành vật liệu xây dựng, sản xuất gốm sứ, gạch lát[4],[6],[12].Đặc biệt,
đã có những nghiên cứu đánh giá triển vọng xử lý, tái chế và ứng dụng bùn thải
sinh học của các nhà máy sản xuất thực phẩm và các trạm xử lý nƣớc thải làm
nguyên liệu nuôi cấy vi sinh vật hữu ích để sản xuất các sản phẩm thƣơng mại
thân thiện môi trƣờng (phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu vi sinh…) phục vụ sản xuất

nông lâm nghiệp. Cho đến nay đã có nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng
Khánh và các cộng sự nghiên cứu xử lý bùn thải sinh học làm nguyên liệu nuôi
cấy các vi sinh vật hữu ích. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở
việc đánh giá tiềm năng sử dụng bùn thải sinh học làm nguyên liệu nuôi cây một
số vi sinh vật có ích nhƣ Bacillus thuringiensis, Rhirobium,…[8], [10]. Những kết
quả nghiên cứu trên đã mở ra hƣớng đi mới đầy triển vọng trong công tác xử lý
bùn thải một cách hiệu quả, thân thiện với con ngƣời và môi trƣờng.
1.2.Phƣơng pháp xử lý và sử dụng bùn thải


10

Ngày nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu xử lý và tận dụng bùn thải để
sự dụng vào các mục đích khác nhau nhƣ: phân bón vi sinh, tạo ra năng lƣợng
(biogas, điện, nhiệt…) hay vật liệu xây dựng…

Hình1.2. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải[41]
1.2.1. Phƣơng pháp chôn lấp
Trong các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn, chôn lấp là phƣơng pháp phổ
biến và đơn giản nhất. Phƣơng pháp này áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nƣớc trên
thế giới. Thực chất, chôn lấp là phƣơng pháp lƣu giữ chất thải trong một bãi và có
phủ đất lên trên. Trƣớc kia bùn thải sinh học thƣờng đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp
chôn lấp, tuy nhiên biện pháp xử lý này vừa lãng phí nguồn nguyên liệu (hàm lƣợng
chất hữu cơ trong bùn cao), tốn diện tích đồng thời vẫn là nguồn gây ô nhiễm môi
trƣờng, ô nhiễm tầng nƣớc ngầm. Ngày nay, các nhà khoa học đang nỗ lực để
nghiên cứu xử lý bùn thải sinh học theo hƣớng tái chế BTSH tạo ra các sản phẩm
hữu ích, thân thiện môi trƣờng phục vụ cho các mục đích khác nhau của con ngƣời.
Tuy nhiên với bùn thải nguy hại thì phƣơng pháp chôn lấp vẫn là một lựa chọn hữu

11

hiệu.Cho đến thời điểm hiện tại bùn thải sinh học ở Việt Nam vẫn đƣợc xử lý theo
phƣơng pháp chôn lấp là chủ yếu.

1.2.2. Phƣơng pháp yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm
phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên ngƣời ta thƣờng đơn giản hóa chúng
bằng phƣơng trình sau đây:
Chất hữu cơ lên men yếm khí −−−−−−> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Hỗn hợp khí sinh ra thƣờng đƣợc gọi là khí sinh học hay biogas.
Đây là phƣơng pháp đƣợc áp dụng phổ biến trên thế giới trong cả xử lý
nƣớc thải và BTSH.Phƣơng pháp này có ƣu điểm rất lớn là không tốn chi phí năng
lƣợng đồng thời quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn năng lƣợng dùng
để đốt hoặc cung cấp nhiệt.Tuy nhiên, phƣơng pháp này không xử lý triệt để
đƣợc chất thải. Vì vậy, quá trình xử lý vẫn còn tạo ra một lƣợng lớn bùn thải cần
xử lý tiếp.
1.2.3. Phƣơng pháp thiêu đốt
Phƣơng pháp thiêu đốt thực chất là phƣơng pháp oxy hóa chất thải nhiệt độ
cao với sự có mặt của oxy trong không khí, trong đó chất thải độc hại đƣợc chuyển
hóa thành khí và các chất thải rắn khác không cháy đƣợc.Các chất khí đƣợc làm
sạch hoặc không đƣợc làm sạch thoát ra ngoài không khí.Lƣợng chất thải rắn còn
lại đƣợc mang đi chôn lấp.
Việc xử lý chất thải rắn bằng phƣơng pháp đốt có ý nghĩa quan trọng, làm
giảm tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệ
tiên tiến còn có ý nghĩa cao trong bảo vệ môi trƣờng. Tuy nhiên, phƣơng pháp này
chỉ đƣợc lựa chọn để xử lý các chất thải độc hại không thể áp dụng phƣơng pháp xử
lý khác do chi phí cao và còn có thể tạo ra một số chất khí độc hại cho môi trƣờng
và con ngƣời.

1.2.4. Phƣơng pháp tái sử dụng bùn thải sinh học làm nguyên liệu cho các quá
trình sản xuất khác
a. Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học
Thuốc trừ sâu sinh học dựa trên chủng Bacillus thuringiensis là tác nhân
sinh học nổi bật cho việc kiểm soát côn trùng. Hoạt tính trừ sâu của Bt đƣợc biết
đến là không những phụ thuộc vào hoạt tính của chủng giống mà còn phụ thuộcvào
các thông số vô sinh nhƣ thành phần môi trƣờng. Bacillus thuringiensis đƣợc
thƣơng mại hóa để kiểm soát các côn trùng hại cây rừng và cây nông nghiệp[11].
Chi phí cho môi trƣờng nuôi cấy sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Bacillus
thuringiensis chiếm 35-59% nên để thƣơng mại hóa đƣợc sản phẩm này cần tìm ra
những nguồn nguyên liệu sản xuất có chi phí thấp và sẵn có để sản xuất Bt. Một
trong những loại nguyên liệu thay thế là bùn thải sinh học. Các nghiên cứu này đã
đƣợc thử nghiệm thành công tại phòng thí nghiệm của GS.Tyagi từ quy mô
bình tam giác lắc đến thiết bị sinh học để bàn (Bench scale) và trên qui mô
pilot[14], [35], [36], [37] [29]. Kết quả nghiên cứu trên qui mô pilot với các
loại bùn thải sinh học của các trạm XLNT khác nhau ở Canada cho thấy mật độ
tế bào của chủng Bacillus thuringiensis thu đƣợc cao hơn khi nuôi cấy trên môi
trƣờng tổng hợp. Kết quả thử nghiệm thực tế với ấu trùng sâu trên cây đã cho
hiệu quả cao hơn so với sản phẩm thƣơng mại tƣơng tự bán ở trên thị trƣờng
khoảng 20-25%[15] [38].
Tạo tác nhân kiểm soát sinh học từ chủng nấm Trichoderma nuôi cấy trên
bùn thải cũng là một hƣớng nghiên cứu nhằm nâng cao giá trị của bùn thải sinh học.
Kết quả nuôi cấy chủng nấm Trichoderma trên môi trƣờng bùn thải sinh học đã
qua tiền xử lý bằng kiềm và kiềm nóng cho thấy mật độ bào tử của nấm đạt
4

1,9x10 CFU/ml trên bùn và cao hơn đối với bùn không đƣợc xử lý. Kết quả thử
nghiệm với ấu trùng cây vân sam, độc tính của chủng nấm Trichoderma tƣơng
đƣơng với độc tính của vi khuẩn B.thuringiensis nuôi cấy trên bùn và có hiệu quả so

với sản phẩm thƣơng mại tƣơng tự bán trên thị trƣờng khoảng 20-25%[27].
b. Sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh


Phân bón hữu cơ vi sinh là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật
sống đã đƣợc tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn hiện hành, với khả năng cố định
nitơ, cung cấp các hợp chất chứa nitơ cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao
năng suất cây trồng, chất lƣợng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất. Phân bón vi sinh
cố định nitơ không gây ảnh hƣởng xấu đến ngƣời, động thực vật, môi trƣờng sinh
thái và chất lƣợng nông sản.
Chế phẩm vi khuẩn nốt sần (có tên gọi là nitragin) sử dụng môi trƣờng tổng
hợp YMB (Yeast Mannitol Broth) đƣợc sản xuất ở qui mô phòng thí nghiệm.
Tuy nhiên, việc sản xuất qui mô công nghiệp, môi trƣờng này bị giới hạn bởi chi
phí cao. Một vài phế liệu nông nghiệp, nhƣ là bã ngũ cốc từ sản xuất rƣợu,
proteaza từ vỏ cây họ đậu, mầm malt, công nghiệp sản xuất cao nấm men và chất
lỏng đƣợc tạo ra bởi công nghiệp phomat đã đƣợc sử dụng cho sản xuất chủng
giống thƣơng mại. Bùn nƣớc thải chứa nitơ, photpho, cacbon dễ phân hủy sinh
học, các chất dinh dƣỡng và nhiều chất vi lƣợng khác cũng đƣợc cho là một
nguồn nguyên liệu hứa hẹn cho nôi cấy vi khuẩn nốt sần. Nhận định này đã đƣợc
khẳng định qua các nghiên cứu của GS.Tyagi trên đối tƣợng bùn thải của các
trạm XLNT sinh hoạt. Khi nuôi cấy trên các thành phần bùn khác nhau ảnh
hƣởng đến việc sinh trƣởng và hình thành bào tử của vi khuẩn Rhizobium. Thông
thƣờng mật độ tế bào nuôi cấy trên bùn thải sinh học chƣa qua xử lý đạt khoảng
9

10 CFU/ml sau 72 giờ nuôi cấy, nhƣng khi nuôi cấy trên bùn đã đƣợc xử lý bằng
10

kiềm, axit và oxy hóa thì mật độ tế bào có thể đạt 10 CFU/ml. Khi nuôi cấy trên
nƣớc thải nhà máy sản xuất tinh bột với các tỷ lệ khác nhau thì mật độ vi khuẩn

Rhizobium thì mật độ vi khuẩn và chỉ số hình thành nốt sần là tƣơng đƣơng với
môi trƣờng chuẩn[17].
c. Sản xuất vật liệu xây dựng
Hiện nay, bùn thải đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trong quá trình sản
xuất vật liệu xây dựng làm giảm khả năng gây ô nhiễm, đặc biệt là bùn nguy hại.
Một số phƣơng pháp tận dụng bùn thải nhƣ: trộn bùn thải, đá, xi măng, các chất


phụ gia để tạo thành vữa bê tông có tính chất hoàn toàn giống với bê tông truyền
thống;


sử dụng bùn thải để sản xuất gạch xây dựng v.v…. Năm 1999, nghiên cứu của
Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Văn Phƣớc và cs cho thấy bùn thải của các nhà máy cơ
khí có chứa nhiều oxit sắt, sau khi làm khô hoặc sấy sơ bộ có thể tái sử dụng cho
các mục đích làm gạch men, gốm sứ[4]. Năm 2000, Nguyễn Văn Phƣớc và cs đã
nghiên cứu tái sinh bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình để làm bột
màu[12].Năm 2005, Th.s Nguyễn Thị Phƣơng Loan, PGĐ Trung tâm Công nghệ và
Quản lý môi trƣờng cùng cs đã dùng phƣơng pháp thủy lực để tách các thành phần
hữu cơ và vô cơ và sử dụng các chất vô cơ để sản xuất vật liệu xây dựng nhƣ gạch
xây tƣờng, gạch lát vỉa hè hoặc san nền.Năm 2007, Lê Thanh Hải đã nghiên cứu xử
lý và tái sử dụng bùn thải chứa kim loại nặng tạo gạch bock đƣợc phối trộn từ xi
măng, bùn, cát[6]. Mới đây, nhóm nghiên cứu và phát triển Công nghệ mới (thuộc
Hội Khoa học và Kỹ thuật Xây dựng tp Hồ Chí Minh) do TS. Nguyễn Hồng Bỉnh
chủ trì đã thành công trong việc xử lý bùn thải nguy hại thành vật liệu xây dựng:
tấm đan, cột tiêu, gạch lát đƣờng nông thôn, tƣờng ràov.v…Tại Nhật Bản, cặn bùn
cũng đƣợc dùng để sản xuất gạch Block dùng cho lát đƣờng[34].
1.3.Vấn đề môi trƣờng trong các nhà máy bia tại Việt Nam
Bia đƣợc đƣa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của nhà máy
Bia Sài Gòn và nhà máy Bia Hà Nội. Mƣời năm trở lại đây, do tác động của nhiều

yếu tố nhƣ tốc độ tăng trƣởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ
đầu tƣ… mà ngành công nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trƣởng cao. Năm
2003 công suất bia cả nƣớc đạt 1,29 tỷ lít; tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so
với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu ngƣời đạt 16 lít/năm, nộp ngân sách
nhà nƣớc khoảng 3650 tỷ đồng; đến năm 2004 con số này vƣợt lên mức 1,37 tỷ
lít[7]. Theo Hiệp hội Bia, rƣợu và giải khát Việt Nam thì một ngƣời Việt Nam tiêu
thụ trung bình 21 lít bia trong năm 2008[13], và chỉ đứng sau Thái Lan về mức độ
tiêu thụ bia ở Đông Nam Á. BMI (Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), một
công ty tƣ vấn kinh doanh toàn cầu đánh giá ở Việt Nam bia sẽ là loại đồ uống chủ
lực trong ngành công nghiệp thức uống vì doanh số bán bia trong năm 2008 ở Việt
Nam chiếm 97,9% trong tổng doanh thu trong lĩnh vực đồ uống.


Theo thống kê của Bộ Công nghiệp, năm 1998 Việt Nam có khoảng 469 cơ
sở sản xuất bia, đến năm 2005 số doanh nghiệp sản xuất chỉ còn 329. Do quá trình
đổi mới doanh nghiệp, mô hình của các doanh nghiệp đã thay đổi, số lƣợng doanh
nghiệp sản xuất bia năm 2007 là 151 doanh nghiệp trực thuộc 52 tỉnh, thành phố
trong cả nƣớc. Về quy mô của các doanh nghiệp, ngành sản xuất bia có 3 doanh
nghiệp lớn là Sabeco, Nhà máy bia Việt Nam (nay đã đổi tên thành Công ty TNHH
bia Châu Á Thái Bình Dƣơng) và Habeco, chiếm hơn 51% năng lực sản xuất bia
của toàn ngành. Năm 2007 Sabeco đạt sản lƣợng 774 triệu lít bia, Habeco sản xuất
415 triệu lít và Nhà máy bia Việt Nam đạt sản lƣợng 335 triệu lít. Bên cạnh các
doanh nghiệp lớn, còn rất nhiều doanh nghiệp nhỏ quy mô dƣới 1 triệu lít/năm[13].

Hình 1.3. Mức tiêu thụ bia bình quân đầu ngƣời qua các năm [13]
Sự tăng trƣởng của ngành bia đã kéo theo các vấn đề về chất thải rắn bao
gồm bã men, các mảnh thủy tinh, bột trợ lọc, khí phát sinh,… và nƣớc thải sản xuất.
Trong đó, vấn đề môi trƣờng lớn nhất trong nhà máy sản xuất bia là lƣợng nƣớc
thải. Với đặc tính sản xuất bia là cần nhiều nƣớc, nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu trong
các công đoạn chế biến pha chế sản phẩm bia, rửa nguyên liệu, súc rửa chai lọ và vệ

sinh máy móc thiết bị, nên công nghệ sản xuất bia vốn đã tạo nên một lƣợng lớn
nƣớc xả thải vào môi trƣờng. Tùy thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất mà
lƣợng nƣớc thải tạo thành dao động trong khoảng 2- 8 lít nƣớc thải/1lít bia. Trong
đó, hoạt động làm sạch malt, làm nguội máy, lọc, vệ sinh xƣởng sản xuất và khử
trùng tạo ra tới 70% tổng lƣợng nƣớc thải. Đồng thời, tỉ lệ thuận với sự xuất hiện


của nhiều nhà máy bia, nƣớc thải ra từ ngành sản xuất bia cũng không ngừng tăng
lên.Bên cạnh đó lƣợng nƣớc thải sản xuất bia biến đổi khác nhau theo mùa, theo
vùng miền.
Đối với cơ sở sản xuất bia, có thể phân ra các nguồn nƣớc thải chính nhƣ
sau[9]:
- Nƣớc làm lạnh, nƣớc ngƣng, đây là nguồn nƣớc thải ít hoặc gần nhƣ không
gây ô nhiễm nên có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.
- Nƣớc thải từ công đoạn nấu- đƣờng hóa: bao gồm nƣớc thải trong quá trình
rửa bã sau nấu, nƣớc thải do vệ sinh nồi nấu gạo, malt, hoa, vệ sinh thiết bị lọc dịch
đƣờng và thiết bị tách bã. Đặc tính của nƣớc thải này là có mức độ ô nhiễm rất cao,
có chứa bã malt, bã hoa, tinh bột, các chất hữu cơ, một ít tanin, chất đắng, chất
màu…
- Nƣớc thải từ công nghệ lên men: nƣớc vệ sinh các tank lên men, thùng chứa,
đƣờng ống, sàn nhà… có chứa bã men, bia cặn và các chất hữu cơ.
- Nƣớc thải từ công đoạn hoàn tất sản phẩm: lọc, bão hòa CO2, chiết chai,
đóng nắp, thanh trùng. Nƣớc thải chủ yếu từ công đoạn này là nƣớc vệ sinh thiết bị
lọc, nƣớc rửa chai và téc chứa. Đây cũng là một trong những dòng thải có ô nhiễm
lớn nhất trong sản xuất bia. Nƣớc thải từ công đoạn này có chứa bột trợ lọc, một ít
bã men, bia còn lại từ bao bì tái sử dụng, bia rơi vãi trong quá trình chiết, pH cao…
- Nƣớc rửa sàn các phân xƣởng, nƣớc thải từ nồi hơi, nƣớc từ hệ thống làm
lạnh có chứa hàm lƣợng chlorit cao.
- Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP (là quá trình vệ sinh, tẩy rửa, sát trùng tại
chỗ các thiết bị không cần tháo lắp), xút từ thiết bị rửa chai. Dòng thải này có lƣu

lƣợng nhỏ và cần thu hồi riêng để xử lý cục bộ, tuần hoàn sử dụng cho các mục
đích khác.
- Nƣớc thải từ nhà lên men: định kỳ vệ sinh nhà xƣởng mỗi ca một lần. Sau
mỗi chu kỳ lên men vệ sinh CIP một lần. Lƣợng nƣớc này khá lớn và có thành
phần ô nhiễm: COD, BOD, SS… do bia, bã men, hóa chất rơi vãi.
Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>

- Nhà chiết bia: theo lịch trình sản xuất của nhà máy, bia chai và bia lon
thƣờng đƣợc sản xuất chủ yếu vào mùa đông do mức độ tiêu thụ bia hơi thấp. Vào
mùa hè, bia thƣờng đƣợc chiết bom 30 lít, 50 lít. Nƣớc thải từ khâu này ô nhiễm do
chứa một lƣợng bia rơi vãi ở công đoạn chiết và chứa hóa chất ở khâu rửa chai.
Nhƣ vậy, bùn thải phát sinh trong các công đoạn sản xuất đều có thể sử dụng
làm nguyên liệu cho nuôi cấy vi sinh vật. Vì bùn thải tạo ra từ nƣớc thải của nhà
máy bia có hàm lƣợng chất dinh dƣỡng cao, hàm lƣợng NaOH và H2SO4 không
đáng kể.
1.4.Khái quát về chủng vi khuẩn Bacillus thuringiensis
1.4.1. Đặc điểm sinh học của Bacillus thuringiensis
a. Đặc điểm hình thái
Bacillus thuringiensis là vi khuẩn đất hình que, nhuộm màu gram dƣơng,
phân bố rộng rãi trong tự nhiên[2],[22]. Sự sinh trƣởng, phát triển của vi khuẩn
Bacillus thuringiensis cũng tuân theo chu kỳ 4 giai đoạn nhƣ các vi khuẩn Bacillus
sinh bào tử khác. Thể sinh dƣỡng phát triển thêm một bƣớc sẽ bƣớc vào thời kỳ
bào tử nang.Sau khi chất nguyên sinh của thể sinh dƣỡng ngƣng tụ lại một cách
rõ rệt, một đầu của thể sinh dƣỡng bắt đầu hình thành một khe hẹp không bắt
màu, khe này dần dần rộng ra rồi hình thành bào tử dạng quả trám.Khi các bào tử
chín, nang bào tử không tiếp tục phình to ra, bào tử chuyển về một đầu của tế bào.
Trong quá trình hình thành bào tử, đầu kia của tế bào hình thành một tinh thể nội
bào (hay tinh thể) dễ bắt màu. Tinh thể nội bào có thể có một,hai hoặc nhiều cái,

hình dạng tinh thể rất khác nhau. Trừ loài phụ finitimus (H2) và một vài loài phụ
cá biệt, có bào tử và tinh thể bị màng ngoài của bào tử bọc vào cùng một chỗ,
còn tinh thể của các loài phụ khác đều nằm phía ngoài màng ngoài của bào tử.Sau
khi bảo tử chín, nang bào tử vỡ, các bào tử tự do và tinh thể sẽ phóng ra ngoài.
Hình thái và kích thƣớc bào tử của B. thuringiensiskhác nhau phụ thuộc vào đặc
tính của từng chủng, môi trƣờng dinh dƣỡng và điều kiện nuôi cấy[2] [31].

Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>

Bào tử là trạng thái ngủ, là quá trình sống đặc biệt của vi khuẩn. Bào tử có
thể chịu đƣợc các điều kiện bất lợi của môi trƣờng, kháng với ảnh hƣởng của các

Số hóa bởi trung tâm học liệu

/>

yếu tố nhƣ nhiệt độ cao, sự khô hạn, hóa chất…[2], [28].Bào tử có dạng hình trứng,
kích thƣớc 1,5x2µm và có thể nảy mầm thành tế bào sinh dƣỡng khi gặp điều kiện
thuận lợi.

Hình 1.4. Tế bào vi khuẩn Bt với tinh thể (crystal) và bào tử (spore)
Tinh thể là một loại protein do một loại hoặc nhiều loại mạch peptit tạo
thành, có kích thƣớc khoảng 0,6 x 0,02 µm. Tinh thể có hình dạng đa dạng: hình
tháp đôi, tháp đôi dài (hình thoi), hình lập phƣơng, hình cầu, hình bầu dục, hình
nạm khảm, hình tam giác và hình dạng bất định v.v… Tinh thể của đa số chủng B.
thuringiensis đều có tác dụng độc và đặc hiệu với các loại côn trùng nhạy cảm. Tinh
thể độc của Bt rất bền vững ở nhiệt độ cao, có trọng lƣợng phân tử là 5000 đơn vị
và không phải bào tử nào cũng có tinh thể độc. Trong quá trình bảo quản nếu để lâu

Bt sẽ mất hoạt tính do tinh thể độc bị biến dạng hoặc phân hủy. Tinh thể của loài
phụ finitimus có hoạt lực thấp nhất đối với côn trùng. Một số chủng Bt phân lập
đƣợc sinh tinh thể nhƣng chƣa phát hiện ra có độc tính với côn trùng. Tinh thể và
bào tử có thể quan sát dƣới kính hiển vi đối pha ở vật kính dầu. Tinh thể bắt màu
sẫm còn bào tử không bắt màu nhƣng có mép sáng [5].B.thuringiensiscó đặc điểm
hình thái sinh lý, sinh hóa rất giống với các nhóm trực khuẩn sinh bào tử B.cereus,
B.mycoides và B.anthracis, tuy nhiên B.thuringiensis có khả năng sinh tinh thể còn
loài khác thì không [1].


Hình 1.5. Chu trình sinh trƣởng và phát triển của Bacillus thuringiensis[2]
* Quá trình sinh trƣởng của B. thuringiensis thƣờng đƣợc chia thành 6 giai
đoạn:
- Giai đoạn 1: không khác biệt với hình thái tế bào sinh dƣỡng.
- Giai đoạn 2: màng ngăn cách bào tử bắt đầu hình thành, màng ngăn cách
chia tế bào sinh dƣỡng thành 2 phần không bằng nhau, phần nhỏ là tiền bào tử,
phần lớn là tế bào mẹ.
- Giai đoạn 3: tế bào mẹ bắt đầu cuộn tiền bào tử vào trong làm cho tiền bào tử
nằm tự do trong tế bào chất của tế bào mẹ. Lúc này tiền bào tử có 2 lớp màng có
tính tƣơng phản, nhƣng các vật chất mà bào tử cần có thể qua màng để vào trong
tiền bào tử.
- Giai đoạn 4:ở giữa màng ngoài và màng trong của tiền bào tử bắt đầu hình
thành tầng bì bào tử, bào tử trở nên có độ chiết quang mạnh. Sự hình thành tầng bì
bào tử cho phép phát triển sang 1 giai đoạn khác.
- Giai đoạn 5: vỏ trong của bào tử đƣợc tích tụ và hình thành ở trên màng
ngoài của tiền bào tử một loại cấu trúc dạng phiến, nhiều lớp.
- Giai đoạn 6: hình thành vỏ ngoài bào tử. Sau khi hình thành vỏ ngoài, bào tử
và tinh thể protein đƣợc phóng ra từ tế bào mẹ.

20

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, hình thành bào tửvà sinh tổng hợp
độc tố của Bacillus thuringiensis [2]
- Nhiệt độ: nhiệt độ môi trƣờng có ảnh hƣởng rất lớn đến vi sinh vật. Mỗi vi
sinh vật có một khoảng nhiệt độ khác nhau. Tốc độ sinh trƣởng của B.
thuringiensistùy thuộc vào nhiệt độ và các chủng giống khác nhau. Đối với Bt có
o

o

thể phát triển ở nhiệt độ từ 15-45 C, nhƣng nhiệt độ tối ƣu là 29-30 C[28]. Nhiệt độ
quá cao hay quá thấp đều ảnh hƣởng đến sự phát triển và hình thành bào tử của Bt,
o

o

khi nhiệt độ nuôi cấy từ 20 C nâng lên 35 C chu kỳ phát triển sẽ từ 64 giờ thu ngắn
o

lại còn 27 giờ, số bào tử tăng lên. Nhiệt độ tăng đến 40 C sẽ trở ngại cho sự hình
thành bào tử, thậm chí nuôi 7 ngày đêm, sự hình thành bào tử vẫn bị ức chế, thể
o

dinh dƣỡng dần bị tan ra. Khi nuôi ở 42 C trên môi trƣờng thạch, Bt hình thành
khuẩn lạc dạng núm vú và mãi không hình thành bào tử. Nhiệt độ cũng ảnh hƣởng
o

rõ rệt đến sự hình thành tinh thể. Ở nhiệt độ dƣới 14 C, sau 360 giờ, không quá
o

10% tinh thể đƣợc hình thành. Ở nhiệt độ 28 C, hoàn thành 1 chu kỳ phát triển
bình thƣờng chỉ cần 48-72 giờ.
- Độ pH:độ pH có ảnh hƣởng rất lớn đến sự sinh trƣởng của vi sinh vật, đối
với Bacillus thuringiensis có pH tối ƣu 6,8-7,2. Với pH dao động từ 5,0-8,5 không
gây ảnh hƣởng gì cho việc hình thành tinh thể độc nhƣng độc tố của Bt tan trong
môi trƣờng kiềm có pH lớn hơn 10.
- Oxy: B.thuringiensis là trực khuẩn hình thành bào tử, hô hấp hiếu khí nên
oxy là yếu tố không thể thiếu trong quá trình sinh trƣởng của Bt. Khi lƣợng không
khí tăng, sinh khối tăng nhiều, sự hình thành bào tử cũng tăng lên, do đó nồng độ
độc tố tăng lên. Tuy nhiên quá nhiều dƣỡng khí sẽ tác động đến năng lực sống của
tế bào.
- Độ ẩm: mọi hoạt động sống của vi sinh vật đều liên quan đến nƣớc, tế bào vi
sinh vật có tỷ lệ nƣớc khá cao trong đó nƣớc trong vi khuẩn chiếm từ 75% - 85%.
Vì vậy môi trƣờng dùng để nuôi cấy vi khuẩn B. thuringiensis cũng cần phải đảm
bảo độ ẩm tƣơng đƣơng.


21

- Ánh sáng và tia xạ: ánh sáng và tia xạ là một dạng năng lƣợng truyền qua
không gian dƣới dạng sóng điện từ, nó có tác dụng điện ly và phá hoại protein và
axit nucleic của tế bào, nên có tác dụng kích thích, ức chế hoặc giết chết Bt. Tia
phóng xạ gamma ở liều chiếu 228280 - 456560 rad gây ra ức chế ở các mức độ
khác nhau. Tia tử ngoại trong tia sáng mặt trời cũng có tác dụng gây chết với Bt.
Tuy khi qua tầng khí quyển nó đã yếu đi nhƣng nếu chiếu một thời gian dài cũng có
tác dụng gây chết. Bào tử Bt bị chiếu trực tiếp dƣới ánh nắng mặt trời, 3200 Lux
trong 1 giờ sẽ mất hoạt tính 80%. Bào tử hấp thu khác nhau với các bƣớc sóng khác
nhau. Trong phạm vi 290 - 400 nm tỷ lệ tử vong cao nhất. Vì vậy, trong các chế
phẩm có thể thêm vào một số chất phụ gia khác để giảm tác dụng của ánh sáng mặt

trời đối với Bt.
- Chất kháng sinh và các thuốc hóa học: chất kháng sinh có thể làm cho hoạt
tính enzyme yếu đi, ngăn cản một số quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, từ đó tác
dụng lên vi sinh vật có tính chọn lọc. Nếu giữa pha logarit mà thêm kháng sinh vào
thì sinh trƣởng đột ngột dừng lại. Vào cuối thời kỳ logarit mà thêm kháng sinh
chloramphenicol thì không ảnh hƣởng đến sự hình thành bào tử và tinh thể.
Erythromycin cũng có thể ảnh hƣởng đến sự hình thành bào tử của vi khuẩn
Btnhƣng không ảnh hƣởng sự sản sinh tinh thể[2], [25].
1.4.2. Độc tố của Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis có khả năng tạo 4 loại độc tố:
-

Ngọai độc tố α (α - exotoxin)

-

Ngoại độc tố β (β - exotoxin)

-

Ngoại độc tố γ (γ - exotoxin)

-

Nội độc tố δ (δ - exotoxin)



Ngoại độc tố α: Ngoại độc tố α có bản chất là một enzyme gọi là

photpholipase hoặc leucithinase có hoạt tính với một vài loài ong cắn lá. Độc tố này
có khối lƣợng phân tử thấp 30 - 50 kDa, không bền với nhiệt[23]. Tác dụng độc của