NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ TỔNG HỢP DẦU CỦA TẢO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ TỔNG
HỢP DẦU CỦA TẢO

Họ và tên sinh viên: NÔNG VĂN ĐỨC
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2008 - 2012

Tháng 08/2012


NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
VÀ TỔNG HỢP DẦU TỪ TẢO

Tác giả

NÔNG VĂN ĐỨC

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
PGS, TS. Trương Vĩnh

Tháng 08/2012
1

LỜI CẢM TẠ
Con kinh ghi ơn ông bà, cha mẹ đã sinh thành ra con và là nguồn động viên,
khích lệ cho con suốt trong quá trình học tập cũng như trong suốt thời gian thực hiên
khóa luận tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Trương Vĩnh – người thầy kính yêu
đã tận tình hướng dẫn tôi. Trong suốt quá trình thực hiện, thầy luôn nhắc nhở, sửa
chữa những sai sót và cũng không ngừng động viên tạo điều kiện cho tôi hoàn thành
tốt khóa luận tốt nghiệp.
Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công Nghệ Hóa Học
trường Đại học Nông Lâm, nhất là thầy Diệp Thanh Tùng đã tận tình giảng dạy,
truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, cùng các bạn trong
lớp DH08HH đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian 4 năm học tập tại
trường. Trong quá trình thí nghiệm tại phòng thí nghiệm I4,I5,I7, Tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của quý thầy cô trong Bộ môn
Công Nghệ Hóa Học trường Đại học Nông Lâm cùng các bạn lớp DH08HH. Nhờ vậy
tôi đã hoàn thành khóa luận một cách tốt đẹp.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do những hạn chế về kỹ thuật, kinh nghiệm,
thời gian,…khóa luận của tôi chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Tôi mong nhận
được những góp ý từ thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2012.
Sinh viên
Nông văn Đức

2


TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện:Nông Văn Đức, đề tài được báo cáo vào tháng 8/2012
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải và tổng hợp dầu từ tảo”.
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Trương Vĩnh.
Đề tài được thực hiện từ tháng 3/2012 đến tháng 8/2012, tại phòng thí nghiệm
I4,I5,I7 Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.
Đề tài được tiến hành trên tảo giống Chlorella vulgaris.
Nội dung khóa luận thể hiện qua các kết quả sau:
a. Dùng phương pháp RSM tìm ra được công thức dinh dưỡng phù hợp,đề xuất
được tỉ lệ nước thải tảo có thể phát triển tốt,tảo sống được ở tỉ lệ 20:80,40:60,60:40
(VNước thải/V Nước làm mát)
b. Đánh giá khả năng nuôi tảo Chlorella vulgaris trong môi trường nước thải ở
nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu Đồng Xanh (Đà Nẵng) trong bình 500 ml. Tảo
sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải, làm giảm chỉ số BOD của nước thải xuống
tối đa 29.2%, cho mật độ đỉnh cao (từ 230 đến 273,25 trtb/ml), khối lượng tảo khô
K(mg/l) lớn (4.066 g/l), tỉ lệ trích ly dầu thô cao 57.32%
Có khả năng dùng nước thải để nuôi tảo Chlorella vulgaris sản xuất biodiesel và đồng
thời xử lý cả nước thải.

3


ABSTRACT
Supervisor: Assoc. Prof. Truong Vinh.
Students:Nông văn Đức, the project entitled “Study on the ability of treatment
of waste water and synthetize oil from algae.”
This project was carried out from February 2012 to August 2012, at Laboratory
of Chemiscal Engineering Department, Nong Lam University, Ho Chi Minh city.
The algae Chlorella Vulgaris were used in experiments.
The content of thesis was summarized in the following results:
a.

The RSM method was used to find suitable components of

medium,promote the rate of wastewater which the algae can grow and
develop,20:80,40:60,60:40(V wastewater/Vcooling water)
b.

Evaluated the possibility of raising algae Chlorella Vulgaris in

wastewater produced from ethanol plant (Dong Xanh - Da Nang). Algae grown well in
wastewater, resulted in reduction 29.2% of BOD values of waterwaste,peak density
was very high(from 230 to 273.25 million cell/ml),dry mass of the algae K(mg/l) was
high (4.066 g/l),the extraction rate of crude oil was relatively high (57.32%).It is
possible of using wastewater to grow algae to produce biodiesel and wastewater
treatment simultaneously.

4


MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ..................................................................................................................2
Chương 1:MỞ ĐẦU ......................................................................................................14
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................14
1.2 Mục tiêu : .............................................................................................................15
1.3 Nội dung: ..............................................................................................................15
Chương 2:TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................................16
A.Tổng quan về tảo ....................................................................................................16
2.1 Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella sp ..........................................................16
2.2 Tăng trưởng ..........................................................................................................21

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo ..........................23
Yếu tố hóa học ......................................................................................................23
Các yếu tố vật lí ....................................................................................................24
Các yếu tố sinh học ...............................................................................................26
Các phương pháp nuôi tảo ....................................................................................27
2.4 Định lượng sinh khối tảo ...................................................................................32
2.5

Tách sinh khối tảo ..........................................................................................32
-Phương pháp ly tâm .............................................................................................32
-Phương pháp lọc ..................................................................................................33

2.6

Sấy sinh khối tảo .............................................................................................34
5


2.7 Một số phương pháp tách chiết chất béo..............................................................35
B.Tổng quan về nước thải ..........................................................................................37
2.8 Nước thải và phân loại nước thải : .......................................................................37
2.9 Đặc trưng chủ yếu của nước thải .........................................................................40
C.Tổng quan về trích ly:.............................................................................................43
2.10 Các phương pháp trích ly: ..................................................................................43
2.11 Qui trình trích ly dầu từ tảo: ...............................................................................43
Chương 3:VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................................45
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu........................................................................45
3.1.1 Thời gian ......................................................................................................45
3.1.2 Địa điểm .......................................................................................................45
3.2 Vật liệu nghiên cứu ..............................................................................................45

3.2.1 Nguồn tảo giống Chlorella ...........................................................................45
3.2.2 Mẫu nước thải: .............................................................................................45
3.2.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ........................................................................46
3.2.3 Hóa chất thí nghiệm .....................................................................................48
3.2.4 Điều kiện nuôi cấy .......................................................................................50
3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .................................................................50
3.3.1 Quy trình sản xuất chung: ............................................................................50
3.3.2 Bố trí thí nghiệm ..........................................................................................52
3.4 Xác định các chỉ tiêu ...........................................................................................62

6


3.4.1 Mật độ tảo ....................................................................................................62
3.4.2 Khối lượng sinh khối tảo khô.......................................................................65
3.4.3 Xác định các chỉ số COD, BOD của nước thải ............................................66
3.4.4 Định nghĩa các công thức tính toán .............................................................66
3.4.5 Xử lý số liệu:Tôi tiến hành xử lý số liệu thu thập được bằng chương trình
Microsoft Office Excel, và Statgraphics centurion. ..............................................68
Chương 4:KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................69
4.1 kết quả phân tích mẫu nước thải:(ngày nhận mẫu 14/02/2012) ...........................69
4.2 Kết quả thí nghiệm 1: ...........................................................................................71
4.3 kết quả thí nghiệm 2: ............................................................................................77
4.4 kết quả thí nghiệm 3: ............................................................................................82
4.4.1 Nhận xét: ......................................................................................................86
4.4.2 Phân tích mật độ đỉnh: .................................................................................87
4.5 kết quả thí nghiệm 4: ............................................................................................88
4.5.1 kết quả sấy khô mẫu 4.1 và mẫu 5: ..............................................................88
4.5.2 kết quả ly tâm 6 mẫu ....................................................................................91
4.6 kết quả thí nghiệm 5: ............................................................................................94

4.6.1 kết quả nuôi thí nghiệm 5.............................................................................94
4.6.2 phân tích ANOVA mật độ đỉnh: ................................................................100
4.6.3 Kết xác định hàm khô ................................................................................102
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................105
5.1 Kết luận ..............................................................................................................105
7


5.2 Đề nghị ...............................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................107

8


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
trtb/ml

:

Triệu tế bào/ml.

K

:

Khối lượng tảo khô (mg/l).

P

:

Tỉ lệ trích ly dầu thô (%).

M

:

Hàm lượng dầu thô (mg/l).

v/v

:

Thể tích/thể tích.

RSM

:

Response surface method (Bề mặt đáp ứng).

v/p

:

Vòng/phút.

BOD

:

Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa).

COD

:

Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học).

VCNSH

:

Viện công nghệ sinh học.

MĐTB

:

Mật độ tế bào.

MĐBĐBT

:

Mật độ ban đầu bố trí.

HLDTB

:

Hàm lượng dầu trung bình.

ISO

:

International Organization for Standardization(Tổ Chức Quốc Tế

Về Tiêu Chuẩn Hóa)

9


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Một vài hình ảnh Chlorella sp.......................................................................17
Hình 2.2: Các pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo (Lavens và Sorgeloos, 1996)...........22
Hình 2.3: Thiết bị nuôi sản xuất sinh khối tảo trong ống xoắn ở Úc ............................28
Hình 2.4: Sơ đồ sản xuất dùng cho nuôi tảo theo từng mẻ (Lee và Tamaru, 1993) ....29
Hình 2.5: Kỹ thuật chiết ngấm kiệt ...............................................................................36
Hình 2.6: Chiết bằng thiết bị Soxhlet ............................................................................36
Hinh 2.7 quy trình trích li dầu tảo ...............................................................................44
Hình 3.3: Sơ đồ quy trình các bước thí nghiệm ............................................................51
Hình 3.4:Hình dạng ngoài của buồng đếm hồng cầu ....................................................63
Hình 3.5: Kích thước các ô trong buồng đếm ..............................................................64
Hình 4.1:Đồ thị biểu diễn sự phát triển theo ngày của 10 mẫu tảo thí nghiệm .............74
Hình 4.2:Biểu đồ thể hiện tốc độ phát triển của mật độ tảo theo thời gian ...................75
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn mật độ tảo theo thời gian ....................................................76
Hình 4.4 :Biểu đồ cột thể hiện biểu thị mật độ tảo theo thời gian ................................78

Hình 4.5: Biểu đồ XY(phân tán) biểu thị mật độ tảo theo thời gian ...........................79
Hình 4.6: Biểu đồ phân tán ............................................................................................80
Hình 4.7 Đồ thị ANOVA cho mật độ đỉnh....................................................................81
Hình 4.8 :Hình ảnh nuôi thí nghiệm 3 ...........................................................................83
Hình 4.9 Đồ thị cột biểu diễn mật độ theo thời gian .....................................................85
Hình 4.10: Đồ thị phân tán ............................................................................................86
Hình 4.11: Biểu đồ phân tán của mật độ đỉnh bởi yếu tố tỷ lệ nước thải .....................88
Hình 4.12:Mẫu 5 sau khi sấy .........................................................................................90
Hình 4.13: Mẫu 4.1 sau khi sấy ....................................................................................90
Hình 4.14: Hình ảnh quá trình chuẩn bị mẫu trước ly tâm(lần 1) .................................92
Hình 4.15:Hình ảnh dầu thô mẫu 4.1 ............................................................................93
Hình ảnh 4.16: Hình ảnh dầu thô mẫu 5 ........................................................................93
Hình 4.17: Hình ảnh nuôi tảo nghiệm thức 4 ................................................................95
Hình 4.18: Hình ảnh nuôi tảo nghiệm thức 4* ..............................................................96
10


Hình 4.19: Hình ảnh nuôi tảo nghiệm thức 5 ................................................................96
Hình 4.20: Nước thu được sau ly tâm ..........................................................................97
Hình 4.21:Ly tâm 9 mẫu để xác định khối lượng khô...................................................97
Hình 4.22 Biểu đồ cột biểu thị mối tương quan giữa mật độ tảo theo ngày .................98
Hình 4.23 Biểu đồ phân tán biểu thị mật độ theo thời gian của thí nghiệm 5 ...............99
Hình 4.25: Biểu đồ phân tán thể hiện mật độ đỉnh theo yếu tố nước thải ...................101
Hình 4.24 Đồ thị ANOVA cho mật đô đỉnh thí nghiệm 5 .........................................101

11


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella sp .........................................18
Bàng 2.2:Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp ................................................20
Bảng 2.3: Tóm tắt ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp nuôi tảo .................31
Bảng 2.4: Một số phương pháp sấy sinh khối tảo (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng
Phước Hiền, 1999).........................................................................................................34
Bảng 3.1 Thành phần hóa chất và nồng độ môi trường basal .......................................48
Bảng 3.2 Thành phần và hóa chất môi trường dinh dưỡng cho nước thải tính theo
basal ...............................................................................................................................49
Bảng 3.3 bảng mã hóa môi trường nuôi(mã hóa) ........................................................52
Bảng 3.4 bảng giá trị biến thực của thí nghiệm 1:........................................................53
Bảng 3.5 : nhu cầu dịch nuôi tại nghiệm thức trung tâm: .............................................54
Bảng 3.6 :pha dịch dinh dưỡng theo nghiệm thức trung tâm(ml/l) ...............................55
Bảng 3.7:Pha dịch dinh dưỡng theo nghiệm thức trung tâm(tính trên ml/2.5 l) ...........56
Bảng 3.8 bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm 2 tính theo(%) ......................................57
Bảng 3.9 bảng bố trí nghiệm thức thí nghiệm 2 tính theo (ml) ....................................57
Bảng 3.10:kết quả xét nghiệm:ngày lấy mẫu 12/03/2012 .............................................58
Bảng 3.11. bố trí nghiệm thức thí nghiệm 3 tính theo(%).............................................59
Bảng 3.12 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm 3 tính theo(ml) ............................................59
Bảng 3.13 Sơ đồ bố trí bình nuôi thí nghiệm 3 .............................................................60
Bảng 3.14 Bảng bố trí thí nghiệm 5 tính theo (%) ........................................................61
Bảng 3.15 Bảng bố trí thí nghiệm 5 tính theo (ml) .......................................................61
Bảng 3.16:Bảng kết quả thử nghiệm .............................................................................62
Bảng 4.1 kết quả mẫu nước thải ban đầu ......................................................................69
Bảng 4.2:Quy định về tiêu chuẩn nước thải công nghiệp –TCVN 5945-1995 .............70
Bảng 4.3: Bảng so sánh hàm lượng các thông số trong mẫu nước so với hàm lượng
cần (tính trên cơ sở Basal) .............................................................................................71
Bảng 4.4 Bảng số liệu thô thí nghiệm 1,theo dõi MĐTB mỗi ngày tính theo (trtb/ml) 72
Bảng 4.5 Bảng kết quả số liệu thô thí nghiệm 2............................................................77
12

Bảng 4.6 Bảng ANOVA mật độ định TN2: ..................................................................80
Bảng 4.7 Số liệu mật độ tảo tính bằng (triệu tb/ml): ....................................................82
Bảng 4 .8:Sơ đồ khối hệ thống lọc khí: .........................................................................84
Bảng 4.9 :Phân tích ANOVA Mật độ đỉnh TN3: .........................................................87
Bảng 4.10: Khối lượng tảo khô sau ly tâm và sấy tính theo g : ....................................91
Bảng 4.11: khối lượng tảo khô sau ly tâm và sấy (g/ml): .............................................91
Bảng 4.12 :Bảng số liệu thô thí nghiệm 5(triệu tb/ml):.................................................94
Bảng 4.13 bảng ANOVA phân tích mật độ đỉnh thí nghiệm 5 ..................................100
Bảng 4.14: khối lượng tảo khô sau ly tâm và sấy tính theo(mg).................................102
Bảng 4.15:khối lượng tảo khô sau ly tâm và sấy tính theo (mg/ml) ...........................102
Bảng 4.15:Bảng kết quả thử nghiệm mẫu nước thải sau khi nuôi tảo.........................103
Bảng 4.16:So sánh kết quả thử nghiệm mẫu nước thải sau khi nuôi tảo với mẫu nước
thải trước khi nuôi(trước khi tiến hành TN5) ..............................................................103

13


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề
Với sự phát triển vượt bậc không ngừng của khoa học kỹ thuật, không những các
nước tiên tiến mà các nước đang phát triển và chậm phát triển cũng rất quan tâm đến
vấn đề ô nhiễm không khí và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống. Nguồn nhiên
liệu dầu mỏ đang cạn kiệt dần. Bên cạnh đó, đốt nhiên liệu dầu mỏ sinh ra khí CO2
gây nên vấn đề môi trường. Do vậy, dùng nhiên liệu sinh học để thay thế nhiên liệu
dầu mỏ là vấn đề cấp thiết.
Những năm gần đây, các loài tảo đã thu hút sự chú ý ngày càng cao của các nhà
khoa học, công nghệ và thương mại do những ưu thế của cơ thể này so với thực vật

bậc cao như: sự phát triển đơn giản, vòng đời ngắn, năng suất cao, hệ số sử dụng năng
lượng ánh sáng cao, thành phần sinh hóa dễ được điều khiển tùy điều kiện nuôi cấy và
nhờ kỹ thuật di truyền, nuôi trồng đơn giản, thích hợp với quy mô sản xuất công
nghiệp. Ứng dụng tốt trong việc nghiên cứu sản xuất biodiesel. Biodiesel đã được
nghiên cứu và sử dụng như là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel truyền
thống. Do đó tiềm năng về việc sản xuất biodiesel nhằm thay thế cho nhiên liệu truyền
thống trong tương lai là rất lớn nhằm tạo ra nguồn năng lượng sạch đối với môi
trường.
Nền công nghiệp của nước nhà đang phát triển rộng lớn ,nhiều nhà máy xí nghiệp
đang dần được xây dựng.Sự phát triển kinh tế cũng tiềm ẩn song song với nó là nguy
cơ ô nhiễm môi trường.Lượng nước thải ra thoát ra có thể làm thay đổi chất lượng
14


nước bề mặt ,gây ra ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý tốt.Giả thiết đặt ra có
thể dùng tảo để xử lý nước thải?giả thiết này hoàn toàn hợp lý do trong nước thải ,hàm
lượng nito và photpho là nguồn dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của
tảo.Ngoài ra ,việc thu hồi sinh khối tảo sau xử lý có thể thực hiện thuận lợi ,dễ dàng
,giảm giá thành xử lý.do đó nếu xử lý nước thải bằng tảo có thể giảm được chi phí xử
lý nước thải,vừa tận dụng được môi trường nuôi để nuôi tảo ,thu được sinh khối để
tách chiết lấy dầu,từ đó sản xuất Biodiesel.
Do vậy, được sự phân công của bộ môn Công nghệ hóa học và dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS Trương Vĩnh, kỹ sư:Diệp thanh Tùng , tôi thực hiện đề tài: “Nghiên
cứu khả năng xử lý nước thải của tảo và tổng hợp dầu của tảo ”.
1.2 Mục tiêu :
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của tảo
Xác định hàm lượng dầu thu được
Xác định hiệu quả xử lý nước thải
1.3 Nội dung:
• Cải tiến môi trường nuôi để tăng hàm lượng dầu bằng cách sử dụng phương

pháp bề mặt đáp ứng với điểm tâm là môi trường nước thải thiếu Fe và P
• Thí nghiệm nuôi tảo trong môi trường nước thải.
• Thí nghiệm quy trình chiết dầu thô.
• Thí nghiệm xác định hàm lượng chất khô đạt được của mẫu tảo sau khi nuôi
trong nước thải.

15


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

A.Tổng quan về tảo
2.1 Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella sp
Phân loại
Lãnh giới Plantae (thực vật).
Ngành

Cholophyta

Lớp

Chlorophyceae

Bộ

Chlorococcales

Họ

Oocystaceae

Chi

Chlorella

Loài

vulgaris pyrenoidosa

Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục
Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyll a và b, xanthophyll, hình thái rất đa dạng
có loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng
ống…phần lớn có màu lục như cỏ. Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới, hình trụ,
hình sao…. Thường có 2 - 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Phần lớn có một hay nhiều
pyrenoid nằm trong sắc lạp.
16


Nhiệm vụ chủ yếu của pyrenoid là tổng hợp tinh bột. Trên sắc lạp của tảo lục
đơn bào hay tế bào sinh sản di động của tảo lục có sợi lông roi (tiêm mao) dài bằng
nhau và trơn nhẵn. Có loại trên bề mặt lông roi có một hay vài tầng vẫy nhỏ. Lông roi
của tế bào di động ở tảo lục thường có hai sợi, một số ít có bốn sợi, 8 sợi hay nhiều
hơn. Cũng có khi chỉ có một sợi lông roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân. Một số
ít có nhiều nhân. Thành tế bào của tảo lục chủ yếu chứa cellulose.

(a)

(b)
Hình 2.1: Một vài hình ảnh Chlorella sp

(Nguồn: />Hình 2.1.1(a) : Hình dáng tảo Chlorella
Hình 2.1.1(b) : Cấu tạo Chlorella

Nucleus: Nhân

Cell walls: Vách tế bào

Nuclear envelope: Màng nhân

Chloroplast: Thể sắc tố

Starch: Tinh bột

Mitochondria: Ty thể

Các hình thức sinh sản ở tảo lục
Tảo lục có 3 phương thức sinh sản:
Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo.
17


Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như bào tử tĩnh, bào tử động,
bào tử tự thân, bào tử màng dày.
Sinh sản hữu tính: có đẳng giao, dị giao và noãn giao.
(Nguồn: />Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tế bào Chlorella sp tùy thuộc vào tốc độ sử dụng môi
trường dinh dưỡng trong quá trình phát triển.

Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella sp
(Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)

Hàm lượng

Thành phần
Protein tổng số

40 – 60 %

Gluxit

25 – 35 %

Lipid

10 – 15 %

Sterol

0,1- 0,2 %

Sterin

0,1- 0,5 %

β-Caroten

0,16 %

Xanthophyll

3,6 – 6,6 %

Chlorophyll a

2,2 %

Chlorophyll b

0,58 %

Tro

10 – 34 %

Vitamin B1

18,0 mg/gr
18


C

0,3 – 0,6 mg/gr

K

6 mg/gr

B6

2,3 mg/100gr

B2

3,5 mg/100gr

B12

7 - 9 mg/100gr
Niacin

25 mg/100gr

Acid Nicotinic

145 mg/100gr

19


Bàng 2.2:Thành phần aminoacid (%) của Chlorella sp
(Webb 1983; Nguyễn Hữu Đại,1999)

Đơn vị (%)

Aminoacid
Arginine

5,17

Aspartic

9,24

Threonine

5,44

Serine

5,32

Glutamic acid

15,10

Proline

5,19

Glucine

9,23

Alanine

10,97

Valine

6,24

Cystein

0,40

Methionine

0,22

Isoleucine

4,08

Leucine

8,30

Tyrocine

2,47

Phenyl

4,12

Lycine

5,63

Trytophan

1,23

20


Histidine

1,59

Taurin

0,04

Thành phần hóa học của các loài Chlorella sp phụ thuộc nhiều vào sự có mặt
của nitơ trong môi trường. Khi lượng nitơ có trong môi trường thấp thì hàm lượng
protein của Chlorella sp giảm xuống rõ rệt trong khi lượng cacbohydrat và lipid lại
tăng lên.
Tảo có khả năng hấp thu CO2 và các muối khoáng cần thiết để tổng hợp
protein, glucid, lipid…. Có thể thay đổi tùy theo điều kiện môi trường như ánh sáng,
nhiệt độ, độ mặn…. (Vũ Thị Tám, 1982). Các nguyên tố vô cơ cũng có chức năng
sinh lý quan trọng đối với thực vật (C, H, O, K, Mg, Fe, Cu,…). Ngoài ra, Chlorella
sp còn chứa glucid, acid amine thiết yếu, nhiều loại vitamin như: carotene, thiamine,
niacine, paridoxine, choline, acid lipoic, acidpentonoid, ….các vitamin nhóm C, A,
B1, B2, B6, K…. có nhiều trong tế bào tảo tươi.
(Nguồn: />2.2 Tăng trưởng
Tăng trưởng là biểu hiện cho sự gia tăng về số lượng so với số lượng tảo cấy
ban đầu (Pelczar và cộng sự, 1977; Pinij Kungvanki, 1988; trích bởi Trần Thị Mỹ
Xuyên, 2008). Sự tăng trưởng của các vi tảo nói chung và Chlorella sp nói riêng nuôi
trong điều kiện vô trùng đều thông qua 5 pha như sau:

21


Hình 2.2: Các pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo (Lavens và Sorgeloos, 1996)

A. Pha log (pha chậm hoặc cảm ứng)
Sau khi cấy vào môi trường nuôi, quần thể tạm thời không thay đổi. Điều này
không có nghĩa là các tế bào không hoạt động. Việc chậm phát triển là do sự thích
nghi sinh lí của chuyển hóa tế bào để phát triển, như mức tăng enzyme và các chất
chuyển hóa liên quan đến sự phân chia tế bào và cố định cacbon, ở giai đoạn này các
tế bào cũng gia tăng về kích thước của chúng. Ở cuối pha này, mỗi sinh vật bắt đầu
phân chia.
B. Pha log (pha sinh trưởng theo hàm số mũ)
Ở pha này, mật độ tế bào tăng như là hàm số của thời gian theo hàm logarit:
Ct = Co*emt

(2.1)

Với Co và Ct là các nồng độ tế bào tại thời điểm 0 và t tương ứng với m là tốc
độ sinh trưởng đặc thù. Tốc độ sinh trưởng đặc thù phụ thuộc chủ yếu vào loài tảo,
cường độ ánh sáng và nhiệt độ. Nếu nuôi trong các điều kiện tối ưu, tốc độ tăng
trưởng là tối đa trong suốt giai đọan này.
C. Pha giảm tốc độ sinh trưởng (pha ngừng tăng trưởng tương đối)
Sự phân chia tế bào sẽ chậm lại khi các điều kiện về dinh dưỡng, ánh sáng, độ
pH, CO2 hoặc các yếu tố lý hóa khác bắt đầu hạn chế sự sinh trưởng.
22


D. Pha ổn định

Tại đây sự tăng trưởng theo pha hàm số mũ dần bắt đầu ngừng lại sau vài giờ
hoặc vài ngày. Quần thể duy trì ở mức ít hơn hoặc nhiều hơn ở một giá trị không đổi
nào đó trong một thời gian, có thế đó là kết quả của sự ngừng phân chia hoàn toàn
hoặc phân chia để bù vào số tế bào bị chết.
E. Pha suy tàn
Ở giai đoạn này các nhà nuôi tảo đều không mong muốn tuy nhiên không thể
tránh khỏi giai đoạn này. Đây là giai đoạn mà các tế bào tảo chết nhanh hơn là tốc độ
sản sinh ra tế bào mới. Do chất lượng nước bị giảm, nguồn dinh dưỡng bị cạn kiệt đến
mức không thể duy trì được sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Lúc này mật độ tế
bào giảm theo cấp số nhân và việc nuôi cũng kết thúc.
Sự tăng trưởng ổn định chỉ có thể đạt đến giá trị tối đa khi được nuôi dưới
những điều kiện tăng trưởng tối ưu đặc biệt là về nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng.
Nhưng nếu chuyển sang môi trường không thích hợp thì mật độ tảo sẽ giảm đi một
cách đáng kể.
Vấn đề cấp thiết trong việc nuôi tảo là phải kiểm soát được điều kiện nuôi.
Điều kiện này chỉ có thể đạt được khi nuôi trong điều kiện môi trường được vô trùng,
kiểm soát không khí và cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, pH có thể thay đổi theo ý
muốn.
Vấn đề cần quan tâm trong sự suy tàn của tảo có thể do một số nguyên nhân
như thiếu nguồn dưỡng chất, thiếu CO 2, nhiệt độ cao, pH không ổn định do tình trạng
nhiễm bẩn từ không khí. Yếu tố then chốt giúp thành công trong nuôi tảo là duy trì tảo
nuôi luôn ở pha log, có thể nói đây là pha luôn ổn định về số lượng và chất lượng.
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo
Yếu tố hóa học
a. pH
Một thông số quan trọng của môi trường là pH vì pH xác định độ hòa tan của
CO2 và muối khoáng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất ở tảo. Thông số này lại
23

phụ thuộc vào thành phần khả năng đệm của môi trường, nhiệt độ cũng như hoạt tính
trao đổi chất của tế bào tảo.
Hầu hết các giống tảo được nuôi trong môi trường đều có giá trị pH nhất định.
Thông thường khoảng pH cho phép là 7 - 9 và theo nhiều tài liệu pH tối ưu là 8,2 8,7. Bên cạnh đó khi thay đổi pH đột ngột có thể làm cho tảo nhanh chóng bị tàn lụi.
Trong trường hợp nuôi tảo với mật độ cao thì việc bổ sung CO2 sẽ giúp điều chỉnh pH
thích hợp trong quá trình tảo phát triển, độ pH có thể đạt đến giá trị tới hạn là 9. Nhiều
trường hợp việc nuôi trồng tảo thất bại có thể do pH không thích hợp. Điều này có thể
khắc phục bằng cách sục khí môi trường nuôi (Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước
Hiền, 1999; Cao Tuấn Kiệt, 2007; Trần Thị Mỹ Xuyên, 2008)
b. Các chất dinh dưỡng / môi trường nuôi
Các môi trường dinh dưỡng dùng cho nuôi trồng tảo phải dựa theo nhu cầu
dinh dưỡng của từng loài tảo. Việc xác định chính xác nồng độ của từng yếu tố dinh
dưỡng cho một loài nào đó là vô cùng khó khăn. Vì môi trường dinh dưỡng tối ưu phụ
thuộc rất nhiều vào mật độ quần thể, ánh sáng và pH môi trường. Các chất dinh dưỡng
đa lượng bao gồm: nitrat, phosphat…Các nguyên tố vi lượng được coi là không thể
thay thế đối với sinh trưởng và phát triển của tảo là Fe, Mn, Cu, Zn và Cl. Những vi
lượng khác có vai trò quan trọng đối với một số nhóm tảo là Co, B, Si,…
Các yếu tố vật lí

a. Nhiệt độ
Mỗi loài tảo thích hợp với nhiệt độ tối ưu và biên độ nhiệt khác nhau tùy theo
loài (Trịnh Trường Giang, 1997). Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng. Chính vì vậy, việc
chọn các chủng loại tảo chịu nhiệt có ý nghĩa lớn đến năng suất tảo. Mặt khác, nhiệt
độ thấp cũng ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của tảo.
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình nuôi tảo trong khoảng từ 18 - 25oC mặc dù chúng
có thể thay đổi tùy theo thành phần môi trường nuôi, loài nuôi và dòng nuôi. Nhìn
chung các loài tảo nuôi thường chịu đựơc nhiệt độ trong khoảng 16 – 27oC. Nhiệt độ
thấp hơn 16oC sẽ làm chậm sự tăng trưởng, trong khi đó nhiệt độ tăng cao hơn 35oC sẽ
24