Sinh thái tảo - Lê Thị Tú Anh

Năm 2000, tại Malaysia, Spirulina được ứng dụng trong xử lý nước thải từ nhà máy sản xuất dầu cọ . Năm 2003, tại Thái Lan, khả năng làm sạch nước thải ao nuôi tôm của Spirulina cũng đã được chứng minh . Tại Nhật Bản, cùng với chủng vi khuẩn tía Rhodobacter sphaeroides và một chủng Chlorella sorokiniana, tảo lam Spirulina cũng được nghiên cứu để ứng dụng trong xử lý nước thải giàu hàm lượng hữu cơ. Hiện nay, việc áp dụng kỹ thuật ADN tái tổ hợp và công nghệ gen để chuyển gen vào tảo Spirulina đang được tiến hành ở Nhật Bản nhằm tạo ra những chủng giống tảo có đặc tính mong muốn là một hướng đầy triển vọng trong việc sử dụng tảo này trong xử lý một số loại nước thải. I.ỨNG DỤNG CỦA TẢO TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNGCác nhà khoa học tại Mehico đã nghiên cứu sử dụng Spirulina để loại bỏ NH4+ và PO43- trong nước thải chăn nuôi lợn có hiệu quả .Năm 2010, Spirulina cũng được các nhà khoa học Tây Ban Nha chứng minh có khả năng xử lý nước thải ô nhiễm nitơ và photpho một cách có hiệu quả .Ngoài ra, cũng có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng sử dụng tảo lam Spirulina loại bỏ một số kim loại nặng trong nước thải. Năm 2006, công trình nghiên cứu tại Trường Đại học Goana, Italia về khả năng của tảo lam Spirulina trong việc loại bỏ đồng trong nước thải cũng đã được công bố . Năm 2007, Trường Đại học Iowa, Mỹ cũng đã công bố khả năng hấp thụ thủy ngân của chủng Spirulina platensis . Spirulina cũng được chứng minh có hiệu suất hấp thụ cadimi trong nước rất tốt.I.ỨNG DỤNG CỦA TẢO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEONước thải phát sinh từ khu vực chăn nuôi heo chủ yếu là từ khâu vệ sinh heo và chuồng trại chứa phân, nước tiểu, thức ăn thừađặc trưng của nước thải chăn nuôi heo là chứa hàm lượng hợp chất hữu cơ N, P cao và chứa nhiều vi rút gây bệnh như các dịch lở mồm long móng, dịch tai xanh do đó cần phải qua hệ thống xử lý nước thải nuôi heo để tránh ảnh hưởng tới môi trường và đặc biệt là cuộc sống của người dân xung quanh. Nước thải từ trại chăn nuôi heo chứa một lượng lớn nitơ và photpho, những hợp chất có thể hòa tan được nên rất khó tách chúng ra khỏi nước bằng phương pháp lọc thông thường. Tính chất của nước thải từ trại chăn nuôi lợn được xử lý bằng các phương pháp tiêu biểu (bể biogas, UASB...) thường chưa đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn nước.Tái sử dụng nguồn nước thải này với cách có thể chấp nhận được là một thách thức lớn.Trong tự nhiên, có rất nhiều loài thủy sinh có khả năng xử lý nước thải rất hiệu quả . Chúng có thể được sử dụng như một công đoạn trong quy trình xử lý nước thải với các thiết bị nuôi khá đơn giản và chi phí vận hành rất thấp, nước thải ra sẽ hoàn toàn đạt tiêu chuẩn cho phép. Chlorellabèogiáp xác thuộc họ Daphnia... Nước thải từ quá trình chăn nuôi heo có mùi rất hôi nhưng sau khi nuôi tảo không còn mùi hôi, có thể do hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải đã bị giảm đáng kể.Các nhà nghiên cứu khuyến cáo người chăn nuôi lợn làm thêm hệ thống nuôi tảo và nuôi động vật thủy sinh để giảm mùi hôi, đồng thời giảm chi phí cho xử lý chất thải và nước thải từ quá trình chăn nuôi.II. Ứng dụng của tảo lam Spirulina trong xứ lí ô nhiễm môi trườngSpirulina maximaSpirulinaSpirulina maximaSinh khối của tảo lam Spirulina không chỉ được nghiên cứu dùng để tách chiết các chất có hoạt tính sinh học có giá trị dinh dưỡng làm thực phẩm chức năng cho con người và động vật mà tảo lam Spirulina còn được sử dụng trong xử lý nước thải giàu amoni từ một số nguồn phân hoá học trong trồng trọt hoặc xử lý nước thải của các làng nghề truyền thống giàu tinh bột.Các nhà nghiên cứu đã tạo chọn được các chủng tảo lam Spirulina có khả năng tổng hợp cao các chất có hoạt tính sinh học (như chất dẻo sinh học) bằng các tác nhân vật lý như UV, tia phóng xạ có liều thấp, các chất gây đột biến nhân tạo cũng như các kỹ thuật di truyền và sau đó sử dụng chính các chủng tảo này để xử lý nước thải . Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bộtDo đó việc sử dụng để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau: Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp. Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo. Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)III.Dùng tảo, sò huyết xử lý nước thải ao nuôi tôm-NLĐ) - ThS Dương Thị Thành và nhóm cộng sự ở Khoa Môi trường Trường ĐH Bách khoa TPHCM, đã nghiên cứu thành công việc ứng dụng sò huyết và tảo để xử lý nước thải ao nuôi tôm. -ThS Dương Thị Thành cho biết đã sử dụng loại tảo Tetraselmis sp. vì trong quá trình quang hợp, tảo này có tác dụng làm giảm các chất ô nhiễm trong ao nuôi tôm (nguồn thức ăn cho tôm còn dư, nguồn bài tiết của tôm). Tảo Tetraselmis sp. cũng là nguồn thức ăn của các loài nhuyễn thể (vẹm xanh, ngao, nghêu, sò huyết). Dùng tảo xử lí nước thải trong ao nuôi tômDùng sò huyết xử lí nước thải trong ao nuôi tômTrong các loài nhuyễn thể, sò huyết khi nuôi trong ao sẽ có tác dụng như một nhà máy lọc sinh học, do sò huyết có khả năng lọc nước trong ao, giữ lại các cặn bã hữu cơ, tảo, động vật phù du Vì vậy, kết hợp tảo và sò huyết để xử lý nước thải ao nuôi tôm là một giải pháp đặc biệt thân thiện với môi trường.-Theo ThS Dương Thị Thành, bước đầu giải pháp này đã được ứng dụng thử nghiệm thành công tại một số hộ nuôi tôm ở xã Lý Nhơn, huyện Cần Giờ - TPHCM.MÔ HÌNH DÙNG TẢO ĐỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI TRONG AO NUÔI TÔMIV.Dùng tảo xử lý rò rỉ phóng xạNhóm nghiên cứu thuộc Đại học Northwestern xác định một loài tảo phổ biến tên khoa học là Closterium moniliferum có khả năng cô lập chất đồng vị phóng xạ thành dạng tinh thể, giúp loại bỏ các chất đồng vị phóng xạ nguy hiểm như strontium-90 khi phóng xạ bị rò rỉ. TẢO CÓ THỂ LÀ CHÌA KHÓA DỌN DẸP RÒ RỈ PHÓNG XẠ THEO CÁC NHÀ KHOA HỌC MỸStrontium-90 có tính chất hóa học và khối lượng tương tự canxi và bari. Khi thoát ra môi trường không khí, strontium-90 sẽ dễ dàng phát xạ vào sữa, xương, tủy xương và máu tương tự canxi, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. 18.000 nạn nhân đã thảm hại Nhiễm độc phóng xạ ở Việt Namở Nhật Bản 3/2011Tuy nhiên, khi phóng xạ bị rò rỉ từ các máy điện nhân, strontium-90 không phải là đồng vị phóng xạ duy nhất tồn tại trong không khí mà còn kèm một lượng canxi vô hại gấp hàng tỉ lần lượng strontium-90 và những đồng vị phóng xạ khác. Do đó, để xử lý rò rỉ phóng xạ hiệu quả, cần phải tách riêng strontium-90 và canxi vì chúng hòa lẫn vào nhau. Các nhà nghiên cứu khám phá tảo Closterium moniliferum có khả năng cô lập, hút và kết tinh strontium-90 - nghĩa là biến strontium-90 thành dạng tinh thể - trong vòng 30-60 phút và giữ tinh thể strontium-90 trong không bào của tảo. Đặc biệt, nó không thể kết hợp với canxi vô hại mà chỉ tập trung vào strontium-90 độc hại.Nhà khoa học Minna Krejci - trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết nhóm sẽ tiếp tục thử nghiệm xem tảo Closterium moniliferum có khả năng tồn tại trong môi trường phóng xạ cao hay không. Họ cũng hi vọng nghiên cứu này sẽ giúp Nhật Bản giảm chi phí và thời gian khắc phục vụ sự cố ở Nhà máy Fukushima.Nhà máy điện FukushimaTảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loại có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loại rong biển, có chiều dài tới vài mét). Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo.V.Công nghệ xử lí nước thải từ tảoXỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC AOCác phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn”.Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo:Dưỡng chất: Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp. Phospho, Magnesium và Potassium cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ P, Mg và K trong các tế bào tảo là 1,5 : 1 : 0,5.Độ sâu của ao tảo: độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của tảo. Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 12,5cm. Nhưng những thí nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 20 -25cm. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20cm (và nằm trong khoảng 40- 50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng. Tảo Cratium Tảo ClamydomonasThời gian lưu tồn của nước thải trong ao (HRT): thời gian lưu tồn của nước thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong các ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.Lượng BOD nạp cho ao tảo: lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn.Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho các dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bộtDo đó việc sử dụng để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau: Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp. Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo. Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV).Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích thước rất nhỏ), đa số có thành tế bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải.