Tảo Spirulina Platensis từ lâu đã được biết là rất hữu ích với vấn đề dinh dưỡng cho con người và sinh thái môi trường.

Quy trình nuôi tảo sử dụng chủ yếu là năng lượng mặt trời. Thực nghiệm cho thấy, để sản xuất 1.000 kg tảo cần 450 kg CO2 và tạo ra 1.200 kg O2.

Từ năm 1977, nhiều cơ sở trong nước đã nuôi loại tảo này bằng hình thức bể hở với nguyên liệu là cát lồi (phần khoáng trong nước khoáng còn lại sau khi nước đã bốc hơi – theo phương pháp nuôi của Xí nghiệp Nước khoáng Vĩnh Hảo). Đó là dạng bể lớn được xây kiên cố bằng xi măng, hoặc đơn giản hơn là nuôi trong thùng nhựa, gồm 2 khu vực chính là diện tích để quang hợp, và bộ phận khuấy trộn, có hoặc không có mái che.

Nuôi tảo bằng bể hở có thể thực hiện được ngay, nhưng tốn rất nhiều diện tích. Hơn nữa, kết quả nuôi phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Chẳng hạn, tình trạng "sáng nắng chiều mưa" sẽ làm cho nồng độ tảo nuôi bị loãng, Không chỉ vậy, quy trình nuôi trồng hở sẽ khiến tảo dễ bị nhiễm tạp từ nhiều loại vi sinh vật có trong tự nhiên hoặc do ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước, ảnh hưởng chất lượng tảo, không đáp ứng tiêu chuẩn thu hoạch, giá thành cao và năng suất thấp.

Do vậy, một số cơ sở nuôi trồng đã chuyển qua hình thức bể bán kín (dạng nhà kính), hoặc tận dụng bề mặt phía trên vùng ao hồ nuôi thủy sản có lắp mái che. Tuy mô hình này ít phụ thuộc vào mưa nắng, giảm được tình trạng tạp nhiễm, nhưng vẫn tốn diện tích đất, đồng thời, chi phí xây dựng lên đến khoảng 10 tỷ/ha.

Hiện nay, để nuôi trồng tảo Spirulina Platensis, biện pháp tối ưu là sử dụng bể kín bằng Biorector, không bị ảnh hưởng thời tiết và đỡ tạp nhiễm. Phương pháp này không chiếm nhiều diện tích, do có thể tận dụng ban công, sân thượng hoặc nóc nhà cao tầng (dạng bình), được treo thẳng đứng từng tấm (dạng tấm), hoặc tối ưu với hệ thống ống đặt nằm ngang - đặt thằng đứng theo hàng (dạng ống quây tròn hoặc xếp song song). 

Nuôi trồng tảo Spirulina Platensis trong hệ thống ống.

Môi trường nuôi cấy sử dụng môi trường Zazzouk (có thể cải tiến môi trường theo nguồn cơ chất và dinh dưỡng phù hợp), pha chế trong thiết bị khuấy (2) và được bơm (5) cung cấp vào các mô-đun nuôi cấy (7) khác nhau bằng hệ thống đường ống và van (8). Lưu lượng được điều chỉnh thông qua bộ cảm biến và điều chỉnh (4).

Môi trường cùng tảo giống chuẩn bị từ phòng thí nghiệm được đưa vào mô-đun để thực hiện nuôi trồng theo hai giai đoạn: giai đoạn 1 - nhân giống sản xuất và giai đoạn 2 - nuôi cấy sản xuất. Điều chỉnh 2 giai đoạn này bằng hệ thống van. Khi tảo nuôi đã đạt yêu cầu thu hoạch, chúng được tách ra theo hệ thống đường ống (9) để đưa đi rửa sạch, lọc (11), sau đó ly tâm (12) và sấy để bảo quản (13). Tảo khô thu được dùng cho các công đoạn chế biến tiếp theo (14). Phần dịch sau máy rửa lọc, ly tâm được tuần hoàn quay trở lại thiết bị khuấy (2) bằng hệ thống đường ống, van (12).

Nguồn dinh dưỡng cacbon, ngoài phần pha chế ban đầu theo môi trường Zazzouk, định kỳ được bổ sung dạng CO2 từ bình chứa (1) vào hệ thống theo nhu cầu bằng hệ thống kiểm soát kèm theo bình chứa CO2.

Mô hình nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống.

Hệ thống nuôi trồng tảo Spirulina Platensis bằng Bioreactor dạng ống vận hành tự động, đảm bảo các yêu cầu: cung cấp đủ quang năng cho tảo phát triển; thực hiện khuấy trộn, tuần hoàn môi trường nuôi cấy để tảo phát triển tốt; đo và giám sát được các thông số công nghệ như nhiệt độ, pH …; có thể nối ghép thành hệ thống nhiều mô-đun tùy theo nhu cầu sản xuất.

Khi không có nắng (ban đêm hay trời mưa), quang năng được cung cấp bằng hệ thống đèn chiếu (19), điều chỉnh vùng bước sóng phù hợp với đặc điểm sinh lý của tảo Spirulina Platensis. Sử dụng hệ thống nhiệt kế và pH kế (8, 14) tại hai vị trí đầu vào và đầu ra của mỗi mô-đun. Các đầu đo sẽ được kết nối về máy tính kiểm soát trung tâm để theo dõi và vận hành.

Ngoài công dụng biến khí nhà kính thành nguồn nguyên vật liệu phục vụ sản xuất, làm thức ăn dinh dưỡng, việc nuôi trồng tảo Spirulinar Platensis còn được dùng để xử lý nước thải (phốt pho, kali), sau đó sử dụng tảo để sản xuất phân bón hoặc thức ăn chăn nuôi.

Hoàng Kim (CESTI)