Diện tích đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp, nguồn năng lượng hóa thạch cũng dần cạn kiệt, lượng khí thải tạo ra tăng cao và biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp hơn, do đó công nghệ sinh học vi tảo là hướng phát triển tiềm năng. Công nghệ vi tảo bao gồm các công đoạn chính như: sàng lọc chủng giống vi tảo; nhân giống, nhân sinh khối ở quy mô lớn để sử dụng trực tiếp hoặc tách chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học.
Hiện nay có nhiều loài vi tảo được nuôi ở quy mô công nghiệp, trong đó có các loài như Spirulina platensis (Arthrospira), Chlorella, Dunalliella, Nannochloropsis, Haematococcus pluvialis, Nitzschia sp., Schizochytrium. Trong số các loài vi tảo đang sử dụng phổ biến hiện nay, Spirulina platensis là một chi thuộc ngành tảo lam được nuôi trồng ở nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc, Đài Loan, Thái lan, Ấn Độ. Đến nay diện tích nuôi trồng đã mở rộng hơn lên tới hàng trăm hecta như ở Sosa Texcoco (Mexico), Hawai (Mỹ), Siam (Thái Lan), Hainan (Trung Quốc). Tảo Dunalliella ở Australia được nuôi để sản xuất beta-caroten, tảo Haematoccocus pluvialis ở Israel và Trung Quốc dùng để thu astaxanthin.
Các công nghệ nuôi trồng vi tảo
Để nuôi tảo ở quy mô công nghiệp phải hiểu rất rõ về các đặc điểm sinh lý, hóa sinh của từng loài và từng loại chủng giống cũng như những vấn đề có thể phát sinh trong quá trình nuôi để chủ động điều khiển. Ngoài ra, để nuôi trồng tảo ở quy mô công nghiệp đòi hỏi đầu tư cơ sở hạ tầng và các thiết bị kỹ thuật.
Trong số các loài vi tảo nuôi ở quy mô công nghiệp, tảo xoắn (Spirulina platensis) được nuôi sớm nhất ở nhiều quy mô công nghệ khác nhau. Tảo có thể được nuôi trong bình nhựa, bể chứa xi măng hoặc composite, các bể lớn xây dựng ngoài trời hoặc trong hệ thống photobioreactor (PBR). Tảo Chlorella vulgaris cũng được nuôi ở quy mô lớn để làm thức ăn dinh dưỡng bổ sung cho con người, tảo có thể nuôi trong hệ thống bể race-way hoặc trong hệ thống PBR. Tảo Dunalliella đã được nuôi ở quy mô lớn ở Australia trong bể hoặc bình cầu thủy tinh để thu β-caroten. Tảo Nanochloropsis cũng được nuôi ở các bể lớn hoặc các túi nylon cho nuôi trồng thủy sản.
Tảo Haematococcus pluvialis là nguồn cung cấp astaxanthin lớn nhất hiện nay cũng được sản xuất trong hệ thống PBR. Tùy thuộc vào mục tiêu và điều kiện đầu tư tài chính có thể xây dựng các mô hình và quy mô nuôi khác nhau.
Ngoài công nghệ nuôi truyền thống, công nghệ nuôi tảo trên màng dạng bán lỏng cũng đã được thử nghiệm ở một số cơ sở nghiên cứu. Với công nghệ này, thay vì nuôi trong môi trường lỏng, tảo được cấy trải trên màng thấm ướt được đặt lên giá thể xốp có khả năng hút thấm môi trường và cho phép trao đổi khí trong quá trình nuôi (twin layers). Công nghệ nuôi trồng này được phát triển bởi Giáo sư Michael Melkonian tại trường đại học Cologne, CHLB Đức. Tuy nhiên việc mở rộng và khả năng ứng dụng cần được nghiên cứu thích ứng với các điều kiện cụ thể với từng loại vi tảo.
Ở Việt Nam, Cho đến nay chỉ có tảo Spirulina platensis được nuôi phổ biến nhất để thu sinh khối tạo sản phẩm ở dạng tươi hoặc sấy khô. Công nghệ nuôi tảo tương đối đơn giản bao gồm các khâu nhân giống ở quy mô nhỏ trong các bình nhựa có sục khí sau đó nuôi trong các bể hở lớn hơn và cuối cùng nuôi trong các bể race-way có cánh khuấy đặt trong nhà lưới. Sinh khối được thu bằng cách sử dụng màng lọc có kích thước lỗ nhỏ. Sinh khối được bảo quản ở dạng đông lạnh hoặc sấy khô tạo bột hoặc tạo dạng que. Ở một số cơ sở sản xuất có năng lực đầu tư đã sử dụng hệ thống PBR để nhân giống. Ngoài Spirulina platensis, một số loài tảo khác ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản thường được nuôi ở quy mô nhỏ trong bể composite, bể xi măng hoặc túi nylon ngay tại các cơ sở nhân giống.
Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học vi tảo (IRDM) thuộc Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam là một trong những đơn vị triển khai ứng dụng và phát triển các quy trình công nghệ nuôi vi tảo. Trung tâm hiện nay đang lưu giữ hơn 50 loài vi tảo khác nhau trong đó có nhiều loài có tiềm năng ứng dụng làm thực phẩm chức năng, khai thác axit béo không no, các loài có khả năng triển khai sản xuất ở quy mô lớn để thu sinh khối. Trung tâm có mối quan hệ hợp tác với các doanh nghiệp nuôi và phát triển sản phẩm từ vi tảo như: Công ty cổ phần Công nghệ và Dược phẩm Quốc tế (ITP-Pharma), Công ty TNHH Đầu tư phát triển ứng dụng công nghệ sinh học ADB (cơ sở sản xuất tại Hòa Lạc), Công ty Cổ phần Công nghệ Sinh học Bảo Khang (Tiên Du, Bắc Ninh).
Liên hệ chi tiết: TS. Nguyễn Đức Bách – Khoa Công nghệ sinh học
Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Điện thoại: 0983926497