BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
*** NGUYỄN THỊ MINH THANH
NGHIÊN CỨU SÀNG LỌC CÁC LOÀI VI TẢO
BIỂN QUANG TỰ DƯỠNG CÓ HÀM LƯỢNG
LIPID CAO, THÀNH PHẦN ACID BÉO PHÙ HỢP
SỬ DỤNG LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
DIESEL SINH HỌC
Chuyên ngành: Hoá sinh Thực nghiệm
Mã số: 60. 42. 30 LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Đặng Diễm Hồng
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1
DPA
Docosapentaenoic Acid
EPA
Eicosapentaenoic Acid
Mha
Million ha (triệu hecta)
TFA
Total fatty acid (acid béo tổng số)
2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1. Năng suất dầu của một số nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất biodiesel 17
Bảng 2. Hàm lượng dầu ở một số loài vi tảo 20
Bảng 3. Địa điểm phân lập 7 loài vi tảo biển được sử dụng cho sàng lọc 43
Bảng 4. Tác dụng kết tủa sinh khối tảo bằng hóa chất ở các nồng độ khác nhau 67
Bảng 5. Thành phần hóa học có chứa trong sinh khối của 7 loài VTB nghiên cứu 71
Bảng 6. Lipid tổng số và thành phần acid béo có trong sinh khối của 7 loài vi tảo
biển nghiên cứu 74
Bảng 7. Một số đặc điểm của sản phẩm biodiesel 81
Bảng 8. Thành phần FAME của sản phẩm biodiesel 82 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
Hình 20. Hệ thống nuôi trồng các loài vi tảo biển quang tự dưỡng ở các quy mô
bình từ 250 mL đến bình 10 lít 65
Hình 21. Kết tủa sinh khối tảo bằng phương pháp hóa học 68
Hình 22. Nhân nuôi sinh khối Chlorella sp. ở quy mô pilot 76
Hình 23. A-Thu sinh khối Chlorella sp. bằng phương pháp kết tủa ở quy mô 10 lít
B- Sinh khối Chlorella sp. sau khi đã loại muối 77
Hình 24. Các bước thu hồi sản phẩm biodiesel 79
Hình 25. Sắc ký đồ thành phần FAME của sản phẩm biodiesel 83
5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
MỤC LỤC
Trang
CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 5
DANH MỤC CÁC HÌNH 6
MỞ ĐẦU 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10
1.1. Khái quát chung về nhiên liệu sinh học, hiện trạng và xu thế phát triển 10
1.2. Diesel sinh học - Bản chất hóa học và cơ chế phản ứng 13
1.3. Diesel sinh học từ tảo - NLSH thế hệ thứ ba 16
1.3.1. Khái quát về các loại nguyên liệu truyền thống dùng để sản xuất biodiesel 16
1.3.2. Vai trò và tiềm năng của vi tảo trong lĩnh vực NLSH 18
2.2.5.2. Phân tích thành phần acid béo 49
2.2.6. Phƣơng pháp chuyển hóa tạo biodiesel từ sinh khối tảo 49
2.2.6.1. Chuẩn bị nguyên liệu 49
2.2.6.2. Tạo biodiesel bằng phương pháp chuyển hóa trực tiếp (in situ
transesterification) 50
2.2.7. Xác định hiệu suất của quá trình chuyển hóa và thành phần FAME
của sản phẩm biodiesel 51
2.2.8. Phƣơng pháp xác định chỉ số iod 52
2.2.9. Phƣơng pháp xác định trọng lƣợng riêng bằng tỷ trọng kế 53
7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54
3.1. Nghiên cứu sinh trƣởng của vi tảo biển quang tự dƣỡng 54
3.2. Xác định mối tƣơng quan giữa MĐTB và OD 62
3.3. Kết tủa sinh khối tảo bằng phƣơng pháp hóa học 66
3.4. Thành phần hóa học của sinh khối vi tảo 69
3.5. Hàm lƣợng lipid tổng số và thành phần acid béo 72
3.6. Nuôi thu sinh khối tảo làm nguyên liệu sản xuất biodiesel 76
3.7. Chuyển hóa sinh khối tảo thành biodiesel bằng phƣơng pháp trực tiếp 77
3.8. Đánh giá hiệu suất của quá trình chuyển hóa và chất lƣợng của sản phẩm
biodiesel 79
3.8.1. Hiệu suất của quá trình chuyển hóa 79
3.8.2. Chất lượng của sản phẩm biodiesel 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84
KẾT LUẬN 84
KIẾN NGHỊ 85
biodiesel vì chứa hàm lượng dầu cao và sức sản xuất sinh khối lớn. Việc sản xuất đủ
sinh khối tảo giàu lipid làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel là vấn đề mấu chốt
trong hướng nghiên cứu sử dụng tảo để sản xuất NLSH.
Tuy nhiên, không phải tất cả các loài tảo đều có thể nuôi trồng thu sinh khối
sản xuất biodiesel cho hiệu quả cao. Vì vậy, để góp phần sàng lọc các loài tảo của
Việt Nam có tiềm năng làm nguyên liệu cho sản xuất NLSH, chúng tôi đã tiến hành
thực hiện đề tài “Nghiên cứu sàng lọc các loài vi tảo biển quang tự dưỡng có hàm
9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
lượng lipid cao, thành phần acid béo phù hợp sử dụng làm nguyên liệu sản xuất
diesel sinh học” với hy vọng những kết quả thu được sẽ là nền tảng, cơ sở để ứng
dụng nuôi trồng tảo ở quy mô lớn hơn phục vụ mục tiêu nuôi tảo thu sinh khối sản
xuất biodiesel.
Công việc được thực hiện tại phòng Công nghệ tảo, Viện Công nghệ sinh học,
Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam với các nội dung nghiên cứu như sau:
1. Nuôi trồng 7 loài vi tảo biển (VTB) quang tự dưỡng của Việt Nam ở quy
mô phòng thí nghiệm, so sánh sinh trưởng của các loài này để chọn ra một
số loài có khả năng sinh trưởng tốt nhất và có tiềm năng nuôi trồng trên qui
mô lớn;
2. Phân tích lipid tổng số và thành phần acid béo của sinh khối 7 loài VTB để
lựa chọn loài có tiềm năng nhất làm nguyên liệu sản xuất biodiesel;
3. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu hoạch sinh khối VTB đơn giản,
hiệu quả và rẻ tiền so với các phương pháp truyền thống;
4. Nghiên cứu quy trình công nghệ chuyển hóa sinh khối VTB đã được lựa
chọn thành biodiesel và xác định một số đặc điểm của diesel sản xuất
được.
(syngas). NLSH thế hệ thứ nhất đã được sử dụng từ rất lâu và được sản xuất chủ
yếu từ quá trình lên men các loại sinh khối. Sử dụng nguồn NLSH thế hệ thứ nhất
tuy làm giảm đáng kể khí CO
2
phát thải so với nhiên liệu hóa thạch, nhưng không
thực sự phát triển bền vững vì nguyên liệu được sử dụng thường là một phần nguồn
11Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
thức ăn cho người và động vật nuôi. Do đó, phát triển NLSH thế hệ thứ nhất sẽ là
mối đe dọa đến an ninh lương thực của thế giới. Chính vì vậy, yêu cầu đặt ra là cần
phải tìm kiếm các loại nhiên liệu thay thế và cải tiến hơn về mặt công nghệ.
* Giai đoạn NLSH thế hệ thứ hai
NLSH thế hệ thứ hai ra đời nhằm hạn chế những nhược điểm của NLSH thế hệ
thứ nhất. NLSH thế hệ thứ 2 sử dụng các nguồn nguyên liệu phế thải của nông nghiệp
hay các cây nguyên liệu được trồng trên đất bạc màu, bỏ hoang (NLSH được sản xuất
từ cellulose), ví dụ như cỏ switchgrass, cây cọc rào (jatropha)… (Naik và cs., 2010).
* Giai đoạn NLSH thế hệ thứ ba
NLSH từ tảo hay còn gọi là dầu tảo (algal-oil) - chính là NLSH thế hệ thứ 3.
Với hiệu suất sử dụng năng lượng và sức sản xuất sinh khối rất cao, NLSH từ vi tảo
được cho là nguồn nhiên liệu tiềm năng nhất có khả năng thay thế hoàn toàn nhiên
liệu hóa thạch trong tương lai.
Sở dĩ NLSH được lựa chọn là nguồn
nhiên liệu cho tương lai bởi tiềm năng khai thác
và phát triển bền vững của nó. NLSH hạn chế
đáng kể sự tạo thành các khí thải nhà kính, do
đó góp phần giảm thiểu hiện tượng nóng lên của
hoặc đất bạc màu, do vậy sẽ tránh được sự cạnh tranh đất canh tác đối với cây lương
thực. Theo ước tính, toàn bộ diện tích đất bỏ hoang trên toàn cầu lên tới 4,7 triệu
km
2
và có thể được tận dụng để trồng các loại cây nguyên liệu cho sản xuất NLSH,
chẳng hạn như cỏ switchgrass, jatropha, canola (hình 1), hướng dương, cọ, hoa rum
(safflower) v.v… (John và cs., 2007). Năng suất của các loại cây này phụ thuộc vào
điều kiện đất đai, khí hậu và phương pháp canh tác của từng vùng
(http://tchdkh.org.vn/tchitiet.asp?code=3003). Tuy nhiên, vấn đề đặt ra đối với
NLSH thế hệ thứ hai là mặc dù nguồn cellulose rẻ và sẵn có nhưng việc sử dụng các
nguyên liệu có bản chất cellulose để sản xuất NLSH lại bị hạn chế bởi chi phí để
chuyển hóa cellulose thành đường đắt hơn so với chi phí chuyển hóa tinh bột thành
đường do đòi hỏi những enzyme đắt tiền. Mặt khác, do khai thác nguồn rác thải
nông nghiệp và một số loại cây nguyên liệu nên NLSH thế hệ thứ hai cũng có thể
gây ra một số vấn đề như ô nhiễm và cạn kiệt nguồn tài nguyên nước, giảm diện
tích rừng, những tác động tiêu cực từ sự độc canh cây nguyên liệu và một số vấn đề
13Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
13 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
về kinh tế xã hội khác. Do vậy, hiện nay xu hướng tìm kiếm và khai thác các đối
tượng vi sinh vật (như vi khuẩn, nấm…), đặc biệt là tảo, theo hướng NLSH đang
ngày càng được đặc biệt quan tâm và có triển vọng cao nhằm tạo ra nguồn NLSH
giá rẻ và thân thiện với môi trường. Đó cũng chính là nhiệm vụ của NLSH thế hệ
thứ ba. Việc phát triển NLSH thế hệ thứ ba là xu hướng tất yếu vì nó có thể giải
quyết được hầu hết các vấn đề đang tồn tại. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất hiện nay
đối với NLSH thế hệ thứ ba là vấn đề về công nghệ sản xuất. Giá thành của việc sản
xuất NLSH từ tảo phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như năng suất sinh khối
nhau.
Quá trình hóa học cơ bản được sử dụng để chuyển hóa dầu/mỡ thành
biodiesel được gọi là quá trình chuyển vị ester (transesterification) với sự có mặt
của chất xúc tác. Chất xúc tác có thể là kiềm (KOH, NaOH…), acid (H
2
SO
2
,
HCl…), enzyme lipase (Hideki và cs. 2001; Demirbas, 2007; Meher và cs., 2006; Li
và cs., 2008; Hoydonex và cs., 2004) hoặc ở dạng hỗn hợp dị xúc tác (Na/NaOH/γ-
Al
2
O
3
, K/NaOH/γ-Al
2
O
3
…) (Macedo, 2006; Serio, 2006; Verziu, 2008; Liu, 2008).
Các loại nguyên liệu khác nhau về bản chất lipid và thành phần acid béo có thể phù
hợp với các điều kiện chuyển hóa khác nhau, chẳng hạn như có thể chuyển hóa trực
tiếp từ sinh khối hoặc tách chiết lipid ra khỏi nguyên liệu, sau đó chuyển hóa lipid
thành biodiesel…
Quá trình chuyển vị ester là phản ứng hóa học giữa một triglyceride
(dầu/mỡ) và một rượu (alcohol) tạo thành sản phẩm là các ester và glycerol. Mỗi
phân tử triglyceride được cấu tạo từ một gốc glycerine gắn với ba chuỗi acid béo
mạch dài (hình 4). Các đặc tính của chất béo được xác định bởi trạng thái tự nhiên
của các acid béo gắn với glycerine. Trạng thái tự nhiên của các acid béo có thể ảnh
hưởng đến đặc tính của biodiesel. Trong quá trình ester hóa, các phân tử rượu phản
ứng với các phân tử acid béo tạo thành các mono-alkyl-ester (chính là biodiesel) và
-COOH), Stearic
(CH
3
(CH
2
)
16
-COOH), Oleic (CH
3
(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
COOH). Chất xúc tác có vai
trò rất quan trọng vì nó phản ứng với methanol trước để tạo tiền chất cho phản ứng.
Trong thực tế, quá trình chuyển vị ester xảy ra theo từng bước: từ
triglyceride tạo thành diglyceride, monoglyceride và cuối cùng giải phóng phân tử
glycerol cùng với sản phẩm là hỗn hợp các methyl ester (hình 2b). Như vậy, trong
quá trình này, cứ 1 phân tử triglyceride tác dụng với 3 phân tử CH
3
OH tạo ra 1 phân
tử glycerol và 3 phân tử methyl ester. Phản ứng ester hóa giữa dầu/mỡ với rượu là
phản ứng thuận nghịch, vì vậy lượng rượu cần được đưa vào dư thừa để phản ứng
dịch chuyển theo chiều thuận và đảm bảo cho quá trình chuyển hóa xảy ra hoàn
toàn.
Hình 2. Phản ứng chuyển vị ester tạo methyl-ester (biodiesel)
chất lượng cao. Tuy nhiên, như trên đã nói, điểm hạn chế của các loại dầu thực vật
dùng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel là khả năng sản xuất trên quy mô lớn cần
phải xem xét vì sẽ cạnh tranh về nguồn lương thực nếu một phần diện tích đáng kể
đất nông nghiệp được chuyển sang trồng các loại cây nguyên liệu cho sản xuất
biodiesel (Zhiyou và cs., 2009).
17Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
17 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
Bảng 1. Năng suất dầu của một số nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất biodiesel
(Chisti, 2007)
Nguyên liệu
Năng suất dầu
(L/ha)
Ngô (Corn)
172
Đậu tương (Soybean)
446
Cải dầu (Canola)
1.190
Cọc rào (Jatropha)
đòi hỏi phải có quá trình tiền xử lý để đảm bảo biodiesel sản xuất ra có chất lượng
đạt yêu cầu. Quá trình tiền xử lý cũng đồng thời làm cho quá trình sản xuất
biodiesel trở nên phức tạp hơn và có chi phí cao hơn (Canakci và cs., 1999; 2001).
1.3.2. Vai trò và tiềm năng của vi tảo trong lĩnh vực NLSH
Tảo là nhóm thực vật bậc
thấp sống ở môi trường nước (nước
ngọt, nước lợ, nước mặn), có khả
năng quang hợp, hấp thụ ánh sáng
và biến đổi năng lượng ánh sáng,
nước, CO
2
thành sinh khối, đồng
thời giải phóng O
2
. Tảo bao gồm: vi
tảo (microalgae) và tảo lớn
(macroalgae, seaweed). Tảo lớn là
các tảo đa bào, có kích thước lớn,
có thể đạt đến chiều dài 100 feet (3048cm). Trái lại, vi tảo có kích thước hiển vi,
đơn bào hoặc đa bào, thường sống ở dạng huyền phù trong nước (hình 3) (Zhiyou
và cs., 2009).
Vi tảo từ lâu đã được xem là nguồn tiềm năng để sản xuất biodiesel vì sinh
khối tảo có chứa hàm lượng dầu cao (Gouveia và cs., 2009), đồng thời vi tảo có sức
sản xuất sinh khối lớn do hiệu suất quang hợp ở vi tảo rất cao, thời gian nhân đôi
thế hệ ngắn.
Mỗi tế bào tảo hoạt động giống như một nhà máy sinh học nhỏ, sử dụng quá
trình quang hợp để biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học dự trữ
trong tế bào, đồng thời tạo ra các sản phẩm thứ cấp có giá trị cao. Trong quá trình
quang hợp, tảo còn sản xuất ra dầu. So với các loài thực vật ở cạn - thường phát
tảo còn có thể tạo ra khí methane bằng
con đường lên men kỵ khí sinh khối vi tảo
(Spolaore và cs., 2006) v.v…
Sinh khối tảo chứa ba thành phần
chính: carbohydrate, protein và lipid. Phần
lớn lipid do vi tảo sản xuất ra tồn tại ở dạng tricylglyceride (hình 4) - là dạng thích
hợp để sản xuất biodiesel. Vi tảo là đối tượng chính trong lĩnh vực sản xuất NLSH
từ tảo. Vi tảo có tốc độ sinh trưởng rất nhanh so với các loại thực vật sống trên mặt
đất. Chúng thường có khả năng nhân đôi trong vòng 24 giờ. Trong suốt pha sinh
trưởng, một số loài vi tảo có thể nhân đôi trong vòng 3,5 giờ (Chisti, 2007). Hàm
lượng dầu ở vi tảo thường dao động trong khoảng 20 đến 50% so với trọng lượng
khô (bảng 2). Ngoài ra, một số chủng vi tảo có thể chứa hàm lượng dầu cao đến
khoảng 80% (Metting, 1996). Thực tế, vi tảo là đối tượng cho năng suất thu hoạch
dầu cao nhất dùng làm nguyên liệu để sản xuất NLSH. Lượng dầu do vi tảo sản xuất
ra có thể cao gấp 250 lần so với đậu tương trên mỗi mẫu Anh (khoảng 0,4 ha), gấp
từ 7 đến 31 lần so với cọ. Mặt khác, dầu tảo lại dễ dàng tách chiết nếu sử dụng
phương pháp phù hợp. Do đó, chỉ có sử dụng tảo để sản xuất ra NLSH mới tạo ra
CH
2
O-OCHCH
2
CH
2
……………CH
2
CH
3
CHO-OCHCH
2
CH
Vi tảo
Hàm lƣợng dầu
(% trọng lượng khô)
Botryococcus braunii
25 - 75
Chlorella sp.
28 - 32
Crypthecodinium cohnii
20
Cylindrotheca sp.
16 - 37
Nitzschia sp.
45 - 47
Phaeodactylum tricornutum
20 - 30
Schizochytrium sp.
50 - 77
Tetraselmis suecia
15 - 23
Nhờ hiệu suất quang hợp cao và năng suất sinh khối lớn nên việc nuôi trồng
tảo làm nguyên liệu để sản xuất NLSH được ví như một mũi tên bắn trúng hai đích:
vừa tạo ra nguồn năng lượng tái sinh vừa làm sạch môi trường. Để nuôi trồng tảo
chỉ cần nước, ánh sáng, nguồn CO
2
và lượng chất dinh dưỡng vừa phải, nhờ đó làm
giảm đáng kể nguồn dinh dưỡng cần cung cấp từ phân bón và giảm khả năng gây ô
nhiễm môi trường xung quanh so với các cây trồng khác. Ngoài ra còn có thể sử
dụng nguồn nước thải để nuôi trồng tảo, vừa tạo ra nguồn nguyên liệu cho NLSH
vừa làm sạch nước thải (Hammouda và cs., 1995; Mallick, 2002; Munoz và cs.,
2006; Schenk và cs., 2008). Tảo có thể loại bỏ một cách hiệu quả các thành phần N,
lai.
Ngoài các loài tảo quang tự dưỡng, một số loài vi tảo còn có khả năng sinh
trưởng dị dưỡng sử dụng nguồn carbon hữu cơ. Tuy nhiên, việc sản xuất sinh khối
tảo bằng con đường dị dưỡng để làm nguyên liệu cho NLSH trong một số trường
hợp lại không hiệu quả bằng việc sử dụng vi tảo quang tự dưỡng vì nguồn carbon
hữu cơ sử dụng cho sinh trưởng của tảo rốt cuộc lại được sản xuất bởi các thực vật
quang hợp (Vishwanath và cs., 2008). Tuy nhiên, sản xuất sinh khối tảo bằng con
đường dị dưỡng lại có những ưu thế nhất định. Do đó, vấn đề đặt ra là phải tìm
kiếm được nguồn carbon hữu cơ thay thế rẻ tiền hơn (chẳng hạn như sử dụng nguồn
glycerol - đồng sản phẩm được tạo ra trong quá trình ester hóa sản xuất biodiesel),
đi đôi với công nghệ sản xuất phù hợp và tối ưu để có thể khai thác được tối đa
những lợi thế của vi tảo sinh trưởng dị dưỡng. Bằng cách thay đổi các điều kiện
nuôi cấy hoặc biến đổi về mặt di truyền, một số loài vi tảo quang tự dưỡng có thể
sinh trưởng ở điều kiện dị dưỡng. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh, tảo sinh trưởng
dị dưỡng có khả năng tích lũy hàm lượng dầu cao gấp nhiều lần so với tảo quang tự
dưỡng (Kulkarni and Dalai, 2006). Chẳng hạn ở Việt Nam, Schizochytrium là
chủng vi tảo biển dị dưỡng mới với đặc điểm giàu lipid, đặc biệt là các acid béo
22Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
22 Luận văn Thạc sĩ năm 2010 Nguyễn Thị Minh Thanh
không bão hòa như DHA, n-6 DPA cao hơn hàng chục lần so với các loài vi sinh
vật và tảo biển khác (Hoàng Lan Anh và cs., 2005, Nguyễn Đình Hưng và cs., 2007,
Đặng Diễm Hồng và cs., 2008). Các chủng Schizochytrium spp. được phân lập ở
Việt Nam có hàm lượng lipid và acid béo cao gấp 5-10 lần so với tất cả các loài vi
tảo biển quang tự dưỡng đã và đang được nuôi trồng hiện nay tại Việt Nam cũng
như trên thế giới (Đặng Diễm Hồng và cs., 2007, 2008), hàm lượng DHA và n-6
DPA cao gấp 3-5 lần so với các chủng Labyrinthula spp. (Đặng Diễm Hồng và cs.,
và tảo lớn. Tuy nhiên, các loại tảo lớn thường ít được sử dụng để sản xuất biodiesel
trong khi vi tảo lại được đánh giá là đối tượng thích hợp và có tiềm năng hơn. Hàm
lượng dầu ở vi tảo cao hơn so với tảo lớn, đồng thời vi tảo cũng có tốc độ sinh
trưởng nhanh hơn và dễ thích nghi hơn với điều kiện sống. Vi tảo có thể cung cấp
nhiều dạng NLSH tái sử dụng, bao gồm khí methane (sản xuất bằng con đường lên
men kỵ khí sinh khối tảo), biodiesel (chuyển hóa từ dầu tảo) và hydrogen sinh học
(từ các quá trình quang sinh) (Sharif and Aishah, 2008).
Quá trình sản xuất biodiesel từ tảo bao gồm một số bước. Về cơ bản, công
nghệ sản xuất biodiesel từ tảo cũng tương tự như đối với các nguồn nguyên liệu
thực vật khác, tuy nhiên có một số giai đoạn cần lưu ý. Không kể các bước và các
giai đoạn của quá trình nuôi trồng tảo, sau giai đoạn nuôi trồng, các tế bào tảo phải
được làm khô trước khi thực hiện phản ứng chuyển hóa. Hiện nay có rất ít tài liệu
công bố về kết quả sản xuất biodiesel từ sinh khối tảo tươi. Hầu như chỉ có các
nghiên cứu đánh giá hiệu suất chuyển hóa khi so sánh hai phương pháp chuyển hóa
từ dầu tảo tách chiết từ sinh khối (phương pháp hai giai đoạn) với phương pháp
chuyển hóa trực tiếp (một giai đoạn). Đối với phương pháp hai giai đoạn, dầu tảo
sau khi tách chiết được cho phản ứng với methanol có mặt chất xúc tác, khi đó quá
trình sản xuất biodiesel tương tự như đối với dầu thực vật. Đối với phương pháp
một giai đoạn (methyl hóa trực tiếp) thì dung môi có tác dụng chiết lipid
(chloroform, hexan, ether…), methanol để methyl hóa acid béo và chất xúc tác được
bổ sung cùng một lúc. Sau đó là các bước lọc và rửa để loại bỏ mô tế bào khỏi
biodiesel, nhờ đó giảm được thời gian và chi phí cho bước tách chiết, mặt khác hiệu
suất của quá trình ester hóa cũng cao hơn so với phương pháp hai giai đoạn (Bo,
2007).
Tuy nhiên hiện nay, các quy trình sản xuất biodiesel từ tảo vẫn còn có những
điểm chưa tối ưu làm cho biodiesel sản xuất ra có giá thành cao. Hạn chế chính của
24Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
24
25Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Copyright: Tài liệu đại học ©