Công nghệ sinh học vi tảo (Algal biotechnology) hay gọi tắt là Công nghệ vi tảo có thể được hiểu như ứng dụng các quy trình kỹ thuật trên đối tượng là các chủng tảo, bao gồm việc nuôi trồng tảo lớn (rong) và vi tảo ở quy mô thương mại nhằm sinh khối cũng như sản xuất các hợp chất thứ cấp. Trong đó, nhóm vi tảo được quan tâm nhiều nhất do đặc tính đơn bào, dễ nuôi, chu kỳ sinh trưởng thấp, chứa nhiều hợp chất quý.

Hiện nay, có hơn 100.000 loài vi tảo đã được xác định. Vi tảo chứa khoảng 50-70% protein, 30% lipid, hơn 40% glycerol, 8-10% carotene và các loại vitamin B1, B2, B3, B6, B12, E, K, D,.…. Trên 50 loài có thể được ứng dụng khai thác, trong đó có 10 loài là Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Dunalliela, Chlamydomonas, Scenadesmus, Schizochytrium, Nannochloropsis, Euglena, Synechococcus được quan tâm nhiều nhất để nghiên cứu, nuôi trồng và khai thác  nguồn thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón hữu cơ, hay chiết xuất những chất có giá trị cao như các sắc tố tự nhiên, chất chống oxy hóa, protein, lipid, vitamin và vi khoáng … để sử dụng trong dược phẩm, thực phẩm bổ sung, mỹ phẩm,… Vi tảo chứa đến 30% lipid nên được đánh giá là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học (biofuel, biodiesel, ethanol, alcohols, gas).

Giới thiệu công nghệ nuôi cấy vi  tảo mới  trên thế giới: công nghệ trên hai lớp màng (Twin–layer porous substrate photobioreactor);

Kỹ thuật nuôi vi tảo cố định trên hệ thống nuôi cấy Twin–layer porous substrate photobioreactor là một kĩ thuật mới, do GS Melkonian trường Đại học Cologhe, Đức, phát minh. Hiện nay công nghệ này chỉ mới được chuyển giao cho 5 quốc gia, trong đó có trường Đại học Nguyễn Tất Thành của Việt Nam.

Mô hình nuôi cấy vi tảo bằng công nghệ hai lớp màng có một đặc điểm nổi trội so với các phương pháp trước đây là vi tảo được cố định trên bề mặt vật liệu nuôi, còn trong các phương pháp khác vi tảo nằm trong nước và được di chuyển theo dòng nước hoặc bám trên thành ống nuôi. Vì tảo được cố định trên bền mặt nên chúng ta dể dàng thu hoạch tảo bằng những phương pháp đơn giản, còn các phương pháp khác thì cần phải dùng đến các phương pháp và máy móc phức tạp, tốn nhiều điện năng. Do nuôi trên bề mặt vật liệu nên trao đổi khí của vi tảo cũng tốt hơn hẳn so với nuôi các phương pháp nuôi cũ, đồng thời với phương pháp này cũng cố định luôn các chủng vi tảo có thể di động mà các phương pháp cũ không làm được. Một trong những điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp khác là năng suất của phương pháp này cao hơn rất nhiều lần là lượng tảo khô thu được từ hệ thống nuôi cấy 2 lớp màng cho đến 150-300g trên 1 lít môi trường (môi trường: bao gồm nước và các khoáng chất cần thiết cho vi tảo), còn nuôi trong các phương pháp nuôi khác là 2-6 g trên 1 lít môi trường (hệ thống kín như nuôi trong ống hoặc bịch), tảo được nuôi trong các bể hở cho năng suất thấp nhất là 0.35-0.5g cho 1 lít môi trường nuôi.

Hình 1. Hệ thống Twin–layer porous substrate photobioreactor nghiêng

Mô hình này có thể giúp giảm chi phí bằng cách khắc phục các khó khăn thường gặp khi nuôi trong túi hoặc bể như tiêu thụ quá nhiều nước và năng lượng, trao đổi khí bị hạn chế, ánh sáng bị giảm bớt. Người ta có thể dễ dàng thu hoạch tảo bằng cách tách rời tảo với hàm lượng nước chỉ có 70 – 85 %, giảm hơn 100 lần so với nuôi trong túi hoặc bể, như vậy có thể bỏ bớt công đoạn làm kết tủa và quay ly tâm (Berner và cs, 2014; Gross và cs, 2015; Ozkan và cs, 2012).

Các đề tài dự án tài trợ cho hướng nghiên cứu này:

Đề tài: “Nghiên cứu sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis bằng công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học màng đôi” Đế tài cấp Quốc gia do Bộ Công Thương chủ trì.

Đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ quang sinh học hai lớp màng để nuôi cấy sinh khối vi tảo, thu nhận hợp chất kháng oxy hóa và thử nghiệm sản xuất viên nang thực phẩm chức năng cho người và bột sinh khối vi tảo làm nguyên liệu cho thức ăn thủy hải sản” Đề tài Thành phố HCM chủ trì.

Đề tài: “Thiết lập và tối ưu hóa điều kiện nuôi vi tảo Haematococcus pluvialis để sản xuất astaxanthin bằng công nghệ nuôi cấy cố định trên hệ thống quang sinh học hai lớp màng theo phương ngang” Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ, Thành đoàn Tp HCM.

Các yêu cầu để tham gia các hướng nghiên cứu về vi tảo: là sinh viên năm thứ 3 trở lên, các bạn sinh viên cần phải có sự chăm chỉ vì cần phải thường xuyên theo dõi và chăm sóc cho “con vi tảo”, đồng thời các bạn cũng cần phải có tính trung thực nhằm đảm bảo mức độ tin cậy trong các thí nghiệm các bạn đã làm.

Địa điểm: Phòng Công nghệ Sinh học, 298A Nguyễn Tất Thành P4, Q4, Tp HCM.

Công việc sau khi các bạn thực hiện xong luận văn có thể tham gia làm việc tại các công ty chuyên về nuôi tảo như: Công ty Cổ phần Hỗ trợ Phát triển công nghệ – DETECH (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) phát triển về các sản phẩm từ tảo Spirulina (Spir@ B, Spir@ HA, Spir@ CĐ, Dia-Spir@, Spir@), Công ty Nước suối Vĩnh Hảo với viên Spirulina, Trung tâm Dinh dưỡng TP. HCM có bột dinh dưỡng Enalac, Sonalac (5% tảo).

Bỉnh Nguyên