Chế phẩm vi sinh tạo màng sinh học xử lý nước nhiễm dầu

Màng sinh học là một trong những quy trình hiệu quả, chi phí thấp trong các cách xử lý nước bị nhiễm dầu bằng phân hủy sinh học. Việc làm chủ công nghệ và sử dụng ngay chính các vi sinh vật bản địa ở Việt Nam sẽ giúp chúng ta chủ động về sản phẩm và công nghệ để ứng phó với các sự cố ô nhiễm môi trường.

Ngành công nghiệp khai thác và chế biến dầu dù mang lại lợi ích kinh tế - xã hội lớn cho đất nước nhưng vấn đề ô nhiễm môi trường nước do dầu và các sản phẩm của nó gây ra lại ở mức báo động. Để giải quyết vấn đề ô nhiễm trên, các nhà khoa học trên thế giới đã đưa ra nhiều quy trình xử lý như cơ học, vật lý, hóa học, sinh học… Trong đó, tạo màng sinh học được đánh giá là một trong những quy trình giúp xử lý ô nhiễm triệt để, chi phí thấp, thân thiện với môi trường nhất và được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu, ứng dụng.

Các nghiên cứu trên thế giới chỉ ra rằng, màng sinh học đa chủng chiếm ưu thế trong các môi trường và sinh khối của màng sinh học đa chủng thường tốt hơn các màng sinh học đơn chủng. Vì vậy, việc làm chủ công nghệ và sử dụng ngay chính các vi sinh vật bản địa ở Việt Nam sẽ giúp chúng ta chủ động về sản phẩm và công nghệ để ứng phó với các sự cố ô nhiễm môi trường do quá trình sản xuất, vận chuyển và sử dụng dầu mỏ gây ra.

Nói về ưu điểm của quy trình đã được cấp bằng giải pháp hữu ích này so với những giải pháp đang được sử dụng, TS Lê Thị Nhi Công – đại diện nhóm nghiên cứu, thuộc Viện công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết: “Thế giới đã có nhiều nghiên cứu về các chủng vi sinh vật tạo màng sinh học ứng dụng trong xử lý các hydrocacbon thơm như benzen, naphtalen, phenol, toluen, xylen… Hay để xử lý ô nhiễm dầu thì có nhiều sản phẩm để chất hoạt hóa bề mặt sinh học... Tuy nhiên theo hiểu biết của chúng tôi thì chưa có các sản phẩm tạo màng sinh học từ các vi sinh vật”. Do vậy, giải quy đây chính là điểm khác biệt của giải pháp hữu ích này. Và các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng màng sinh học giúp cho các vi sinh vật thích nghi dễ dàng và chống chịu lại được các điều kiện khắc nghiệt của môi trường như pH, nhiệt độ, nồng độ các chất gây ô nhiễm..., TS Nhi Công cho biết.

Quy trình xử lý của Viện Công nghệ sinh học đã được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ bảo hộ gồm 6 bước: (1) nhân giống vi sinh vật bằng cách lên men 10 chủng vi khuẩn (Azospirillum sp. DG7, Bacillus sp. B8, Bacillus sp. C2, Microbacterium sp. B15, Paracoccus sp. DG25, Pseudomonas sp. B6, Ochrobactrum sp. DG22, Rhodococcus sp. B2, Rhodococcus sp. BN5 và Rhizobium sp. DG22) và 2 chủng nấm men (Candida sp. TH1 và Candida sp. TH4). (2) Thu sinh khối vi khuẩn bằng cách ly tâm dịch lên men với tốc độ 4000 vòng/phút ở nhiệt độ 4 độ C trong 10 phút. (3) Thu sinh khối nấm men bằng cách ly tâm từng dịch lên men nấm men với tốc độ 6000 vòng/phút ở nhiệt độ 4 độ C trong thời gian 10 phút. (4) Thu dịch vi sinh gốc bằng cách phối trộn sinh khối vi khuẩn thu được ở bước 2 và bước 3 theo tỷ lệ 5:1, để thu được dịch vi sinh gốc có nồng độ 10^7CFU/ml. (5)Thu sản phẩm phối trộn bằng cách phối trộn dịch vi sinh gốc, hỗn hợp môi trường LB:Hansen có tỷ lệ 4:1 và cám gạo theo tỷ lệ tương ứng 1:10:20. (6) Thu chế phẩm vi sinh tạo màng sinh học bằng cách lên men sản phẩm phối trộn trong điều kiện nhiệt độ từ 28 đến 32 độ C, đảo trộn 6 giờ/lần, lên men trong 48 giờ, sấy sản phẩm ở nhiệt độ 40-45 độ C trong 3-4 giờ, chế phẩm có độ ẩm 15%.

“10 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm men là những loại vi sinh vật tốt nhất mà nhóm có được tại thời điểm thực hiện nghiên cứu. Các chủng vi sinh vật này đều có khả năng phân hủy, chuyển hóa và sử dụng các thành phần hydrocacbon có trong dầu mỏ như benzen, naphtalen, phenol, toluen, xylen... làm nguồn carbon và năng lượng cho quá trình sinh trưởng”, TS Nhi Công nói.

Trong giai đoạn nghiên cứu, quy trình được thử nghiệm tại Xí nghiệp xăng dầu K133, Công ty xăng dầu Hà Sơn Bình. Việc sử dụng hỗn hợp các chủng VSV bao gồm vi khuẩn và nấm men phân lập tử từ các kho bể chứa xăng dầu, các vùng ven biển bị nhiễm dầu đã giúp tận dụng nguồn sinh vật phong phú của Việt Nam cũng như làm giảm chi phí cho việc xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho, bể chứa dầu.

Nước thải nhiễm dầu sau khi được xử lý bằng các chế phẩm màng sinh học đa chủng đã loại bỏ hơn 95% các thành phần hydrocacbon có trong nước thái, nước thu được đạt loại B QCVN 29:2010/BTNMT. Theo TS Lê Thị Nhi Công, hiện giải pháp hữu ích đã được triển khai tại một số kho xăng dầu tại Hà Nội, Thanh Hóa...

“Với việc xử lý bằng chế phẩm thu được từ quy trình này, khách hàng của chúng tôi có thể tiết kiệm 1/3 chi phí so với các công nghệ đã sử dụng trước đó. Các đơn vị ứng dụng hoàn toàn có thể tự vận hành quy trình xử lý theo những hướng dẫn cụ thể của nhóm nghiên cứu” – TS Nhi Công cho hay.

Đồng thời, cái hay của giải pháp hữu ích là các vi sinh vật được sử dụng đều có nguồn gốc từ Việt Nam nên có giá thành rẻ. Hơn nữa, khi triển khai thực tế theo khuyến cáo của nhóm nghiên cứu, có thể chỉ cần sử dụng khoảng 4/12 vi sinh vật có trong giải pháp là đạt hiệu quả.

Quy trình đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0001942 công bố ngày 25/01/2019. Ngoài ra, giải pháp hữu ích đã được trao giải thưởng Sáng tạo trong khuôn khổ cuộc thi Chứng minh ý tưởng lần thứ 3 – Phụ nữ và tương lai nền kinh tế xanh (do Trung tâm đổi mới sáng tạo ứng phó với biến đổi khí hậu Việt Nam VCIC - Bộ Khoa học và Công nghệ - phối hợp cùng Ngân hàng thế giới và Liên hiệp Hội Phụ nữ Việt Nam tổ chức).

Nhận thấy tính hữu ích của quy trình này, nhóm nghiên cứu đã được tạo điều kiện tham dự các khóa học về Thương mại hóa sản phẩm do Đại sứ quán Úc tổ chức (chương trình Aus4 Innovation của Đại sứ quán Úc) và chương trình Lãnh đạo đổi mới sáng tạo – Viện Kỹ thuật Hoàng gia Anh phối hợp tổ chức.

Cũng theo TS Nhi Công, trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục hoàn thiện chế phẩm và thực hiện thương mại hóa sản phẩm để đưa sản phẩm ứng dụng vào thị trường rộng rãi hơn.