Chế phẩm từ vi khuẩn xử lý ô nhiễm dầu

Không gây ô nhiễm môi trường

PGS.TS Lê Thị Nhi Công và cộng sự Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã tạo ra chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu bằng vi khuẩn tạo màng sinh học trên than sinh học có nguồn gốc từ trấu.

Sản phẩm khoa học này có mật độ vi sinh vật tổng số đạt > 108 (CFU/g) và có khả năng phân hủy ≥ 90% một số thành phần hydrocarbon no và thơm có trong dầu mỏ.

Theo PGS.TS Lê Thị Nhi Công, ô nhiễm dầu đang diễn ra trầm trọng trên thế giới. Đơn cử như trong tháng 10/2019, tại Hà Nội, do sự thiếu ý thức của một số cá nhân mà nguồn cung cấp nước ăn cho hơn nửa thành phố đã bị ô nhiễm dầu.

Chỉ cần một lượng rất nhỏ hàm lượng các thành phần có trong dầu như styrene, naphthalene, pyrene, phenol... cũng đe dọa sức khỏe cộng đồng, do vậy, cần có các sản phẩm để xử lý nước và đất bị ô nhiễm dầu.

Các chất nhũ hóa hoặc các phương pháp vật lý như quang phân ly không giải quyết triệt để được vấn đề này và có thể gây ô nhiễm thứ cấp cũng như tốn kém về vận hành.

Trong khi đó, việc sử dụng các sản phẩm sinh học sẽ giải quyết triệt để được vấn đề đó bởi sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O, không gây ô nhiễm thứ cấp. Đây được coi là phương pháp thân thiện với môi trường và có chi phí thấp.

Trong số các quy trình xử lý sinh học, màng sinh học là một trong những quy trình xử lý dầu ô nhiễm hiệu quả, chi phí thấp, từ lâu được nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu và ứng dụng.

Màng sinh học là một cấu trúc liên kết phức tạp của các tế bào và các sản phẩm của chúng, chẳng hạn như các polymer ngoại bào tạo thành các hạt lơ lửng trong môi trường nuôi cấy hoặc được gắn trên một bề mặt vật thể rắn.

Các tế bào vi sinh vật trong màng sinh học có mật độ cao, liên kết với nhau một cách chặt chẽ, tạo thành một cấu trúc bền vững. Vì thế, chúng có khả năng đồng hóa, trao đổi chất, xử lý các hydrocarbon xảy ra nhanh và mạnh mẽ hơn tế bào ở dạng đơn lẻ.

Mặt khác, khu hệ vi sinh vật trong màng sinh học có khả năng chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của môi trường, hỗ trợ trao đổi chất tốt hơn và hạn chế sự cạnh tranh của các vi sinh vật khác.

Than sinh học (biochar) có nguồn gốc từ trấu đã được chứng minh có cấu trúc bề mặt với nhiều lỗ rỗng và có độ xốp cao, nên hấp phụ dầu tốt hơn. Bên cạnh đó, với cấu trúc vật lý này, các vi sinh vật dễ dàng tạo màng sinh học và tạo thành các ổ sinh thái trên các lỗ của than sinh học, đồng thời, giá thành nguyên liệu rẻ và có sẵn ở Việt Nam, nên chi phí sản xuất không cao.

Sản phẩm khác biệt

Sản xuất chế phẩm tại phòng thí nghiệm. Ảnh: NVCC

PGS.TS Lê Thị Nhi Công chia sẻ, điểm khác biệt so với các sản phẩm hóa học và sinh học đang có trên thị trường là sản phẩm này được kết hợp cả ba phương pháp vật lý (cơ chế hấp phụ), hóa học (sự chuyển hóa các chất) và sinh học (sử dụng vi sinh và giá thể sinh học, không gây ô nhiễm môi trường) và có thể sử dụng cả ở môi trường đất và nước.

Các nhà khoa học đã hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu ứng dụng công nghệ sinh học trên than sinh học và sản xuất thử nghiệm ở các quy mô 20 và 50 kg/mẻ.

Từ các chủng vi sinh vật tạo màng sinh học có khả năng xử lý các thành phần hydrocarbon (HC) dầu mỏ đã sàng lọc được 4 chủng vi khuẩn không đối kháng nhau và có hiệu quả tạo màng cũng như sử dụng dầu tốt.

Tiếp đó, nhóm nghiên cứu sử dụng 4 chủng vi khuẩn lên men tạo chế phẩm ở nhiệt độ tiêu chuẩn bước đầu xác định là 40 độ C và độ ẩm phù hợp nhất là 40%. Chế phẩm tạo thành có dạng rắn, có mật độ vi sinh vật đạt > 109 CFU/g.

Từ kết quả nghiên cứu, PGS.TS Lê Thị Nhi Công và cộng sự đã xây dựng mô hình xử lý với quy mô phòng thí nghiệm (50 lít) ứng dụng chế phẩm xử lý ô nhiễm dầu bằng vi khuẩn tạo màng sinh học trên than sinh học có nguồn gốc từ trấu. Chế phẩm có hiệu quả loại bỏ hydrocarbon no và thơm > 90% sau 7 ngày thử nghiệm.

Kết quả của nhiệm vụ được Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm KHCNVN xếp loại xuất sắc với 1 bằng Độc quyền sáng chế và 1 Chấp nhận đơn Sáng chế từ chủng giống thu được của nhiệm vụ, 4 công bố trên các tạp chí và kỷ yếu hội nghị trong nước.

PGS.TS Lê Thị Nhi Công cho biết, chế phẩm có thể ứng dụng để xử lý ô nhiễm dầu tại các khu vực bị nhiễm dầu tại Việt Nam. Từ những thành công bước đầu, các nhà khoa học mong muốn được tiếp tục những nghiên cứu tạo các chế phẩm sinh học có ý nghĩa thực tiễn góp phần xử lý vấn đề ô nhiễm trong tương lai.