Nghiên cứu Khoa học Giảng Viên

Đề tài cấp nhà nước của Bộ Công thương. Đã nghiệm thu tháng 04/2017.

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Hoàng Kim Anh
Thành viên khoa CNTP tham gia đề tài: 

• Nguyễn Minh Hải, ThS, Giảng viên 
• Nguyễn Thanh Sang, ThS, Giảng viên 
• Trần Ngọc Hiếu, ThS, Giảng viên 
• Nguyễn Minh Nhựt, Sinh viên, học viên cao học

Đơn vị phối hợp thực hiện:

• Trường ĐH Công nghệ Sài Gòn (STU)
• Trường ĐH Công nghiệp thực phẩm TP.HCM (HUFI) 
• Viện Sinh học nhiệt đới (ITB)

Đề tài đã công bố 10 bài báo trên các tạp chí Khoa học và Hội nghị trong và ngoài nước; Tham gia đào tạo 3 TS, 2ThS và nhiều SV ngành Công nghệ thực phẩm.

1. Giới thiệu chung về đề tài:
Từ lâu tại các nước phương tây như Hoa Kỳ và Châu Âu, nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất đã được nghiên cứu sản xuất từ các sản phẩm nông nghiệp như tinh bột bắp. Hiện nay, nhiều dự án đang được thực hiện để nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai từ nguyên liệu liệu nông nghiệp giàu ligno-cellulose. Tại Việt Nam, từ năm 2005, một số công ty đã bắt đầu nghiên cứu sản xuất ethanol từ khoai mì, jatropha, bã mía và trấu.

Rong biển phát triển rất nhanh và có khả năng sử dụng làm thực phẩm cho con người cũng như nguyên liệu thô trong sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, rong biển cũng có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường bằng cách hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp để tạo ra sinh khối; do đó rong biển sẽ giúp bảo vệ môi trường và làm giảm khí nhà kính. Trước đây, các loại thực vật thủy sinh như rong biển chưa bao giờ được xem xét nghiêm túc trong việc sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học. Trong thời gian gần đây, nhiều dự án khác nhau đã được thực hiện để nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh trong sản xuất nhiên liệu sinh học.

Chaetomorpha sp. là loài rong có hình thái dạng sợi (filamentous algae) thuộc ngành rong lục (Chlorophyta) gặp phổ biến trong các ao nuôi tôm nước lợ quảng canh và các kênh mương tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Sự xuất hiện với mật độ vừa phải của loài rong này sẽ giúp cải thiện môi trường nước, làm thức ăn cho tôm và tăng năng suất cũng như chất lượng tôm nuôi. Hiện nay, nguồn sinh khối nhiều tiềm năng này còn bị bỏ phí và chưa được sử dụng hiệu quả. Chỉ một lượng nhỏ sinh khối rong được sử dụng làm phân bón; một lượng lớn sinh khối rong được bà con nông dân vớt ra khỏi ao và để thành đống thối rữa trên bờ, vừa lãng phí vừa gây ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy, việc nghiên cứu chuyển hóa rong thành các sản phẩm có giá trị là một cách sử dụng mới mẻ và rất có triển vọng đối với nguồn sinh khối bền vững này. 

Sinh khối rong được coi là nguồn nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba. Sử dụng rong để sản xuất ethanol không gây ảnh hưởng đến an ninh lương thực là vấn đề gặp phải khi sử dụng nguyên liệu thế hệ thứ nhất chứa tinh bột. Khác với sinh khối ligno-cellulose thế hệ thứ 2 thường có hàm lượng lignin cao, sinh khối rong hầu như không chứa lignin nên trong quá trình sản xuất ethanol không cần tiền xử lý cellulose (hoặc chỉ xử lý trong điều kiện nhẹ nhàng). Vì vậy, quy trình chuyển hóa sinh khối rong thành ethanol sẽ đơn giản và nhẹ nhàng hơn nhiều so với quy trình chuyển hóa các loại sinh khối ligno-cellulose. 

Theo nhiều công bố gần đây, chuyển hóa nguyên liệu giàu ligno-cellulose thành ethanol nhiên liệu là khả thi về mặt kỹ thuật. Tuy nhiên, chi phí sản xuất được ước tính là cao hơn hai đến ba lần so với sản xuất ethanol từ bắp. Cách tiếp cận của đề tài để giải quyết vấn đề này là chuyển hóa sinh khối rong chứa hàm lượng lignin thấp thành ethanol nhiên liệu và các sản phẩm có giá trị khác. Rong nước lợ rất giàu protein với thành phần acid amin cân đối. Protein thu nhận từ rong có thể được sử dụng trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Ngoài ra, bã rong sau quá trình lên men ethanol có thể được sử dụng để sản xuất phân bón vi sinh, bảo đảm lượng chất thải ít nhất và tạo ra chuỗi giá trị khép kín cho sinh khối rong.

2. Các mục tiêu của đề tài:

• Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sinh khối rong nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất ethanol nhiên liệu
• Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ethanol và các sản phẩm khác có giá trị khác từ sinh khối rong ở quy mô phòng thí nghiệm và qui mô pilot

3. Các kết quả chính của đề tài:
Nội dung 1. Đã đánh giá nguồn nguyên liệu rong nước lợ Chaetomorpha sp. tại khu vực ĐBSCL và đề xuất phương án thu gom, sơ chế sinh khối chuẩn bị nguyên liệu sản xuất ethanol.

Rong mền Chaetomorpha sp. thu nhận từ các ao nuôi tôm quảng canh ở khu vực tỉnh Bạc Liêu

Nội dung 2: Đề xuất được công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong nước lợ Chaetomorpha sp.

Đề tài đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp Giải pháp hữu ích cho Công nghệ sản xuất ethanol từ sinh khối rong bằng phương pháp lên men cải tiến.

Bằng độc quyền – Giải pháp hữu ích

Nội dung 3: Đã nghiên cứu công nghệ và đề xuất mô hình thiết bị sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ phụ phế phẩm của quá trình sản xuất ethanol.
 

Đống ủ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ sinh khối rong và phụ phế phẩm của quá trình lên men sản xuất ethanol

Nội dung 4: Đã thiết kế, lắp đặt và vận hành thử nghiệm dây chuyền sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong nước lợ Chaetomorpha sp. ở quy mô pilot công suất 20 lít/ngày quy về ethanol 100%.