i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------------------oOo-------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ VI TẢO:
KỸ THUẬT NUÔI CẤY VI TẢO THU LIPID
SVTH: BÙI NGỌC ĐOAN CHIÊU
MSSV: 60604048
GVHD: KS. HUỲNH NGUYỄN ANH KHOA
Tp HCM, Tháng 6/2010
ii
LỜI CÁM ƠN
Đồ án môn học Sản xuất biodiesel từ vi tảo: Kỹ thuật nuôi cấy vi tảo thu lipid
đƣợc thực hiện từ tháng 2 đến tháng 7/2010. Trong suốt quá trình đó, để hoàn tất tốt
các nội dung nghiên cứu, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình và cởi mở.
Em xin đƣợc gửi đến:
KS. HUỲNH NGUYỄN ANH KHOA, là cán bộ trực tiếp hƣớng dẫn em làm đồ án
này, lời cảm ơn sâu sắc và chân thành. Chính nhờ sự hƣớng dẫn tận tình về mặt kiến
thức và giúp đỡ về mặt tài liệu học thuật của thầy, em đã hoàn thành tốt các nội dung
đề ra.
TS. NGUYỄN THỊ HUYỀN, là cán bộ làm việc tại phòng 117B2, lòng biết ơn tri
ân. Cô đã luôn tạo không khí thoải mái khi em vào phòng trao đổi học tập, điều đó có
tác dụng động viên em rất nhiều.
Tập thể quý thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ sinh học nói riêng và khoa Kỹ
thuật hóa học nói chung lòng biết ơn thật nhiều. Thầy cô là những ngƣời đã cung cấp
các kiến thức cơ sở cũng nhƣ chuyên ngành cho em trong suốt quá trình lâu dài làm
nền tảng cho những nghiên cứu về sau.
iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Thực trạng ô nhiễm môi trƣờng và sự thiếu hụt nguồn năng lƣợng trong tƣơng lai
chính là mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia hiện nay, và biodiesel đƣợc xem là
một giải pháp khả thi nhằm thay thế cho nguồn nhiên liệu diesel dầu hỏa sử dụng cho
các phƣơng tiện giao thông vận tải lẫn trong công nghiệp.
Trong khi các nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel thông thƣờng: dầu thực vật,
mỡ động vật và nguồn dầu mỡ phế thải đều tỏ ra không thể đáp ứng nhu cầu biodiesel
trên toàn thế giới, vi tảo lại thể hiện là một đối tƣợng rất tiềm năng cho lĩnh vực này
nhờ vào khả năng sản xuất sinh khối lớn và nguồn lipid thu nhận từ các loài vi tảo
cũng khá phù hợp để điều chế biodiesel.
Tình hình nghiên cứu và áp dụng nuôi cấy vi tảo trên quy mô lớn ngày càng phổ
biến trong nhiều lĩnh vực nhƣ: sản xuất thực phẩm chức năng và xử lý môi trƣờng, do
đó việc ứng dụng nuôi cấy vi tảo trên các môi trƣờng sửa đổi để nâng cao năng suất
lipid phục vụ sản xuất biodiesel là hoàn toàn có khả thi.
Nghiên cứu các đặc điểm sinh lý và sinh hóa của loài vi tảo Nannochloropsis
oculata có thể dự đoán đƣợc đây là một loài vi tảo rất phù hợp với mục tiêu sản xuất
biodiesel: năng suất sinh khối cao trong môi trƣờng quang tự dƣỡng, hàm lƣợng lipid
nhiều và thành phần lipid dễ điều chỉnh theo điều kiện nuôi cấy. Từ đó đề xuất khảo
sát các yếu tố môi trƣờng nhằm nuôi cấy Nannochloropsis oculata thu lipid với năng
suất cao: môi trƣờng f/2, độ mặn trong khoảng 22-49g NaCl/L, nhiệt độ môi trƣờng
25-270C, chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang ít tỏa nhiệt 400-500µmol/m2s, hạn chế
nồng độ nitrogen và phosphorus.
iv
ABSTRACT
Pollution and limitation of energy are the most important concerns of nations,
and biodiesel is considered such as a possible solution to replace petroleum diesel,
which is used for transportation and industry.
While plant oil, animal fat and waste oil which are common for biodiesel
production cannot satisfy biodiesel demand all over the world, microalgae express to
be an essential candidate for this task due to high yield of biomass and compatible
lipid component for biodiesel production.
Researchs and applications in microalgae culturing on large scale become more
and more common in many fields: functional food production and environment
treatment, so using modified medium culture to improve lipid content in microalgae
cells is really feasible.
Studying in physiological and biochemical characteristics of Nannochloropsis
oculata gives suggestion that N. oculata should be a suitable source for biodiesel
production: produces high yield of biomass in autotrophic culture, accumulates high
lipid content and easily be controlled lipid composition under different conditions.
Hence some nutriments factors, temperature and light regimes are proposed to grow N.
oculata with high lipid productivity: f/2 medium, salinity at 22-49g NaCl/L,
temperature at 25-270C, irradiance at 400-500µmol/m2s with cool white fluorescent
tubes, limited nitrogen and phosphorus concentrations.
v
MỤC LỤC
Đề mục Trang
LỜI CÁM ƠN .....................................................................................................ii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ............................................................................................ iii
MỤC LỤC .......................................................................................................... v
DANH SÁCH BẢNG ....................................................................................... vii
DANH SÁCH HÌNH .......................................................................................... ix
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. x
1. TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL ................................................................... 1
1.1. Định nghĩa các dạng năng lƣợng và biodiesel ......................................... 1
1.1.1. Năng lƣợng không tái sinh ............................................................... 1
1.1.2. Năng lƣợng tái sinh ......................................................................... 2
1.2. Tầm quan trọng của biodiesel và khả năng thay thế cho nguồn nhiên liệu
hóa thạch ......................................................................................................... 4
1.3. Nguyên tắc điều chế và nhu cầu về lipid trong sản xuất biodiesel ........... 7
1.4. Các nguồn nguyên liệu giàu lipid phục vụ cho việc sản xuất biodiesel và
tiềm năng của vi tảo ........................................................................................ 9
2. NĂNG SUẤT LIPID VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA MÔI TRƢỜNG LÊN SỰ
TÍCH LŨY LIPID CỦA MỘT SỐ LOÀI VI TẢO ........................................ 15
2.1. Các loại vi tảo có chứa nhiều lipid ........................................................ 15
2.2. Một số nghiên cứu về ảnh hƣởng của điều kiện môi trƣờng lên sự tích
lũy lipid ở vi tảo ............................................................................................ 16
2.2.1. Yếu tố nhiệt độ .............................................................................. 16
2.2.2. Yếu tố thành phần môi trƣờng ....................................................... 19
3. NUÔI VI TẢO NANNOCHLOROPSIS OCULATA THU LIPID NHẰM
SẢN XUẤT BIODIESEL ................................................................................ 25
3.1. Nannochloropsis oculata ...................................................................... 25
3.1.1. Phân loại ........................................................................................ 25
3.1.2. Đặc điểm hình thái......................................................................... 25