Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu sản xuất sinh khối giàu nhựa phân hủy sinh học (PHB) từ nước thải sinh hoạt bằng vi khuẩn lam

Ô nhiễm môi trường, đặc biệt từ nước thải sinh hoạt và rác thải nhựa khó phân hủy, đang là thách thức toàn cầu nghiêm trọng. Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ và dinh dưỡng gây phú dưỡng, suy giảm chất lượng nước, trong khi nhựa truyền thống tích tụ gây hại đa dạng sinh học và sức khỏe con người. Để đối phó với vấn đề này, việc tìm kiếm các giải pháp bền vững tích hợp xử lý chất thải với sản xuất vật liệu thân thiện môi trường là cấp thiết. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu này tập trung vào tiềm năng của vi khuẩn lam quang dưỡng trong việc xử lý nước thải và sản xuất nhựa phân hủy sinh học (PHB) như một hướng đi mới, góp phần thúc đẩy kinh tế xanh và kinh tế tuần hoàn.

Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường, công nghệ sinh học, vật liệu polymer, và các chuyên gia quan tâm đến kinh tế tuần hoàn, xử lý nước thải và sản xuất vật liệu sinh học bền vững.

Nghiên cứu này khám phá tiềm năng của vi khuẩn lam trong mô hình tích hợp xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất sinh khối giàu nhựa phân hủy sinh học (PHB), hướng tới giải quyết đồng thời các thách thức môi trường và phát triển vật liệu bền vững. Luận án đã lựa chọn và chứng minh chủng vi khuẩn lam Synechocystis salina M8 có khả năng sinh trưởng nhanh, thích nghi tốt trong môi trường quang dưỡng và tích lũy PHB cao. Thông qua sàng lọc và tối ưu hóa các điều kiện hóa lý như pH, nhiệt độ, cường độ ánh sáng, tốc độ sục khí, nồng độ carbon và phosphate, nghiên cứu đã cải thiện đáng kể hiệu suất sinh khối và hàm lượng PHB tích lũy.

Tiếp cận này được thử nghiệm thành công trên hệ thống quang sinh dạng ống quy mô 30L sử dụng nước thải sinh hoạt thô, cho thấy hiệu quả xử lý ô nhiễm vượt trội (loại bỏ COD, BOD5 đạt 99.6%, tổng nitrogen 90.3%, tổng phosphorus 95.9% – đáp ứng QCVN 14:2025/BTNMT) và đồng thời sản xuất PHB với hàm lượng tích lũy tối đa 50.2% khối lượng khô tế bào. PHB chiết tách từ sinh khối S. salina M8 được đặc trưng và khẳng định tiềm năng thay thế nhựa truyền thống. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho việc triển khai mô hình công nghệ tích hợp xử lý nước thải và sản xuất vật liệu sinh học, góp phần quan trọng vào phát triển kinh tế tuần hoàn và công nghệ xanh.