Vi tảo “Made in Vietnam”: Khả năng ấn tượng của công nghệ 4.0 trong hệ thống nuôi vi tảo

Như đã đề cập ở phần trước, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học Vi tảo thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam là một cơ sở nghiên cứu lớn về vi tảo tại miền Bắc, với chức năng phân lập, làm thuần, lưu giữ ngân hàng chủng giống vi tảo và phát triển các quy trình nuôi tảo ở quy mô lớn.

Ở thời điểm hiện tại, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học Vi tảo đang lưu giữ hơn 50 loài vi tảo với hàng trăm chủng giống khác nhau phục vụ cho nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tiễn. Trung tâm cũng là đơn vị đầu tiên đã đưa tảo xoắn Spirulina vào danh mục của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và triển khai sản xuất quy mô lớn chủng tảo xoắn Spirulina VNUA03.

Để có thể hoàn thành các nhiệm vụ, bên cạnh độ ngũ nhà khoa học tâm huyết với nghề, Trung tâm nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học Vi tảo còn sở hữu hệ thống cơ sở hạ tầng tiên tiến, đáp ứng tốt cho nghiên cứu vi tảo, cũng như nhân giống ở nhiều cấp độ khác nhau.

Có thể kể đến như hệ thống phòng thí nghiệm, phục vụ cho các nghiên cứu phân lập, sàng lọc, tuyển chọn các chủng giống vi tảo in vitro (các nghiên cứu về sinh học được thực hiện trong phòng thí nghiệm/ống nghiệm); hệ thống nhân giống khép kín (Photobioreactor), với khả năng cung cấp lượng giống tảo lên tới 10 m³ tảo giống thuần khiết/tuần. Ngoài ra, Trung tâm còn xây dựng hệ thống bể raceway ở quy mô 100 m³ để thử nghiệm các quy trình nuôi tảo ở quy mô thương phẩm, đánh giá khả năng phát triển và nhân rộng thực tế của các chủng giống và để hoàn thiện các quy trình công nghệ nuôi vi tảo.

Một điểm nhấn khác về năng lực trang thiết bị, khiến chúng tôi thực sự ấn tượng, chính là sự hiện diện của công nghệ 4.0 trong gần như toàn bộ quá trình vận hành của hệ thống nhân giống vi tảo tại cơ sở này!

Chia sẻ về công nghệ 4.0 được áp dụng tại Trung tâm, PGS.TS. Nguyễn Đức Bách chia sẻ: “Để đảm bảo cho các chủng vi tảo được nuôi trong điều kiện tối ưu nhất, đặc biệt là về yếu tố ánh sáng và nhiệt độ bởi vì tảo tổng hợp các chất cần thiết cho cơ thể thông qua quá trình quang hợp (tương tự như ở thực vật), các khu vực nhân sinh khối trong nhà lưới đều được bố trí các hệ thống cảm biến, với khả năng đo các thông số môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng…

Từ những thông tin được ghi nhận liên tục từ các cảm biến, hệ thống lưới che sẽ tự động kéo ra hoặc thu vào, đồng thời hệ thống bơm và phun nước để làm mát hệ thống Photobioreactor đảm bảo các chỉ số ánh sáng và nhiệt độ trong khu vực nuôi luôn được duy trì trong phạm vi phù hợp cho tảo sinh trưởng. Ngoài ra, trên cơ sở thiết kế đồng bộ, các cảm biến pH, nhiệt độ, nồng độ O₂, CO₂ … có thể được áp dụng để đo các thông số thay đổi ngay trong lòng các ống thủy tinh của hệ thống Photobioreactor.

Các thông tin từ hệ thống cảm biến được chuyển thành tín hiệu kỹ thuật số (digital) và truyền tải về hệ thống xử lý trung tâm bằng công nghệ internet không dây. Từ đây tín hiệu được kết nối với các ứng dụng điều khiển được cài đặt trên các thiết bị thông minh như điện thoại di động, máy tính. Nhờ đó, các cán bộ của Trung tâm có thể theo dõi diễn biến các thông số kỹ thuật ở trong khu vực nuôi bất cứ lúc nào và bất kỳ ở đâu, đồng thời có thể điều khiển ngay trên thiết bị thông minh của mình.”

Thạc sĩ Phí Thị Cẩm Miện, cán bộ quản lý trực tiếp các quy trình nuôi tảo tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học Vi tảo, nhận định về lợi ích của công nghệ 4.0: “Việc áp dụng các công nghệ này đã đem lại nhiều tiện ích và tiết kiệm thời gian do chỉ cần thao tác trên điện thoại là có thể điều khiển các thiết bị, mà không hề bị giới hạn về khoảng cách. Ngoài ra, các số liệu thu thập được lưu giữ vào bộ xử lý trung tâm và có thể truy xuất khi cần. Ứng dụng công nghệ tiên tiến này cho phép hệ thống photobioreactor có thể nhân được nhiều loại giống tảo thuộc các chi Haematococcus, Chlorella, Nannochloropsis, Isochrysis, Chaetoceros và Scenedesmus cho các mục đích khác nhau ở quy mô lớn.”

Theo tìm hiểu, bên cạnh khả năng đảm bảo điều kiện phát triển tối ưu cho vi tảo, việc áp dụng các công nghệ 4.0 vào khâu nhân giống còn giúp giảm thiểu một cách đáng đáng kể nhân lực. Trên cơ sở của hệ thống điều khiển tự động bằng cảm biến và công nghệ không dây kết hợp với việc lắp đặt các camera quan sát, hiện tại chỉ cần 2 cán bộ kỹ thuật đã có thể vận hành tốt toàn bộ hệ thống nhân giống vi tảo hiện nay tại Trung tâm.

Minh Nhật