Tích hợp quá trình xử lý nước thải đô thị và sinh tổng hợp polyhydroxybutyrate (PHB) bằng chủng vi khuẩn lam Synechocystis salina M8

Tóm tắt

Công nghệ ứng dụng vi tảo và vi khuẩn lam đang được quan tâm như một hướng tiếp cận bền vững trong xử lý nước thải nhờ khả năng kết hợp hiệu quả giữa loại bỏ chất ô nhiễm và tạo sinh khối có giá trị gia tăng. Trong nghiên cứu này, chủng vi khuẩn lam quang tự dưỡng Synechocystis salina M8 (S. salina M8), được phân lập từ nguồn nước nông nghiệp tại Việt Nam, được sử dụng nhằm đánh giá khả năng sinh trưởng trong nước thải sinh hoạt dưới hai điều kiện tiệt trùng và không tiệt trùng, đồng thời xác định tiềm năng tích lũy polyhydroxybutyrate (PHB) ở quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy S. salina M8 có khả năng sinh trưởng hiệu quả trong môi trường nước thải không tiệt trùng, thể hiện khả năng thích nghi tốt trong hệ vi sinh vật hỗn hợp. Ở điều kiện vận hành tối ưu (pH = 7; tỷ lệ C:N:P = 100:10:1; mật độ giống ban đầu 0,5 g/L; nhiệt độ 27°C; cường độ ánh sáng 13.500 Lux; sục khí 0,1 vvm với 2% CO₂), sau 7 ngày nuôi cấy, sinh khối đạt 2,63 g/L, trong khi hàm lượng PHB tích lũy đạt 48% khối lượng khô tế bào, được xác định bằng phương pháp GC-FID. Cùng với quá trình sinh trưởng và tích lũy PHB, hiệu quả xử lý nước thải cũng được ghi nhận ở mức cao, với hiệu suất loại bỏ COD, NH₄⁺, tổng nitrogen (T-N), tổng phosphorus (T-P) và phosphate (PO₄³⁻) lần lượt đạt trên 83,5%, 87,4%, 87,1%, 85,1% và 83,8%. Nước thải sau xử lý đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 14:2025/BTNMT (cột B), cho thấy khả năng ứng dụng thực tiễn của hệ thống. Những kết quả này khẳng định tiềm năng của S. salina M8 như một đối tượng phù hợp cho các mô hình xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp thu hồi sinh khối giàu PHB. Cách tiếp cận này không chỉ góp phần giảm tải ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra vật liệu sinh học có khả năng thay thế nhựa truyền thống từ nguồn hóa thạch, phù hợp với định hướng phát triển công nghệ xanh và kinh tế tuần hoàn.