Vi tảo là nguồn nguyên liệu phù hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học (biodiesel) vì có khả năng quang hợp cao, tốc độ sinh trưởng nhanh, và sinh khối thu được chứa hàm lượng lipid cao, có tiềm năng thay thế dầu mỏ và thân thiện với môi trường. Khai thác vi tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học không gây ảnh hưởng đến việc sản xuất lương thực thực phẩm, thức ăn gia súc, và không cạnh tranh đất canh tác với các loại cây trồng khác.

Mặt khác, vi tảo còn sử dụng khí CO2 trong quá trình quang hợp, góp phần làm giảm hiệu ứng nhà kính. Vi tảo Scenedesmus obliquus có khả năng sinh trưởng và phát triển bằng quang tự dưỡng và quang dị dưỡng, có khả năng cố định CO2, tạo nhiều sinh khối, và tích lũy lipid ở mức cao. Các nghiên cứu hiện tại về vi tảo Scenedesmus sp. chủ yếu tập trung vào việc xử lý nước thải và tăng sản lượng sinh khối chứ chưa chú trọng nhiều đến khai thác khả năng tích lũy lipid phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học.

Quá trình sinh trưởng và tích lũy lipid của vi tảo chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ, pH và thành phần môi trường dinh dưỡng; trong đó nitơ (N) và photpho (P) có ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng cũng như thành phần lipid trong tế bào vi tảo. Thiếu hụt N/P tác động đến các quá trình sinh hóa bên trong tế bào; khi đó, dòng carbon dùng cho quang hợp và tổng hợp protein sẽ dịch chuyển sang sinh tổng hợp các hợp chất cao phân tử giàu năng lượng (chủ yếu là lipids). Vi tảo Chlorella vulgaris tích lũy lipid cao gấp khoảng 3 lần khi được nuôi cấy trong môi trường không chứa N. Mặt khác, dưới điều kiện cường độ ánh sáng cao và thiếu N/P, các tế bào vi tảo tăng cường tích lũy một lượng lớn lipid ở dạng triacylglycerol (TAG). Dạng TAG được xem là một nguồn nguyên liệu rất phù hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Do đó, nghiên cứu này được tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy, gồm N và P, đến khả năng sinh trưởng và tích lũy lipid của vi tảo S. obliquus, làm tiền đề cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ vi tảo.

Vật liệu nghiên cứu: Vi tảo Scenedesmus obliquus được cung cấp bởi Viện Nghiên cứu và Nuôi trồng Thủy sản II (TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam). Sau đó, vi tảo được nhân giống trong các bình thủy tinh chứa 500 mL môi trường Bold’s Basal Medium (BBM), ở điều kiện nhiệt độ phòng 29 ± 2^oC, sục khí liên tục (2,7 L/phút), và chiếu sáng liên tục bằng bóng đèn LED 18W ở cường độ khoảng 3.500 lux.

Ảnh hưởng của N và P đến mật độ tế bào (A và B) và sinh khối khô (C và D) của vi tảo S. obliquus. Các hình E (nghiệm thức N) và F (nghiệm thức P) được chụp khi thu mẫu sau 12 ngày nuôi cấy. **: P < 0,01 và ***: P < 0,001.

Mật độ vi tảo ghi nhận cao nhất là 38,0 ± 3,5 × 106 tế bào/mL sau 12 ngày nuôi cấy trong môi trường Bold’s Basal Medium (BBM) gốc và giảm rõ rệt khi nồng độ N giảm dần, với mật độ lần lượt là 1,4 ± 0,5 × 10⁶; 21,5 ± 1,4 × 10⁶; 25,7 ± 4,9 × 10⁶; và 33,5 ± 1,2 × 10⁶ tế bào/mL tương ứng với 0, 25, 50, và 75% N. Ngược lại, nồng độ P không có ảnh hưởng đáng kể đến sinh khối vi tảo ở tất cả các nghiệm thức. Nhìn chung, sự tích lũy lipid của S. obliquus tăng khi nồng độ N và P trong môi trường nuôi cấy giảm. Kết quả cho thấy hàm lượng lipid đạt cao nhất (184,1 ± 17,4 mg/g sinh khối khô) khi nuôi cấy vi tảo trong môi trường cạn kiệt N; trong khi đó, hàm lượng lipid chỉ đạt 80,0 ± 9,8 mg/g sinh khối khô khi cung cấp đầy đủ N. Tương tự, hàm lượng lipid cũng tăng gấp đôi khi vi tảo được nuôi cấy trong môi trường chỉ chứa 50% P so với môi trường BBM gốc. Nghiên cứu này chứng minh rằng điều chỉnh môi trường dinh dưỡng là một hướng đi hiệu quả để gia tăng sự tích lũy lipid của vi tảo S. obliquus.