I. Nuôi cấy nấm men Yarrowia lipolytica trên dịch thủy phân bã mía
Nuôi cấy nấm men là quá trình quan trọng trong nghiên cứu sản xuất biodiesel giàu lipid. Yarrowia lipolytica là loại nấm men có khả năng tích lũy lipid cao, phù hợp để sản xuất năng lượng tái tạo. Dịch thủy phân bã mía được sử dụng làm nguồn carbon chính trong quá trình nuôi cấy. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy để đạt được sinh khối giàu lipid. Các yếu tố như nguồn nitơ, pH, và thời gian lên men được khảo sát để tăng hiệu quả sản xuất.
1.1. Tối ưu hóa quá trình lên men
Quá trình lên men được tối ưu hóa bằng phương pháp RSM (Response Surface Methodology). Các điều kiện như nồng độ peptone, pH, và thời gian lên men được điều chỉnh để đạt sinh khối cực đại. Kết quả cho thấy, nồng độ peptone 3.89 và thời gian lên men 5 ngày là tối ưu, đạt sinh khối 9.1305 g/l. Điều này chứng tỏ hiệu quả của việc sử dụng dịch thủy phân bã mía trong nuôi cấy nấm men.
1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ C N
Tỷ lệ C/N (carbon/nitơ) có ảnh hưởng lớn đến sự tích lũy lipid trong tế bào nấm men. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ C/N càng cao, khả năng tích lũy lipid càng lớn. Điều này khẳng định tầm quan trọng của việc điều chỉnh tỷ lệ C/N trong quá trình nuôi cấy để tăng hiệu suất sản xuất lipid giàu năng lượng.
II. Sản xuất biodiesel từ lipid giàu năng lượng
Sản xuất biodiesel từ lipid giàu năng lượng là mục tiêu chính của nghiên cứu. Lipid thu được từ Yarrowia lipolytica được chuyển hóa thành biodiesel thông qua quá trình chuyển vị ester. Quá trình này sử dụng các chất xúc tác kiềm để tăng tốc độ phản ứng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, biodiesel từ nguồn lipid vi sinh vật có ưu điểm vượt trội so với diesel truyền thống, đặc biệt là về khả năng giảm phát thải khí CO2.
2.1. Ưu điểm của biodiesel
Biodiesel có nhiều ưu điểm so với diesel truyền thống, bao gồm khả năng giảm phát thải khí CO2, không chứa hợp chất lưu huỳnh, và dễ phân hủy sinh học. Nghiên cứu của John Sheehan (1998) cho thấy, sử dụng 100% metyl ester giảm 78.4% lượng CO2 so với diesel. Điều này khẳng định tiềm năng của biodiesel trong việc bảo vệ môi trường.
2.2. Tình hình sử dụng biodiesel tại Việt Nam
Tại Việt Nam, biodiesel đang được nghiên cứu và phát triển như một nguồn năng lượng tái tạo. Chính phủ đặt mục tiêu thay thế 5% diesel bằng biodiesel từ năm 2016 đến 2025. Các nguồn nguyên liệu như dầu thực vật và mỡ động vật được khai thác để sản xuất biodiesel, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và an ninh năng lượng.
III. Công nghệ sinh học và nguồn nguyên liệu tái tạo
Nghiên cứu này sử dụng công nghệ sinh học để tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo như bã mía. Bã mía là phế phẩm nông nghiệp giàu lignocellulose, được thủy phân để tạo dịch đường làm nguồn carbon cho nấm men. Việc sử dụng bã mía không chỉ giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra tiềm năng của Yarrowia lipolytica trong việc sản xuất lipid từ các nguồn cơ chất khác nhau.
3.1. Thủy phân bã mía
Quá trình thủy phân bã mía được tối ưu hóa để thu được dịch đường có hàm lượng cao. Các yếu tố như nồng độ acid, nhiệt độ, và thời gian thủy phân được khảo sát. Kết quả cho thấy, nồng độ H2SO4 3%, thời gian 6 giờ, và nhiệt độ 80°C là điều kiện tối ưu để thu được dịch đường trên 20 g/l.
3.2. Tiềm năng của Yarrowia lipolytica
Yarrowia lipolytica là loại nấm men có tiềm năng lớn trong sản xuất lipid giàu năng lượng. Nghiên cứu của Tsigie (2011-2012) đã chứng minh khả năng tích lũy lipid của nấm men này trên các nguồn cơ chất như bã mía và cám gạo. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất biodiesel từ các nguồn nguyên liệu tái tạo.
