Ứng dụng hiệu quả công nghệ nano

Công nghệ nano đang được áp dụng để làm sạch và cải thiện chất lượng nước, tăng sản lượng và tỷ lệ nuôi sống của tôm và cá.

Mô phỏng cấu trúc công nghệ nano trong nuôi thủy sản. Ảnh: ST

Công nghệ nano là gì?

Công nghệ nano được định nghĩa là một ngành công nghệ chuyên nghiên cứu và sử dụng các cấu trúc có kích cỡ từ 1 tới 100 nanomet (nm). Đây đơn vị đo lường bằng một phần tỷ của mét (m). Trong NTTS, công nghệ nano đang được áp dụng để làm sạch và cải thiện chất lượng nước, tăng sản lượng và tỷ lệ nuôi sống của tôm và cá (Huang và cs., 2014).

Nguyên lý hoạt động

Hiện, ở nước ta, công nghệ Micro-nano Bubble Oxygen (MNO) đã được áp dụng và mang lại hiệu quả thấy rõ. Công nghệ MNO sẽ hoạt động với nguyên lý khuyếch tán các bọt khí micro/nano trong nước dưới dạng siêu bão hòa, làm tăng hàm lượng ôxy hòa tan trong khu vực nước xử lý. Qua đó, các vi khuẩn hiếu khí sẽ được kích hoạt và các quá trình chuyển hóa tự nhiên sẽ được tăng nhanh. Kết quả, chuỗi dinh dưỡng được cải thiện trong thời gian ngắn, cải thiện được chất lượng nước của ao nuôi. Bọt khí micro/nano tồn tại ở môi trường nước trong thời gian dài hơn dạng bọt khí thông thường, vì vậy có thể cung cấp ôxy trong cả khu vực rộng lớn.

Công nghệ sục khí nano sẽ giúp cho quá trình phân hủy các chất ô nhiễm trong ao nuôi được nhanh hơn. Cụ thể, vi khuẩn gây ô nhiễm ao nuôi tồn tại trong bùn. Thành phần tế bào của vi khuẩn được bao gồm các hợp chất polymer bền vững, được làm từ carbon hydrat, protein và chất lỏng nên khó phân hủy. Khi sử dụng bọt khí nano, các thành phần tế bào của vi khuẩn bị ôxy hóa, bị phân hủy một cách nhanh chóng, từ đó bùn đáy ao nuôi sẽ bị phân hủy dưới 2 dạng nước và CO2.

Lợi ích

MNO có thể tạo ra rất nhiều ôxy là nhân tố hủy diệt các loại vi khuẩn và các loại nấm gây các bệnh nguy hiểm vật nuôi; Lượng ôxy dư làm kết lắng các loại phèn trong nước như phèn sắt, phèn nhôm và các kim loại nặng; Trung hòa amoniac và các loại khí độc khác (phản ứng hóa học hoặc sinh hóa với sự tham gia của các vi khuẩn hiếu khí); Giúp phát triển và kéo dài chu kỳ sinh trưởng của các loại tảo có lợi và giúp các loại vi khuẩn hiếu khí có lợi phát triển tốt.

Ứng dụng

Xử lý nước: Sử dụng MNO trong xử lý nước cho ao tôm, cá mang lại hiệu quả khả quan. Một thí nghiệm đã được thực hiện để đánh giá tác động của ứng dụng công nghệ MNO trong ao ương cá tra giai đoạn từ cá bột đến cá hương. Kết quả cho thấy, thiết bị MNO đã cung cấp và đảm bảo hàm lượng ôxy hòa tan ở mức khá cao khoảng 7,42 – 8,74 mg/L cao hơn ao đối chứng (5,32 – 6,85 mg/L) và góp phần nâng cao tỷ lệ sống của cá trong các ao ứng dụng MNO so với ao không ứng dụng. Sau 29 ngày ương nuôi, tỷ lệ sống của cá hương ở 2 thí nghiệm loại ao mật độ 500 con/m2 và 750 con/m2 đạt lần lượt 31,23 – 32,32% cao hơn ao đối chứng (21,36 – 22,99%). Tương tự, hệ số chuyển đổi thức ăn FCR của cá ở các ao thí nghiệm từ 0,56 – 0,62 thấp hơn ao đối chứng (0,71- 0,76).

Ngoài công nghệ MNO, một số nguyên tố vi khoáng kích thước nano như selen, sắt… cũng được dùng như một phụ gia thức ăn thủy sản để tăng khả năng tăng trưởng và kháng bệnh của động vật thủy sản. Người ta đã phát hiện ra rằng, việc bổ sung 1 mg nano Selenium (Se)/kg thức ăn cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hệ thống miễn dịch và chống ôxy hóa của cá chép.

Hay một số sản phẩm nano khác cũng được dùng dùng để diệt khuẩn gây bệnh ở tôm cá, đặc điểm của các sản phẩm này là liều diệt khuẩn rất thấp. Ví dụ montmorillonite mang đồng (Cu2+-MMT) có nồng độ ức chế tối thiểu đối với vi khuẩn A. hydrophyla và Pseudomonas fluorescens là 128 µg/mL, còn nồng độ diệt khuẩn tối thiểu đối với cả hai vi khuẩn trên là 512 µg/mL. Nồng độ ức chế tối thiểu và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu đối với các vi khuẩn như V. parahaemolyticus của Cu2+-MMT cũng rất thấp (lần lượt là 64 và 256 µg/mL).