Công nghệ BIOFLOC trong nuôi trồng thủy sản

Công nghệ Biofloc được xem là một trong những công nghệ tiên tiến được nhiều quốc gia đặc biệt quan tâm nhằm phát triển nuôi trồng thủy sản theo hướng bền vững. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã áp dụng thành công quy trình nuôi thủy sản theo công nghệ Biofloc như: Belize, Indonesia, Isreal, US, Malaysia và Mexico,… Kết quả cho thấy quy trình nuôi Biofloc giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguồn tài nguyên nước, tái sử dụng protein dưới dạng sinh khối vi khuẩn và hạn chế dịch bệnh.

Hình: Hạt Floc trong bể nuôi tôm thâm canh

Biofloc (kết tủa sinh học / kết dính sinh học) là tập họp các loại vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn kết lại thành khối, bông xốp, màu vàng nâu, với trung tâm là hạt chất rắn lơ lửng trong nước. Thành phần biofloc bao gồm: Hỗn hợp các vi sinh vật dị dưỡng (vi khuẩn tạo floc và vi khuẩn sợi), mảnh vụn, keo, polymer sinh học, cation, tế bào chết, muối tinh thể,…. Quần xã vi khuẩn trong hạt floc chủ yếu là nhóm vi khuẩn dị dưỡng có khả năng sinh ra polymer sinh học là Polyhydroxy alkanoate (PHA) hoặc Poly β-hydroxy butirate (chất ức chế vi khuẩn gây bệnh). Khi vi khuẩn dị dưỡng phát triển, chúng có vai trò làm giảm hàm lượng nitrogen vô cơ gây độc, tảo sẽ bị loại dần ra khỏi hệ thống, vi khuẩn kết tụ thành hạt floc và giúp ổn định pH của nước ao nuôi.

Vi sinh vật dị dưỡng sử dụng C hữu cơ được bổ sung và nguồn nitơ thải ra từ thức ăn để tổng hợp nên protein. Carbon hữu cơ thường được bổ sung thông qua các nguồn carbohydrate như: tinh bột, rỉ đường, cám gạo, glycerol,… (Tỷ lệ C trong carbohydrate thường là 50%) hoặc bằng cách thay đổi thành phần thức ăn: tăng hàm lượng carbohydrate và giảm protein.

Carbohydrate nên được bổ sung định kỳ để tạo ra sự luân phiên giữa điều kiện phú dưỡng và cạn kiệt tạm thời. Tỷ lệ C:N >12,5 : 1 tối ưu để hình thành biofloc.Thành phần dinh dưỡng của Biofloc: nhiều nghiên cứu cho thấy lượng protein tinh mà cá đồng hóa từ biofloc tương đương với 25 – 50% lượng protein tinh đồng hóa từ thức ăn nuôi truyền thống. Hàm lương dinh dưỡng trong Biofloc: protein thô từ 25-49%, Lipid từ 0,46-0,83%, Carotenoid từ 60-163mg/kg; ngoài ra trong floc còn có một số emzyme, các dưỡng chất như khoáng vi lượng và amino acid. Kích thước hạt floc thường dao động từ 100-300µm. Mức quay vòng các biofloc (hay khoảng thời gian cần thiết để thay thế sinh khối biofloc hiện tại bằng sinh khối biofloc mới) là khoảng 8 giờ.

Hàm lượng oxy hòa tan trong hệ thống Biofloc phải được duy trì tối thiểu cao hơn 4 mg/L, nước phải được khuấy đảo liên tục để hạt floc lơ lửng trong nước. Mức sục khí thường áp dụng cho các ao nuôi tôm là 5 – 10 kW/ha. Ao nuôi cá thâm canh với sinh khối 100 – 300 tấn/ha cần được sục khí với công suất lớn hơn 100 mã lực/ha. Theo Boyd và Tucker (1998) có thể tính nhanh là 1 kW đủ hỗ trợ 500 kg tôm, tương ứng với một mã lực đủ hỗ trợ 370 kg. Đối với ao nuôi thâm canh, hầu hết các ao nuôi công nghệ biofloc đều được lót bạt đáy ao vì lưu tốc của dòng chảy trong ao tương đối lớn (10 – 30 cm/giây) dễ gây xói mòn và sạt lở bờ ao.

Các chỉ số áp dụng khi tính toán lượng C bổ sung:

– Lượng N thải vào môi trường từ thức ăn:

Trong sản xuất, để đơn giản, lượng nitơ (ΔN) trong amonium tổng số có thể được tính toán dựa vào: Lượng thức ăn đã sử dụng (W thức ăn). Tỷ lệ N trong thức ăn (%N thức ăn = %Pr thức ăn x 16%, với 16% là tỉ lệ N trung bình có trong protein). Và %N thải ra chuyển thành amonium (thường ước tính khoảng 50% ).

ΔN = W thức ăn x %N thức ăn x %N thải
= W thức ăn x %Pr thức ăn x 16% x 50%

– Hiệu quả chuyển hóa C của vi sinh vật:

E = C đồng hóa (ΔCmic ) / C hấp thụ (ΔC)
( E thường: 40-60% (chọn gần đúng: E = 40% = 0,4) )

– Tỷ lệ C:N thích hợp cho hình thành biofloc là từ 12,5 – 20.

Trong cơ thể vi sinh vật, tỷ lệ C/N thường là 4/1 (ΔCmic / ΔN =4)

Tỉ lệ C trong carbohydrate bổ sung thường là 50%.

Vì vậy: ΔC/ ΔCH = 50% (ΔCH là lượng carbohydrate cần bổ sung)

Lượng N được vi sinh vật hấp thụ để tổng hợp protein:

ΔN = ΔCmic : 4 = 0,4 x ΔC : 4 = 0,4 x 0,5 x ΔCH : 4 = 0,05 x ΔCH
Hay: ΔCH = ΔN/0,05

Một số mô hình nuôi thủy sản ứng dụng công ngệ Biofloc

Nuôi siêu thâm canh áp dụng công nghệ biofloc được thực hiên nuôi mật độ tối thiểu 300 con/m3 (có thể lên đến 900 con/m3) và năng suất điển hình 3 – 6 kg/m3. Năng suất nuôi của các hệ thống như thế này thường ở mức 30 – 60 tấn tôm/ha hay 100 – 300 tấn cá/ha với chi phí sản xuất giảm khoảng 15-20% và nguy cơ lây nhiễm dịch bệnh thấp do không cần phải thay nước trong toàn bộ thời gian nuôi.

Ứng dụng công nghệ Biofloc bên ngoài ao nuôi: Chất thải nuôi trồng thủy sản có thể được xử lý tạo thành biofloc trong các bể vi sinh đặt bên ngoài ao nuôi, nhờ đó mà nước thải có nhiều chất rắn và N sẽ trở thành một nguồn nguyên liệu có giá trị cho ngành thủy sản. Công nghệ biofloc thực hiện bên ngoài hệ thống nuôi đang trong giai đoạn thử nghiệm (SBR (xử lý nước thải theo mẻ, kế tiếp nhau) và MBR (xử lý nước thải theo mẻ, sử dụng màng lọc để tách biofloc ra khỏi nước đã được xử lý)) kết quả cho thấy nhiều triển vọng.

Nuôi vỗ tôm bố mẹ trong hệ thống Biofloc: Các cơ sở sản xuất tôm giống phải đảm bảo chất lượng con giống cũng như các ưu thế về di truyền nhằm giúp người nuôi thương phẩm thu được hiệu quả cao nhất. Công nghệ biofloc giúp tăng cường an toàn sinh học và cung cấp thêm các chất dinh dưỡng như protein, amino acid, acid béo và vitamin. Các chất dinh dưỡng này khi được tiêu hóa đều cần thiết cho quá trình hình thành và phát triển tuyến sinh dục của tôm bố mẹ.

Một số trường hợp biến đổi bất lợi của biofloc và giải pháp khắc phục

– Biofloc nổi bọt: Do vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh. Xử lý: Calcium peroxide (CaO2): 10 ppm. Sau đó thay nước 5-6 ngày. Sau 6 ngày nếu vẫn còn nổi bọt, bón tiếp Calcium peroxide: 10 ppm và lặp lại quy trình.

– Biofloc quá dày: Loại bỏ bớt biofloc bằng cách thay nước hoặc cho nước chảy tràn qua ống chống tràn.

– Biofloc giảm, nước có màu xanh lá cây: Không pha loãng nước 5-6 ngày, diệt tảo lam hoặc tảo lục.

– Biofloc giảm, nước có xu hướng chuyển sang màu nâu đỏ: Không pha loãng nước 5-6 ngày. Bón CaCO3 20 ppm hàng ngày. Sử dụng Calcium peroxide.

Tuy nhiên, khi ứng dụng công nghệ Biofloc cần chú ý đặc tính của các hạt biofloc, loài và cỡ cá, khả năng tiêu hóa chất hữu cơ lơ lửng của loài cá nuôi và kích cỡ hạt biofloc. Do đó, công nghệ này chỉ mới áp dụng thành công trên một số đối tượng như cá rô phi, cá chép, tôm he. Hiện nay, nhiều nghiên cứu đang được thực hiện trên nhiều loài cá nuôi thâm canh, siêu thâm canh theo quy trình công nghệ Biofloc nhằm tăng sản lượng và hướng đến chuổi cung ứng sản phẩm thủy sản bền vững.

Công nghệ BIOFLOC trong nuôi trồng thủy sản, Nguồn: Nguyễn Thị Thúy An – Chi cục Thủy sản Cần Thơ