Những kết quả trên là sản phẩm của nhiệm vụ "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh điện hóa để kiểm soát tại chỗ sự có mặt của các vi khuẩn Vibrio gây bệnh trong các ao nuôi thủy sản nước lợ", do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (ĐHQGHN) chủ trì thực hiện, cùng sự phối hợp của Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học, ĐHQGHN và các chuyên gia Viện Khoa học Công nghệ Hàn Quốc (KIST).
Nghiên cứu đã thiết lập mô hình sinh điện hóa làm giảm sự phát triển của các vi khuẩn Vibrio gây bệnh trong ao nuôi thủy sản nước lợ.
Nhiệm vụ tập trung đánh giá khả năng của hệ thống sinh điện hóa khi lồng ghép vào mô hình nuôi nước lợ nhằm làm giảm sự phát triển của các Vibrio trong nước và bùn đáy, tối ưu hóa các thông số vận hành và tiến tới xây dựng mô hình ứng dụng ở quy mô pilot trong điều kiện thực tế.
Trên cơ sở tổng quan khoa học và thực tiễn sản xuất, nhiệm vụ xác định Vibrio là nhóm vi khuẩn gây bệnh phổ biến và nguy hiểm nhất trong ao nuôi nước lợ, đặc biệt là Vibrio harveyi và Vibrio parahaemolyticus là hai tác nhân dẫn đến các bệnh phát sáng và hoại tử gan tụy cấp.
Trong bối cảnh việc sử dụng hóa chất và kháng sinh ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế, công nghệ sinh điện hóa được lựa chọn nhờ khả năng tạo ra môi trường anode có thế oxy hóa khử âm và pH thấp, các điều kiện bất lợi cho sự tồn tại và phát triển của Vibrio. Những phát hiện khoa học quốc tế về tác dụng ức chế vi khuẩn gây bệnh trong môi trường anode của BES là cơ sở quan trọng để triển khai nghiên cứu này.
Hệ thống sinh điện hóa được thiết kế với anode đặt tại đáy mô hình, vị trí có mật độ Vibrio cao nhất và cathode đặt gần mặt nước. Cách bố trí này dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống BES không màng, đảm bảo vi khuẩn điện hóa được làm giàu và duy trì hoạt động ổn định, từ đó tạo ra dòng điện và thay đổi thế oxy hóa khử trong ao. Trong các thí nghiệm, vị trí điện cực, khoảng cách giữa anode – cathode và giá trị điện trở ngoài được điều chỉnh nhằm xác định điều kiện tối ưu cho khả năng ức chế Vibrio. Khi cần thiết, potentiostat được sử dụng để áp đặt thế anode, phục vụ việc đánh giá sâu hơn cơ chế tác động.
Nghiên cứu triển khai 6 nội dung chính gồm: thiết lập mô hình thí nghiệm; làm giàu vi khuẩn điện hóa; đánh giá khả năng xử lý V. harveyi và V. parahaemolyticus; làm rõ bản chất của quá trình ức chế; tối ưu hóa các thông số vận hành; xây dựng mô hình pilot.
Các thực nghiệm cho thấy hệ thống sinh điện hóa khi vận hành ổn định có khả năng làm giảm mật độ Vibrio trong cả nước và bùn đáy, với hiệu quả phụ thuộc rõ rệt vào thế oxy hóa khử tại anode và cathode. Việc thay đổi nồng độ cơ chất, pH, vị trí điện cực và điện trở ngoài đều cho thấy sự khác biệt về mức độ ức chế, góp phần xác định bộ thông số tối ưu cho xử lý Vibrio tại chỗ.
Mô hình pilot đã được xây dựng với nước ao nuôi thực tế tại vùng nuôi thủy sản nước lợ phía Bắc. Ảnh minh họa.
Trên cơ sở các kết quả thu được trong phòng thí nghiệm, mô hình pilot đã được xây dựng với nước ao nuôi thực tế tại vùng nuôi thủy sản nước lợ phía Bắc. Mô hình cho phép đánh giá khả năng thích nghi của hệ thống trong điều kiện tự nhiên, bao gồm tác động tới sức khỏe tôm thẻ chân trắng, hiệu quả giảm Vibrio sẵn có hoặc được bổ sung, cũng như ảnh hưởng tới các vi khuẩn có lợi trong ao. Đây là bước quan trọng nhằm xác định tính khả thi của công nghệ trước khi tiến tới ứng dụng thực tiễn.
Kết quả của nhiệm vụ đặt nền móng cho một hướng tiếp cận mới trong kiểm soát bệnh thủy sản, tận dụng lợi thế của công nghệ sinh điện hóa, công nghệ có cấu trúc đơn giản, chi phí vận hành thấp, tuổi thọ cao và có khả năng xử lý tại chỗ mà không làm xáo trộn môi trường ao nuôi.
Việc ứng dụng thành công công nghệ này hứa hẹn mang lại công cụ hiệu quả, bền vững cho người nuôi trong bối cảnh nhu cầu kiểm soát dịch bệnh và giảm phụ thuộc vào kháng sinh ngày càng cấp thiết.
