Bọt khí nano oxy tinh khiết – Bảo hiểm cho nuôi trồng thủy sản siêu thâm canh trước biến động môi trường

Hiện trạng nuôi trồng thủy sản siêu thâm canh tại Việt Nam

Nuôi trồng thủy sản siêu thâm canh (STC) là một trong những lĩnh vực phát triển trọng tâm của nền kinh tế nông nghiệp Việt Nam khi mang lại lợi nhuận cao cho người nuôi trồng và góp phần phát triển bền vững kinh tế – chính trị địa phương. Mật độ nuôi trồng trong mô hình STC quyết định trực tiếp đến lợi nhuận, do đó luôn được cố gắng đẩy cao nhất có thể. Tuy nhiên, mật độ nuôi cao đồng nghĩa với việc tăng nguy cơ chết hàng loạt do các yếu tố môi trường sống của thủy sản thay đổi đột ngột.

Lượng oxy hòa tan trong nước (Dissolved oxygen – DO) là một trong những yếu tố môi trường quan trọng nhất đối với thủy sản. Oxy vừa là nguyên liệu trực tiếp trong quá trình hô hấp của thủy sản, vừa là nguyên liệu cho hệ vi sinh vật trong ao phân hủy các chất thải độc hại, tạo ra môi trường nước trong lành và ổn định. Nhiệt độ thay đổi đột ngột hay mưa lớn bất dẫn đến sự sụt giảm bất thường của nồng độ oxy hòa tan trong nước, cản trở hô hấp đồng thời ức chế quá trình chuyển hóa của vi sinh vật, tăng bất thường nồng độ các chất độc và mầm bệnh trong ao dẫn đến chết hàng loạt.

Những năm trở lại đây, do tác động tăng cường của biến đổi khí hậu, các hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng nhanh chóng và để lại nhiều thiệt hại nghiêm trọng cho các khu vực nuôi thủy sản mật độ cao theo mô hình STC, có thể kể đến như cá chết hàng loạt ở Hải Dương giữa tháng 04/2024 hay mới nhất là tôm hùm bông chết hàng loạt tại Khánh Hòa đầu tháng 05/2024.

Hệ thống oxy là thành phần bắt buộc tại các khu vực nuôi trồng thủy sản STC. Các phương pháp phổ biến hiện nay như quạt nước, sục khí đấy hay venturi đều đơn giản, giá thành dễ tiếp cận và được đông đảo người nuôi trồng sử dụng. Tuy nhiên, hiệu suất hòa tan khí oxy trên năng lượng tiêu thụ của các phương pháp này khá thấp, dẫn đến chi phí cho năng lượng cao.

Quan trọng hơn, các phương pháp này chỉ có tác dụng gia tăng nồng độ oxy tức thì do không khí được đẩy vào nước dưới dạng bọt khí macro (có kích thước từ vài milimet trở lên) sẽ nhanh chóng nổi lên mặt nước và thoát ra ngoài, khiến cho nồng độ oxy tại tầng nước đáy nơi các loài thủy sản tập trung sinh sống luôn ở mức thấp. Do đó, khi nồng độ oxy tụt mạnh do các yếu tố môi trường hoặc do tảo chuyển pha từ quang hợp sang hô hấp, thủy sản nuôi dễ bị sốc và chết hàng loạt.

Giải pháp bọt khí nano oxy tinh khiết

Bọt khí nano oxy tinh khiết cho nuôi trồng thủy sản siêu thâm canh là giải pháp được phát triển để giải quyết các vấn đề nêu trên. Với công nghệ này, oxy tinh khiết (nồng độ trên 90%) được đưa vào nước dưới dạng các bọt khí có kích thước khoảng vài trăm nanomet (1 nanomet = 1/ 1 triệu milimet). Các bọt khí nano oxy tinh khiết này nặng tương đương hoặc hơn nước, do đó không bị thoát ra ngoài mà lơ lửng tại tầng nước đáy ao hồ nuôi thủy sản trong thời gian có thể lên đến trên 3 tháng và đóng vai trò như một bộ dự trữ oxy lưu động [1].

Oxy sẽ được luân chuyển từ các bọt khí nano lơ lửng này vào tầng nước đáy – nơi sinh sống tập trung của các loài thủy sản, duy trì lượng oxy luôn ở mức lý tưởng cho thủy sản trong thời gian dài từ 5 tiếng đến vài ngày kể cả khi thiết bị oxy đã ngừng hoạt động, giải quyết hoàn toàn nguy cơ sốc oxy mà các hệ thống oxy hiện tại đang gặp phải.

Nhờ vậy, hệ thống bọt khí nano oxy tinh khiết trong nuôi trồng thủy sản STC không cần phải hoạt động liên tục mà có thời gian nghỉ lên tới vài tiếng giữa các lần hoạt động, giúp tăng cường tuổi thọ thiết bị và giảm đáng kể các chi phí bảo dưỡng.

Bên cạnh đó, bọt khí nano hòa tan khí vào nước tốt hơn các phương pháp truyền thống hàng chục lần [2]. Nồng độ oxy hòa tan khi sử dụng hệ thống bọt khí nano oxy tinh khiết nhờ vậy thường xuyên đạt ngưỡng siêu bão hòa, lượng oxy cho phép thoải mái tăng mật độ nuôi trồng trong khi điện năng tiêu thụ giảm nhiều lần so với các hệ thống oxy thông thường.

Trong bước đầu ứng dụng vào mô hình nuôi tôm thẻ chân trắng STC tại Cà Mau, hệ thống bọt khí nano oxy tinh khiết NovaAquatech dễ dàng duy trì nồng độ oxy hòa tan trong ao nuôi quanh mức bão hòa (khoảng 6.6 mg/L) – cao hơn rõ rệt so với ao đối chứng sử dụng hệ thống sục khí đáy thông thường (Hình 1) trong khi giảm tới hơn 10 lần điện năng tiêu thụ (Bảng 1). Nhờ sinh trưởng trong điều kiện oxy tối ưu, môi trường, sức khỏe và tốc độ tăng trưởng của tôm đều được cải thiện rõ rệt.

Hình 1 – Nồng độ oxy hòa tan trong 2 ao nuôi tôm thẻ chân trắng sử dụng hệ thống bọt khí nano oxy tinh khiết NovaAquatech (màu cam) và hệ thống sục khí đáy (màu xanh dương). Đường đứt đoạn màu xanh lá thể hiện ngưỡng bão hòa của nồng độ oxy hòa tan trong nước – mức cần thiết để tối ưu sự phát triển của tôm. Đường đứt đoạn màu đỏ thể hiện ngưỡng nguy hiểm, khi nồng độ oxy giảm dưới ngưỡng này sẽ giảm đáng kể khả năng phát triển và tỉ lệ sống của thủy sản. Mật độ trong cả 2 ao đều ở mức xấp xỉ 300 con/m2 và size tôm xấp xỉ mức 100 con/kg.

Bảng Thông số điện năng của 2 hệ thống oxy

Với việc đã được ứng dụng thành công tại nhiều mô hình nuôi trồng thủy sản công nghệ cao tại các quốc gia có nền nông nghiệp phát triển trên thế giới như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Na-uy, vv… [3] và bước đầu thành công tại Việt Nam, công nghệ bọt khí nano oxy tinh khiết hứa hẹn mang đến bảo chứng vững vàng cho lĩnh vực nuôi trồng thủy sản STC tại nước ta, góp phần phát triển nền kinh tế thủy sản xanh và bền vững.

Tài liệu tham khảo

1              Yaparatne, S. et al. Effect of air nanobubbles on oxygen transfer, oxygen uptake, and diversity of aerobic microbial consortium in activated sludge reactors. Bioresource Technology 351, 127090 (2022). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127090

2              Antonio Cerrón-Calle, G. et al. Elucidating CO2 nanobubble interfacial reactivity and impacts on water chemistry. Journal of Colloid and Interface Science 607, 720-728 (2022).

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.033

3              https://www.moleaer.com/case-studies#aquaculture