Biofloc là gì? Các bài báo, nghiên cứu khoa học về Biofloc

Biofloc là gì?

Biofloc là một công nghệ tiên tiến trong nuôi trồng thủy sản, sử dụng các hệ vi sinh vật để kiểm soát chất lượng nước, đồng thời tạo ra nguồn thức ăn bổ sung giàu dinh dưỡng cho vật nuôi như cá và tôm. Công nghệ này đã được nghiên cứu và phát triển từ những năm 1990, đặc biệt được phổ biến tại Israel, Ấn Độ, Brazil và ngày càng được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam.

Biofloc tận dụng sự cộng sinh của vi khuẩn dị dưỡng và các sinh vật phù du khác nhằm chuyển hóa chất thải (đặc biệt là hợp chất nitơ độc hại như amoniac) thành sinh khối có lợi. Hệ thống này hoạt động trong môi trường tuần hoàn, hạn chế thay nước, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và chi phí vận hành.

Cơ chế hoạt động của Biofloc

Trong hệ thống nuôi thông thường, chất thải hữu cơ và hợp chất nitơ như NH₃, NO₂^- và NO₃^- tích tụ trong nước, gây độc cho tôm cá. Biofloc sử dụng vi khuẩn dị dưỡng để chuyển hóa những hợp chất này thành sinh khối vi sinh có thể tiêu hóa được bởi vật nuôi.

Quá trình này diễn ra hiệu quả khi tỷ lệ C:N (carbon:nitơ) được điều chỉnh bằng cách bổ sung nguồn carbon như mật rỉ đường, cám gạo, tinh bột ngô,... Vi khuẩn sẽ sử dụng carbon để sinh trưởng, đồng thời hấp thụ nitơ dư thừa trong nước.

Phương trình tổng quát có thể được biểu diễn như sau:

$\text{NH}_3 + \text{Organic Carbon} \rightarrow \text{Microbial Biomass}$

Khác với hệ vi sinh vật tự nhiên, hệ Biofloc được kiểm soát chặt chẽ về các chỉ số môi trường như pH, DO (oxy hòa tan), kiềm, tỷ lệ C:N,... để đảm bảo hiệu quả hoạt động liên tục và ổn định.

Thành phần cấu tạo của biofloc

Biofloc là tập hợp của nhiều loại sinh vật và hợp chất hữu cơ lơ lửng trong nước. Thành phần chính bao gồm:

• Vi khuẩn dị dưỡng: đóng vai trò trung tâm trong việc chuyển hóa amoniac thành protein vi sinh.
• Vi tảo: hỗ trợ sản xuất oxy và bổ sung dinh dưỡng.
• Protozoa và rotifer: góp phần làm sạch nước và tạo nguồn thức ăn tự nhiên.
• Chất hữu cơ và xác vi sinh vật: cung cấp nền dinh dưỡng cho chuỗi thức ăn vi sinh trong hệ thống.

Thiết kế hệ thống biofloc

Một hệ thống biofloc hoạt động hiệu quả cần có các thành phần kỹ thuật sau:

• Bể nuôi: thường làm bằng bạt HDPE, xi măng hoặc composite, dễ vệ sinh và duy trì chất lượng nước.
• Hệ thống sục khí: sử dụng quạt nước hoặc máy thổi khí để duy trì oxy hòa tan trên 5 mg/L và tạo dòng chảy giữ floc lơ lửng.
• Cảm biến đo: để giám sát pH, DO, nhiệt độ, độ kiềm, TSS,...
• Hệ thống bổ sung carbon: thường dùng mật rỉ đường hoặc nguồn carbon giá rẻ để điều chỉnh tỷ lệ C:N.

So sánh Biofloc và mô hình nuôi truyền thống

Tiêu chí	Biofloc	Nuôi truyền thống
Tiêu thụ nước	Rất thấp, tuần hoàn	Cao, cần thay nước thường xuyên
Chi phí thức ăn	Giảm nhờ sinh khối vi sinh	Cao hơn
Kiểm soát dịch bệnh	Hiệu quả hơn, cạnh tranh vi sinh	Dễ phát sinh mầm bệnh
Yêu cầu kỹ thuật	Cao	Trung bình
Chi phí đầu tư ban đầu	Lớn hơn	Thấp hơn

Lợi ích của công nghệ Biofloc

• Giảm sử dụng nước: hệ thống khép kín giúp tiết kiệm nước đến 80–90% so với nuôi truyền thống.
• Tăng hiệu quả sử dụng thức ăn: nhờ sử dụng sinh khối vi sinh, hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) giảm.
• Cải thiện sức khỏe vật nuôi: hệ sinh thái vi sinh ổn định giúp giảm stress và kháng bệnh tốt hơn.
• Hạn chế ô nhiễm: ít nước thải ra môi trường, giảm áp lực lên hệ sinh thái tự nhiên.

Thách thức và hạn chế

• Khó vận hành nếu thiếu kinh nghiệm: đòi hỏi người nuôi có kiến thức về vi sinh và hóa học nước.
• Đầu tư ban đầu cao: chi phí thiết bị và giám sát môi trường cao hơn các hệ thống truyền thống.
• Rủi ro mất cân bằng hệ floc: nếu không kiểm soát tốt, floc có thể phát triển quá mức và gây suy giảm chất lượng nước.

Ứng dụng và xu hướng phát triển

Biofloc hiện được ứng dụng rộng rãi trong nuôi tôm thẻ chân trắng, cá rô phi, cá trê, cá chim và cá tra. Với nhu cầu tăng sản lượng và giảm tác động môi trường, các nước đang phát triển xem biofloc là giải pháp bền vững cho tương lai. Các trung tâm nghiên cứu và tổ chức như WorldFish đang thúc đẩy nghiên cứu và chuyển giao công nghệ này cho nông dân quy mô nhỏ.

Tài nguyên và nghiên cứu đáng tin cậy

• FAO: Biofloc Technology – A Practical Guide
• ScienceDirect: Application of Biofloc technology in aquaculture
• Frontiers in Marine Science: Biofloc systems for improving aquaculture productivity
• ResearchGate: Biofloc Technology in Aquaculture