Điệu nhạc Lý ngựa ô vang lên, kích thích sự phát triển của những vi sinh vật và làm tăng năng suất xử lý nước thải. Đó là cách làm “lạ” nhưng mang lại hiệu quả bất ngờ của một nhóm sinh viên trường Đại học Sài Gòn (TP.HCM).

Sinh viên làm nghiên cứu

Vừa yêu thích bộ môn hóa học lại vừa đam mê âm nhạc, Trần Phương Uyên cùng lúc theo học hai ngành nghe có vẻ như chẳng có gì liên quan với nhau: Công nghệ kỹ thuật môi trường và Sư phạm âm nhạc tại trường Đại học Sài Gòn – TP.HCM. Cô nàng 9X cũng không ngờ có thể kết hợp hai lĩnh vực này trong cùng một đề tài nghiên cứu khoa học.

Trần Phương Uyên cho biết trong lần đi thực tế tại một nhà máy sản xuất bột ngọt, cô sinh viên đã bị thu hút khi thấy nhà máy cho con giấm nghe nhạc cổ điển và thính phòng trong phòng cách âm nhằm tăng hiệu quả lên men. Liên hệ đến lĩnh vực xử lý nước mà mình đang theo học và nghiên cứu, Trần Phương Uyên nảy ra suy nghĩ: “Nếu cho những vi sinh vật xử lý nước thải nghe nhạc thì có làm tăng năng suất xử lý không?”.

Đem trăn trở này trình bày với thầy hướng dẫn, sau khi bàn bạc và thống nhất ý tưởng, Phương Uyên cùng hai người bạn là Trần Văn Bình và Bạch Thị Ngọc Thùy (cũng là sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, Đại học Sài Gòn – TP.HCM) bắt tay vào thực hiện mô hình nghiên cứu cho tảo nghe nhạc nhằm nâng cao hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước.

Nhớ lại những ngày đầu làm nghiên cứu, Phương Uyên cho biết nhóm gặp rất nhiều khó khăn do tài liệu về vấn đề này khá ít. Theo những tài liệu mà nhóm vất vả tìm được, trên thế giới đã từng có những nghiên cứu về việc cho nấm nghe nhạc, song cho tảo nghe nhạc để tăng hiệu quả xử lý nước thải thì lại là đề tài hoàn toàn mới, chưa từng được nghiên cứu. Không nản chí, các bạn đã chủ động liên hệ với các chuyên gia trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ hóa học, vật lý, sinh học, âm nhạc… để nhờ tư vấn, hướng dẫn.

Lấy nước tại bể điều hòa chợ đầu mối Hóc Môn – TP.HCM.

Thay vì tự pha mẫu nước như cách mà các thí nghiệm khác thường làm, nhóm đã tiến hành lấy mẫu nước thải tại chợ đầu mối Hóc Môn (TP.HCM) để xử lý. Sau khi phân lập mẫu, nhóm quyết định sử dụng chính tảo Chlorella sp. (lục tảo) – loại tảo có số lượng lớn trong nguồn nước thải – để nuôi cấy. Bạch Thị Ngọc Thùy lý giải: “Tảo Chlorella sp. có khả năng sinh sản rất nhanh, đồng thời có khả năng xử lý nitơ, photpho cũng như giúp giảm chất hữu cơ và một số kim loại nặng có trong nước thải. Mặt khác, khi sử dụng tảo Chlorella sp. có trong nguồn nước cần xử lý, cho tăng sinh rồi đưa ngược trở lại môi trường sẽ đảm bảo tính thích nghi và thành công cao hơn. Vì khi một vi sinh vật đã quen thuộc với môi trường, chỉ cần ít thời gian sẽ thích nghi lại, trong khi vi sinh vật khác có thể tốn thời gian lâu hơn hoặc không thích nghi”.

Các thí nghiệm sàng lọc được tiến hành trong điều kiện một bên có âm nhạc và tảo Chlorella sp.; một bên thì chỉ có Chlorella sp. và không bổ sung yếu tố nào để kiểm chứng. Thí nghiệm được thực hiện trong vòng 10 ngày để khảo sát ảnh hưởng của hai yếu tố đến hiệu quả loại bỏ các thành phần độc hại như tổng nitơ và COD (nhu cầu ô xy hóa học) trong nguồn nước.

Đếm tế bào tảo bằng kính hiển vi.

Tảo cũng “thích” nhạc dân gian

Âm nhạc mà nhóm sử dụng trong thí nghiệm là nền nhạc Lý ngựa ô, ở tần số 60 – 80 Decibel (dB), do dàn nhạc dân tộc truyền thống Việt Nam trình bày. Bạch Thị Ngọc Thùy cho biết, trước đây, ở nước ngoài đã từng có những nghiên cứu sử dụng âm nhạc truyền thống của nước họ để kích thích sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật. Dựa vào đó, nhóm đã sử dụng âm nhạc truyền thống của Việt Nam với tần số, cường độ âm thanh tương tự để ứng dụng vào thí nghiệm. “Nhóm cũng đã thử nghiệm nhiều thể loại âm nhạc khác và cuối cùng bài nhạc Lý ngựa ô có tần số, cường độ âm thanh ít dao động đã mang lại hiệu quả cao trong nghiên cứu” – Bạch Thị Ngọc Thùy chia sẻ.

Kết quả, việc sử dụng sóng âm nhạc trong quá trình xử lý nước thải bằng tảo cho khả năng xử lý nước thải tốt hơn. Minh chứng là hiệu suất xử lý nước thải ở điều kiện Chlorella sp. có âm nhạc cao hơn 20% so với điều kiện chỉ có tảo Chlorella sp. và giảm tổng nitơ (NO3, NO2 và NH4) trong nước thải đến 98,1%.

Nước thải sau xử lí trong điều kiện có âm nhạc.

Lý giải về tính hiệu quả của quá trình xử lý nước thải bằng tảo Chlorella sp. trong môi trường có sóng âm thanh, Trần Văn Bình – thành viên nhóm nghiên cứu – cho biết tảo là một tế bào sống, sóng âm lan truyền trong bể sẽ tác động lên màng tế bào của tảo. Ở tần số thích hợp nó sẽ kích thích quá trình trao đổi chất và sinh tổng hợp của tế bào làm tăng sự phát triển, trao đổi chất, hấp thu các chất ô nhiễm.

Cũng theo Trần Văn Bình, phương pháp này mới thực hiện trong phòng thí nghiệm. Để xử lý nước thải ở quy mô lớn hơn cần kết hợp cùng các công nghệ phụ như hóa lý, cơ học để hoàn thiện cả quy trình và đạt hiệu suất ổn định hơn. Các thành viên nhóm nghiên cứu đều mong muốn có cơ hội tiếp tục phát triển đề tài nhằm nâng cao tính ứng dụng của nghiên cứu.

Xử lý nước thải bằng tảo được xem là hướng đi mới trong lĩnh vực xử lý nước thải. Phương pháp sinh học này ngày càng được ứng dụng rộng rãi bởi tính bền vững và an toàn. Cho tảo nghe nhạc để tăng hiệu suất xử lý nước thải được kỳ vọng sẽ giúp tối ưu hóa mô hình xử lý nước thải bằng tảo trong tương lai.

Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chợ đầu mối bằng tảo Chlorella sp. kết hợp sóng âm nhạc” đã đạt giải Nhất nghiên cứu khoa học cấp trường của trường Đại học Sài Gòn – TP.HCM; giải cao nhất lĩnh vực tài nguyên môi trường sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka 2021 (Hạng nhì) và kết quả cũng được đăng trên Tạp chí Water Science and Technology thuộc danh mục SCIE (Q2) của Hiệp hội Nước Quốc tế (IWA).