Công nghệ nanobubble và tiềm năng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Công nghệ nanobubble (bong bóng nano) đang nổi lên như một giải pháp đột phá trong ngành nuôi trồng thủy sản, đặc biệt trong bối cảnh yêu cầu về tăng năng suất, giảm chi phí và đảm bảo an toàn sinh học ngày càng cao.

Nhờ khả năng cải thiện chất lượng nước, tăng oxy hòa tan và hạn chế mầm bệnh, nanobubble được kỳ vọng trở thành công nghệ chủ lực hỗ trợ nghè nuôi thủy sản bền vững.

Giới thiệu

Nuôi trồng thủy sản hiện đại phải đối mặt với nhiều thách thức như thiếu oxy hòa tan vào ban đêm, sự tích tụ khí độc NH₃ và H₂S, biến động môi trường do thời tiết cực đoan, và đặc biệt là sự bùng phát của các dịch bệnh như Vibrio hay Aeromonas. Các phương pháp sục khí truyền thống (quạt nước, oxy đáy) dù phổ biến nhưng hiệu suất hòa tan oxy thấp, tiêu tốn điện năng và khó duy trì mức DO ổn định trong ao.

Trong bối cảnh đó, công nghệ nanobubble sử dụng bong bóng khí có kích thước siêu nhỏ (50 - 200 nm) mang lại những đặc tính lý hóa mới mẻ giúp nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng nước.

Cơ chế hoạt động của nanobubble

Nanobubble sở hữu ba đặc tính quan trọng:

- Kích thước siêu nhỏ: Các bong bóng không nổi lên nhanh mà lơ lửng trong nước, tồn tại hàng giờ đến hàng tuần, giúp oxy hóa diễn ra liên tục.

- Áp suất bên trong cao: Độ căng bề mặt lớn làm tăng hiệu quả hòa tan khí O₂ hoặc O₃ vào môi trường nước.

- Điện tích âm: Bề mặt bong bóng hấp phụ các hạt bẩn, chất hữu cơ và vi khuẩn, giúp cải thiện độ trong nước.

Xét về mặt cung cấp oxy hòa tan, nanobubbles tỏ ra vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp sục khí khác. Với macrobubbles, lượng khí oxy trao đổi giữa bóng khí và nước chỉ đạt khoảng 15%. Con số này tăng lên 28% ở microbubbles. Và hơn hết, nanobubbles mang lại khả năng trao đổi oxy cho môi trường nước lên đến 86%.

Cách tạo ra nanobubbles

Để tạo ra được những bong bóng có kích thước siêu mịn như vậy thì rất khó thực hiện. Trong các ngành nghề khác nhau, nanobubbles được ứng dụng rất nhiều và tạo ra theo nhiều cơ chế như: cơ chế cao áp hòa tan, dòng lốc xoáy cao tốc, hiệu ứng cavitation,… Tuy nhiên để thực hiện phổ biến trong ngành nuôi trồng thủy sản vẫn là một thách thức lớn.

Hiện tại, đã có nhiều hãng chế tạo thành công thiết bị tạo ra nanobubbles trong nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn chưa phổ biến do rào cản về giá cả. Hy vọng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, một ngày nào đó nanobubbles sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn trong ngành nuôi trồng thủy sản.

Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Tăng oxy hòa tan (DO) ổn định

Việc duy trì DO là yếu tố sống còn trong ao nuôi tôm cá. Nanobubble giúp:

- Tăng hàm lượng DO nhanh và giữ ổn định suốt 24 giờ.

- Giảm hiện tượng thiếu oxy về đêm, đặc biệt trong ao nuôi mật độ cao.

- Tăng tốc độ ăn, tăng trưởng và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR).

Nhiều mô hình nuôi tôm thực tế cho thấy DO luôn duy trì ở mức 6–8 mg/L, cao hơn 30–60% so với các hệ thống sục khí truyền thống.

Giảm khí độc và cải thiện chất lượng nước

Nanobubble, đặc biệt khi sử dụng oxy hoặc ozone, giúp:

- Oxi hóa nhanh các khí độc như NH₃, NO₂ ^- và H₂S.

- Giảm bùn đáy và phân hủy chất hữu cơ.

- Ổn định pH và độ kiềm nhờ hệ vi sinh hiếu khí hoạt động mạnh.

Những thay đổi này giúp môi trường ao sạch hơn, giảm stress cho vật nuôi và hạn chế nguy cơ bùng phát dịch bệnh.

Hạn chế mầm bệnh

Ozone nanobubble (NB-O₃) được chứng minh có khả năng tiêu diệt nhiều nhóm vi khuẩn gây bệnh quan trọng như:

- Vibrio parahaemolyticus (gây bệnh hoại tử gan tụy cấp – AHPND)

- Vibrio harveyi

- Aeromonas hydrophila

Khi sử dụng ở nồng độ thấp, NB-O₃ không gây sốc cho tôm, cá mà vẫn đảm bảo hiệu quả diệt khuẩn nhờ khả năng phân tán sâu và bền trong nước.

Nâng cao sức khỏe và tăng trưởng của vật nuôi

Môi trường nước sạch và giàu oxy giúp:

- Tôm cá giảm stress, tăng hoạt động miễn dịch.

- Tỷ lệ sống cao hơn 5–20% so với ao không dùng nanobubble.

- Thời gian nuôi rút ngắn, thu hoạch đồng đều.

Một số nghiên cứu tại Nhật Bản và Việt Nam ghi nhận tốc độ tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng cải thiện rõ rệt khi sử dụng nước xử lý nanobubble trong giai đoạn ương và giai đoạn nuôi thương phẩm.

Giảm chi phí vận hành

Mặc dù chi phí đầu tư thiết bị nanobubble ban đầu cao hơn, nhưng về dài hạn, công nghệ này giúp:

- Giảm tiền điện nhờ giảm lượng quạt nước.

- Giảm hóa chất xử lý ao nuôi.

- Hạn chế sử dụng kháng sinh.

- Tăng năng suất trên cùng diện tích ao.

Các mô hình áp dụng thực tế cho thấy chi phí giảm 10–25%, trong khi năng suất tăng 15–30%.

Ứng dụng trong hệ thống RAS

Nanobubble là công nghệ lý tưởng cho các hệ thống nuôi tuần hoàn (RAS) nhờ: Tăng oxy hóa sinh học trong biofilter; Giảm tải vi khuẩn và chất hữu cơ; Duy trì chất lượng nước ổn định, phù hợp nuôi mật độ rất cao.

Công nghệ này đang được nhiều trại giống tôm, các cơ sở nuôi cá hồi và cá biển ứng dụng rộng rãi.

Tiềm năng và định hướng phát triển

Với nhu cầu nuôi bền vững và kiểm soát dịch bệnh ngày càng quan trọng, nanobubble hứa hẹn trở thành công nghệ phổ biến trong thập kỷ tới. Việc tích hợp nanobubble với các giải pháp khác như IoT, cảm biến tự động, hệ thống sục khí đáy công suất thấp… sẽ mở ra hướng phát triển mới cho ngành thủy sản.

Để công nghệ lan tỏa rộng hơn cần đẩy mạnh nghiên cứu trong điều kiện ao nuôi thực tế tại Việt Nam để từng bước hoàn thiện quy rình ứng dụng.

Công nghệ nanobubble vơi khả năng tăng oxy ổn định, giảm khí độc, hạn chế vi khuẩn gây bệnh và giảm chi phí vận hành. Đây là một trong những giải pháp đầy triển vọng giúp ngành thủy sản Việt Nam phát triển bền vững và công nghệ hóa trong tương lai.