Ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi tôm nói riêng đang phát triển nhanh theo cả quy mô, mật độ nuôi và sản lượng nuôi. Tuy nhiên tình trạng nuôi tôm không tuân thủ đúng quy định về xả thải đã làm ô nhiễm nền đáy và nguồn nước đầu vào ngày một trầm trọng (Cẩm, 2017; Việt & Hải, 2018; Sang et al., 2020). Lượng bùn thải tích lũy trong ao nuôi tôm ước tính mỗi hecta hàng năm cho ra khoảng 15 - 20 tấn bùn thải (Thư & Gương, 2010). Thành phần bùn thải chứa chủ yếu là thức ăn dư thừa, phân tôm và xác tảo chết, trong đó là các hợp chất hữu cơ, N và P vì vậy nếu không được thu gom và xử lý thì sẽ là các tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu trước đã chỉ ra rằng hàm lượng chất dinh dưỡng trong bùn đáy ao nuôi tôm khá cao (Hopkins et al., 1994; Ahmad, 1999; Mạnh & Nga, 2011). Do đó, cần thiết có giải pháp sử dụng nguồn bùn thải này để tạo nguồn năng lượng tái tạo, đồng thời có thể giảm lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường xung quanh, từ đó góp phần bền vững ngành nuôi tôm hiện nay.

Hiện nay, nguồn năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng được ưu tiên phát triển trên thế giới. Ở Việt Nam, Công nghệ khí sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng, phát triển mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực về công nghiệp, nông nghiệp và đô thị với quy mô từ nhỏ đến lớn ở Việt Nam (Khải & Lượng, 2010). Công nghệ khí sinh học đã và đang đóng vai trò quan trọng trong áp dụng xử lí chất thải chăn nuôi, đồng thời tạo nguồn khí sinh học phục vụ cho đun nấu, thắp sáng, chạy máy phát điện thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống. Mặc dù, phân hủy kỵ khí được xem là công nghệ hiệu quả để xử lý chất thải có khả năng phân hủy sinh học (Ye et al., 2013), nhưng đây vẫn là một biện pháp kỹ thuật mới để xử lý hiệu quả bùn thải từ hoạt động nuôi tôm siêu thâm canh với nhiều thách để thu hồi năng lượng tái tạo một cách hiệu quả (Li et al., 2014; Luo et al., 2015). Quá trình sản xuất khí sinh học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như nhiệt độ (Chae et al., 2008), pH (Raposo et al., 2011), độ mặn (Zhang et al., 2020), thế oxy hoá khử (Vongvichiankul et al, 2017), kích cỡ nguyên liệu (Sanders et al., 2000) và sự khuấy trộn về cường độ và thời gian khuấy trộn (Raposo et al., 2011). Công nghệ xử lý bùn thải tôm siêu thâm canh đã nhận được nhiều sự quan tâm trong những năm gần đây do các đặc tính ứng dụng của nó, mang lại lợi ích quan trọng cho việc cung cấp năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc sản xuất khí sinh học từ bùn nói chung là kém hiệu quả hơn (Srisertpol et al., 2012). Điều này có thể là do nguồn carbon thấp và hàm lượng nitơ cao (Srivichai & Chavalparit, 2020), gây ra sự mất cân bằng tỷ lệ C/N; đồng thời, độ mặn cao cũng được coi là mối quan tâm lớn trong công nghệ phân hủy kỵ khí (Chen et al., 2007; Zhang et al., 2020). Để tạo điều kiện thuận lợi cho tốc độ sản xuất khí sinh học cần tối ưu hóa các thông số vận hành để tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn tham gia vào quá trình phân hủy (Fernardo & Dangoggo, 1986). Việc khuấy trộn vật liệu phân huỷ đảm bảo sự tiếp xúc giữa các vi sinh vật và vật chất hữu cơ để tăng tốc độ phân hủy và giúp gia tăng tốc độ sinh khí cũng như phá vỡ các vật liệu nổi thành váng (ElBakhshwan et al., 2015). Tầm quan trọng của việc trộn trong việc chuyển đổi cơ chất hiệu quả đã được một số nhà nghiên cứu báo cáo (Stroot et al., 2001; Kim et al., 2002). Các nghiên cứu của Lin and Pearce (1991), Karim et al. (2005) và Kaparaju et al. (2008) cho rằng việc khuấy trộn giúp cải thiện khí sinh học từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Theo Keanoi et al. (2014) việc khuấy trộn bể phân hủy chứa phân bò và chất thải nông nghiệp đã làm tăng 7,56% lượng khí sinh học. Nói chung, việc khuấy trộn giúp đạt được sự đồng nhất của chất nền và sự phân bố đồng đều các chất dinh dưỡng, pH, nhiệt độ trong bể phân hủy và giúp gia tăng năng suất sinh khí sinh học. Bên cạnh đó, việc xử lý bùn thải ao nuôi tôm bằng phương pháp ủ yếm khí còn xảy ra hiện tượng nổi vật liệu làm giảm hiệu quả của quá trình sinh khí sinh học. Vì vậy, nghiên cứu này đã được thực hiện với mục tiêu là đánh giá sự ảnh hưởng của việc khuấy trộn đến năng suất sinh khí sinh học của bùn xi phông.

Sau quá trình nghiên cứu trong 45 ngày, có một số kết luận như sau: tổng thể tích khí sinh học tăng 3,89%; 3,15%; 3,42% và 0,61% tương ứng với các nghiệm thức 1T, 2T, 4T và 8T so với đối chứng. Việc khuấy trộn 1 lần/ngày đã làm gia tăng năng suất sinh khí CH4 cao hơn các nghiệm thức trong quá trình ủ và có sự khác biệt so với các nghiệm thức còn lại.

Nghiên cứu này cho thấy năng suất sinh khí CH4 và số lần khuấy trộn dung dịch ủ có mối tương quan nghịch với nhau, ở mức ý nghĩa 5%, với hệ số tương quan R2 = 0,71. Ở mức khuấy trộn cao nhất (8 lần/ngày) cho năng suất sinh khí CH4 tương đồng với không khuấy trộn.