Tiềm năng đầy hứa hẹnCà phê không chứa hạt cà phê, trứng không có nguồn gốc từ gà, chocolate không làm từ hạt cacao… - tất cả đều là sản phẩm của công nghệ lên men chính xác. Công nghệ này có vẻ xa lạ, bởi trước đây, chúng ta chỉ quen thuộc với các sản phẩm dựa trên quá trình lên men truyền thống như bia hay phô mai. Trong đó, người ta sử dụng một số loại vi khuẩn nhất định để lên men các nguyên liệu như hạt, sữa, từ đó tạo ra những kết cấu và hương vị đặc biệt cho thực phẩm.
Tương tự, công nghệ lên men chính xác cũng lợi dụng khả năng trao đổi chất của vi sinh vật. Tuy nhiên, các nhà sản xuất sẽ biến đổi gene của vi sinh vật tùy theo mục đích, từ sản xuất thực phẩm cho đến các nguyên liệu thay thế sản phẩm hóa dầu. Qua đó, các chủng vi khuẩn có thể trở thành những “cỗ máy” sống cực kỳ linh hoạt, có khả năng tạo ra nhiều sản phẩm sinh học khác nhau với các đặc điểm vật lý cụ thể và có sản lượng lớn.
Do vậy, nhiều người cho rằng lên men chính xác là công nghệ môi trường quan trọng nhất từ trước đến nay. Thậm chí, nó có thể trở thành “nền tảng sản xuất chính trong tương lai”, Bernd Everaert, người sáng lập AmphiStar có trụ sở tại Ghent (Bỉ), nhận xét. AmphiStar là một trong nhiều công ty khởi nghiệp đang tham gia vào thị trường lên men chính xác đầy sôi động. Hiện nay, công ty khởi nghiệp này ứng dụng công nghệ lên men chính xác để tạo ra các nguyên liệu xanh hơn cho dầu gội, kem đánh răng và nhiều mặt hàng mỹ phẩm khác.
“Việc ứng dụng công nghệ lên men chính xác sẽ mang đến tác động tích cực đáng kinh ngạc đối với môi trường trong quá trình sản xuất thực phẩm”, Jisk de Vries, chuyên viên đầu tư tại Quỹ Kinh tế tuần hoàn sinh học châu Âu cho biết. Ví dụ, protein từ sữa được sản xuất bằng quá trình lên men chính xác tiêu tốn ít hơn 90% diện tích đất và phát thải ít hơn 91% GHG so với các sản phẩm thay thế có nguồn gốc từ động vật.
So với phương pháp sản xuất truyền thống, lên men chính xác giảm thiểu tiêu thụ các nguồn tài nguyên trong quá trình sản xuất, bởi các máy lên men không cần nhiều đất nông nghiệp hay các cơ sở sản xuất hóa chất.
|
Ngoài ra, công nghệ lên men chính xác cũng không cần đến các hóa chất độc hại. “Quá trình lên men chính xác cho phép chúng ta tái chế chất thải và phụ phẩm thành các hợp chất có giá trị, không sử dụng trực tiếp đất, quy trình sản xuất đơn giản (nhiệt độ thấp, áp suất thấp, không có chất xúc tác độc hại) để tạo ra các sản phẩm có thể phân hủy sinh học và không độc hại”, Everaert cho biết.
Việc kiểm soát quá trình lên men chính xác cũng dễ dàng hơn so với quá trình sản xuất hóa học truyền thống. “Công nghệ sinh học có lợi thế rất lớn so với công nghệ hóa học trong nền kinh tế tuần hoàn: các vi sinh vật của chúng tôi có thể xử lý các nguồn chất thải phức tạp, trong khi với phương pháp hóa học, cần phải có các biện pháp tiền xử lý tốn kém để có được chất nền tinh khiết nhằm tránh các phản ứng phụ ngoài tầm kiểm soát. Chúng tôi có thể ứng dụng các vi sinh vật để tạo ra các phân tử cụ thể, đồng nhất, và chúng chỉ lấy những gì chúng cần từ nguồn chất thải”, Everaert nói thêm.
Một lợi ích khác của công nghệ lên men chính xác là tăng cường tính chủ động, giảm bớt sự phụ thuộc vào nguyên liệu nhập khẩu. Martin Plambech, CEO của Biosyntia tại Copenhagen (Đan Mạch), công ty sản xuất dưỡng chất biotin phổ biến trong các sản phẩm làm đẹp và mỹ phẩm, nhấn mạnh rằng hầu hết biotin hiện nay cần đến các sản phẩm hóa dầu có nguồn gốc từ Trung Quốc.
Giải pháp thay thế của Biosyntia không chỉ mang đến sản phẩm nội địa mà còn thân thiện hơn với môi trường. “Sản phẩm của chúng tôi sẽ giảm thiểu việc sử dụng hóa chất hơn 95%, loại bỏ khoảng 40 kg chất thải nguy hại cho mỗi kg biotin được sản xuất và giảm khoảng 50% lượng khí thải CO
2”, ông nói.
Những vướng mắcCác sản phẩm lên men chính xác thường có tính bền vững cao hơn so với các sản phẩm tương tự có nguồn gốc động vật hay từ nhiên liệu hóa thạch, ít phát thải và tiết kiệm tài nguyên. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng. Tính bền vững của quá trình lên men chính xác phụ thuộc vào loại nguyên liệu dùng để nuôi vi khuẩn. Hiện nay, nhiều công ty trong lĩnh vực lên men chính xác vẫn sử dụng đường mía hoặc đường ngô làm thức ăn cho vi khuẩn, gây tốn kém và không thân thiện với môi trường. Synthesis Capital, một nhà đầu tư lớn trong lĩnh vực này, cho biết sự hạn chế về nguyên liệu bền vững là một trong những lý do kìm hãm quy mô sản xuất các sản phẩm lên men chính xác.
Trước tình trạng này, một số ít công ty đã tìm các nguồn nguyên liệu bền vững hơn cho quá trình lên men chính xác, chẳng hạn như chất thải công nghiệp thực phẩm, chất thải lâm nghiệp và khí carbon. Chẳng hạn như startup Hyfe ở Mỹ đã tìm cách tách chiết đường từ nước thải ở các cơ sở sản xuất thực phẩm, biến đổi thành thức ăn cho vi khuẩn, đồng thời giúp xử lý nước thải ở các nhà máy chế biến thực phẩm. Hyfe đã thiết lập các đơn vị xử lý nước thải tại chỗ ở cạnh các nhà máy bia hoặc nhà máy sản xuất thực phẩm đóng hộp. Tại đây, họ loại bỏ tất cả các chất hữu cơ có giá trị ra khỏi nước, sau đó trả lại nước sạch đã qua xử lý để công ty thực phẩm có thể tái sử dụng.
Một rào cản khác trên hành trình phát triển các sản phẩm lên men chính xác nằm ở khâu thương mại hóa. Dù nhận được nhiều phản ứng tích cực song việc thương mại hóa các sản phẩm từ công nghệ lên men chính xác hiện nay vẫn còn hạn chế, đặc biệt là ở khu vực châu Âu. Nguyên nhân là các sản phẩm lên men chính xác khó có thể cạnh tranh về mặt giá cả so với sản phẩm truyền thống. “Ngành công nghiệp hóa chất đã có từ lâu đời, được tối ưu hóa hơn cho việc sản xuất hàng hóa quy mô lớn, nên cạnh tranh về giá cả gần như là bất khả thi”, Everaert cho biết.
Sự hỗ trợ của chính phủ có thể góp phần khắc phục vấn đề này. “Các giải pháp nằm trong tầm tay của chúng ta”, Eric van der Meer, CEO của Công ty Dab.bio ở Hà Lan, chuyên sản xuất thiết bị lên men quy mô công nghiệp, nhận xét. “Các chính sách sáng suốt có thể mang đến hiệu quả lớn. Ví dụ quy định bắt buộc các sản phẩm phải chứa một tỉ lệ nhất định các hợp chất xanh (như các hợp chất được sản xuất lên men chính xác), qua đó, nhu cầu về các hợp chất này sẽ gia tăng, và các công ty sẽ có thêm động lực để đầu tư vào các nhà máy sản xuất”.
Bên cạnh các vướng mắc trên toàn ngành như giá cả, các công ty khởi nghiệp của châu Âu cũng phải đối mặt với những thách thức riêng. Chẳng hạn như vấn đề thử nghiệm độ an toàn của sản phẩm: “Các sản phẩm mới phải đáp ứng yêu cầu thử nghiệm trên động vật nhằm đảm bảo quy định REACH (viết tắt của Đăng ký, Đánh giá, Cấp phép và Hạn chế hóa chất) của EU. Tuy nhiên, ngành công nghiệp tiêu dùng và mỹ phẩm không muốn dùng các sản phẩm được thử nghiệm trên động vật. Trong khi đó, các phương pháp thử nghiệm thay thế vẫn chưa được Cơ quan Hóa chất châu Âu chấp nhận”, Everaert cho biết.
Quy định là một rào cản phổ biến với những công nghệ mới như lên men chính xác. “Các loại thực phẩm mới (như thực phẩm được tạo ra từ công nghệ lên men chính xác) có thể mất nhiều năm mới được chấp thuận và lưu hành ở châu Âu, lâu hơn nhiều so với quy trình tại Mỹ”, De Vries nhận xét.
“Châu Âu phải xem xét đến việc duy trì lợi thế cạnh tranh của mình”, ông nói. “Cả nguyên liệu đầu vào và năng lượng cần thiết cho quá trình lên men chính xác đều rẻ và sẵn có ở Mỹ. Chính phủ nước này cũng cam kết tăng cường năng lực sản xuất sinh học và cơ sở hạ tầng”.
Nhưng ông nói thêm, mọi thứ có thể chuyển biến tích cực ở châu Âu trong những năm tới. “Với sự gia tăng đầu tư, đặc biệt là vào công nghệ sinh học, cảm biến, năng lực tính toán và phát triển phần mềm cũng như các quy trình xử lý sau lên men, chi phí sản xuất sẽ giảm dần”, ông nói.
“Khi sản phẩm lên men chính xác có giá cả cạnh tranh hơn, chúng tôi kỳ vọng công nghệ lên men chính xác sẽ được mở rộng hơn, bên cạnh các ứng dụng hiện tại trong dược phẩm và dinh dưỡng. Với mối quan tâm đến phát triển bền vững ngày càng tăng, chúng tôi tin rằng quá trình lên men chính xác sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi cách chúng ta sản xuất thực phẩm, nguyên liệu và hóa chất”.
Nguồn: World Bio Market Insights, Sifted,
Food Business Review