Sản xuất protein từ năng lượng mặt trời: Giải pháp mới cho an ninh lương thực
Với việc sử dụng các tấm pin mặt trời để sản xuất protein vi sinh vật giúp tạo ra các sản phẩm giàu chất dinh dưỡng, đồng thời thân thiện với môi trường hơn so với trồng cây nông nghiệp thông thường.
An ninh lương thực đang là một vấn đề quan trọng đối với nhân loại trong nhiều thập kỷ tới. Với dân số toàn cầu ngày càng tăng, ước tính khoảng 800 triệu người hiện nay đang phải đối mặt với những thách thức ngày càng lớn về lương thực. Hơn nữa, khí thải từ sản xuất thực phẩm và chăn nuôi cũng là một vấn đề lớn cần giải quyết để hạn chế khủng hoảng khí hậu.
Mới đây, nhóm nghiên cứu quốc tế tại Đại học Göttingen, do Dorian Leger làm tác giả chính sử dụng các tấm pin mặt trời để sản xuất protein vi sinh vật. Nó không chỉ tạo ra các sản phẩm giàu protein mà còn chứa nhiều chất dinh dưỡng, đồng thời thân thiện với môi trường hơn so với trồng cây nông nghiệp thông thường. Phương pháp này sử dụng năng lượng mặt trời, đất đai, chất dinh dưỡng và carbon dioxide từ không khí.
Theo đó, vi sinh vật này được nuôi trong các thùng phản ứng sinh học và được chế biến thành bột protein khô sau đó. Các nhà khoa học cho biết, quy trình này sử dụng đất, nước và phân bón một cách hiệu quả hơn so với nông nghiệp truyền thống, và có thể được triển khai ở bất cứ nơi đâu, không chỉ ở những quốc gia có nhiều nắng hay đất màu mỡ.
Bên cạnh đó, với việc sử dụng mô phỏng máy tính lấy trực tiếp từ các kết quả trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã lập mô hình các cơ sở sản xuất thực phẩm vi sinh quy mô lớn. Mô hình này sử dụng năng lượng mặt trời, không khí, nước và chất dinh dưỡng để phát triển vi sinh vật cần thiết. Sinh khối giàu protein được thu hoạch và chế biến. Bột thu được, có thể được sử dụng làm thức ăn cho con người và cả động vật.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với mỗi kilogam protein được tạo ra, các vi sinh vật sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bằng khoảng 10% so với diện tích đất trồng, ngay cả với loại cây hiệu quả nhất như đậu tương.
Ngay cả ở những vùng khí hậu ít nắng, thực phẩm vi sinh sử dụng năng lượng mặt trời có sản lượng cao hơn nhiều so với các loại cây trồng chủ lực, đồng thời giảm thiểu việc sử dụng nước và phân bón. Ngoài ra, hoạt động sản xuất này còn có thể được áp dụng ở những vùng không thích hợp cho sản xuất nông nghiệp, chẳng hạn như trên sa mạc.
Ước tính, quy trình phát triển vi sinh vật từ năng lượng mặt trời có thể tạo ra 15 tấn protein từ mỗi ha trong 1 năm, đủ để nuôi 520 người. Trong khi đó, 1 ha đậu nành chỉ có thể tạo ra 1,1 tấn protein, chỉ cung cấp đủ cho 40 người. Ngay cả ở những quốc gia có mức độ ánh sáng mặt trời tương đối thấp như Anh, sản lượng protein vi sinh vật từ mỗi ha lớn hơn ít nhất 5 lần so với thực vật.
Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng, protein từ các loại vi sinh cho thấy tác dụng có lợi khi làm thức ăn cho gia súc và hiện đã được sản xuất với quy mô lớn ở châu Âu. "Protein vi sinh vật này cũng sẽ có lợi như một chất bổ sung cho chế độ ăn uống, vì nó cung cấp nguồn protein chất lượng cao, bao gồm tất cả axit amin thiết yếu, cũng như vitamin và khoáng chất", ông Dorian Leger nhấn mạnh.
Khoảng 30 - 40% diện tích đất toàn cầu hiện được sử dụng để làm nông nghiệp, nhưng cứ 10 người thì có một người thiếu lương thực. "Việc tích hợp nuôi cấy vi sinh giàu chất dinh dưỡng với các hệ thống năng lượng tái tạo, có tiềm năng cho sản lượng nhiều hơn mà tài nguyên sử dụng ít hơn", Leger cho hay.
Có thể thấy, phương pháp này sẽ góp phần giải phóng lượng lớn đất nông nghiệp trên toàn thế giới. Ngoài ra, bảo vệ các hệ sinh thái tự nhiên, đóng góp có giá trị vào việc bảo tồn và phát triển bền vững, đồng thời thúc đẩy an ninh lương thực toàn cầu.
Lan Anh (T/h)
