Gánh nặng môi trường và tài nguyên bị lãng quên
Tư duy truyền thống trong ngành chế biến và đóng gói nông sản thường coi chất thải là một "chi phí đau đầu" bắt buộc phải chấp nhận. Hàng tấn vỏ khoai, bùn thải và củ hư hỏng thường kết thúc vòng đời ngắn ngủi của mình bằng cách bị chở đi chôn lấp, rải thụ động ra đồng ruộng hoặc xả vào các hồ chứa xử lý. Tuy nhiên, cách tiếp cận cũ kỹ này đang dần bị xóa bỏ. Các phụ phẩm của chuỗi cung ứng khoai tây hiện được nhìn nhận với vai trò là nguyên liệu đầu vào quý giá cho nền kinh tế sinh học tuần hoàn (circular bioeconomy).
Theo ước tính của Liên hợp quốc, khoảng 1/3 lượng thực phẩm sản xuất cho con người bị thất thoát hoặc lãng phí, trong đó nhóm cây có củ và rễ chiếm tỷ lệ cao nhất. Khoai tây là một trường hợp điển hình cho thực trạng này bởi mức độ chế biến công nghiệp hóa rất cao của nó. Khác với nhiều loại rau củ tiêu thụ tươi, một phần lớn sản lượng khoai tây toàn cầu được đưa vào các nhà máy để sản xuất khoai tây chiên (fries), bim bim (chips), tinh bột hoặc sản phẩm sấy khô.
Tại đây xuất hiện một nghịch lý: nhà máy càng hiện đại, quy mô càng lớn thì lượng phụ phẩm tập trung càng khổng lồ. Một dây chuyền chế biến tiêu chuẩn thải ra lượng vỏ và mẩu vụn chiếm tỷ trọng đáng kể so với nguyên liệu đầu vào. Đó là chưa kể đến hàng nghìn mét khối nước thải chứa đầy tinh bột và chất hữu cơ.
Trước đây, khối lượng vật chất này chỉ được tận dụng làm thức ăn gia súc giá rẻ hoặc bị coi là rác. Nhưng các phân tích hóa sinh hiện đại đã chỉ ra rằng, "dấu chân chất thải" này thực chất là một kho tàng các hợp chất sinh học và năng lượng chưa được khai thác. Nếu được xử lý trong mô hình "nhà máy lọc sinh học tích hợp" (integrated biorefinery), chúng có thể tạo ra giá trị kinh tế gấp nhiều lần.
Sự "lên ngôi" của vỏ khoai tây
Các nhà khoa học đã phân loại dòng phụ phẩm này thành ba nhóm chính với những tiềm năng riêng biệt. Đầu tiên là thất thoát tại đồng ruộng với những củ khoai quá nhỏ, méo mó hoặc bị sẹo – một nguồn sinh khối khổng lồ bị bỏ lại do không đạt tiêu chuẩn thẩm mỹ siêu thị. Thứ hai là chất thải tại nhà máy (vỏ, nước chần, bã thải) – nhóm quan trọng nhất về mặt công nghiệp. Cuối cùng là rác thải thực phẩm tại hộ gia đình, tuy khó thu gom nhưng vẫn tiềm năng cho năng lượng sinh học.
Trong đó, vỏ khoai tây – thứ thường bị gọt bỏ không thương tiếc – lại đang chứng minh vị thế là phần chứa nhiều dưỡng chất "tinh túy" nhất. Các nghiên cứu khoa học khẳng định hàm lượng chất xơ trong vỏ cao hơn nhiều so với phần thịt củ, đồng thời chứa đậm đặc các hợp chất phenolic và chất chống oxy hóa.
Nhận thấy tiềm năng này, các nhà khoa học thực phẩm đang phát triển những ứng dụng đột phá để đưa vỏ khoai trở lại chuỗi cung ứng thực phẩm:
- Chất xơ thực phẩm thế hệ mới: Vỏ khoai tây sấy khô và nghiền mịn đang được chuyển hóa thành các thành phần chất xơ cao cấp. Chúng được bổ sung vào bánh nướng và các sản phẩm giả thịt (meat analogues) nhằm cải thiện kết cấu và khả năng giữ nước. Khi mà người tiêu dùng ngày càng e ngại danh sách thành phần hóa học dài dằng dặc, bột vỏ khoai tây là giải pháp tự nhiên hoàn hảo.
- Chất bảo quản tự nhiên: Xu hướng "nhãn sạch" (clean label) đang thúc đẩy việc sử dụng chiết xuất từ vỏ khoai tây để thay thế hóa chất tổng hợp, giúp làm chậm quá trình oxy hóa dầu mỡ trong thực phẩm.
- Bột chức năng: Việc phối trộn vỏ và bã khoai tây tạo ra các loại bột thay thế một phần bột mì hoặc bột ngô, vừa giảm chi phí nguyên liệu, vừa bổ sung vi chất dinh dưỡng cho sản phẩm.
Từ năng lượng sạch đến nhựa sinh học
Bên cạnh ứng dụng thực phẩm, một cuộc cách mạng khác đang diễn ra trong lĩnh vực năng lượng và vật liệu. Nguồn tài nguyên bị lãng phí lớn nhất tại các nhà máy chính là "dịch khoai tây" – nước thải từ khâu cắt và chần chứa đầy tinh bột, đường và protein hòa tan. Đối với kỹ sư môi trường, đây là "ác mộng" do chi phí xử lý cao. Nhưng với công nghệ phân hủy kỵ khí (anaerobic digestion) hiện đại, đây là nhiên liệu tuyệt vời để sản xuất khí sinh học (biogas).
Nhiều nhà máy lớn trên thế giới đã bắt đầu tự chủ năng lượng bằng cách dùng chính rác thải trong quá trình sản xuất của mình để chạy lò hơi hoặc phát điện. Phần bã còn lại sau quá trình này (digestate) trở thành phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, trả lại cho đất những gì cây khoai tây đã lấy đi, khép kín một vòng tuần hoàn hoàn hảo.
Tuy nhiên, ứng dụng thú vị và mang tính tương lai nhất nằm ở lĩnh vực vật liệu mới, đó là nhựa sinh học. Thông qua quá trình lên men, chất thải khoai tây giàu tinh bột có thể chuyển hóa thành Axit Lactic – nền tảng sản xuất nhựa phân hủy sinh học PLA (Polylactic Acid), hoặc các axit béo bay hơi (VFAs) để tổng hợp nhựa PHA.
Hãy hình dung một tương lai không xa, khi bạn mua một túi khoai tây chiên, chiếc túi đựng đó được làm từ chính vỏ của những củ khoai bên trong. Đây không phải là viễn tưởng. Các màng phim làm từ tinh bột vỏ khoai tây đang được phát triển với khả năng tự phân hủy, thay thế nhựa dùng một lần. Thậm chí, các hợp chất chống oxy hóa từ vỏ còn được tích hợp vào bao bì thông minh, giúp phát tín hiệu khi thực phẩm hỏng hoặc kéo dài thời gian bảo quản.
Trong thập kỷ tới, chúng ta kỳ vọng sự ra đời của các "trung tâm kinh tế khoai tây tuần hoàn". Tại đó, nhà máy chế biến đóng vai trò là trái tim của hệ thống: nước thải biến thành điện năng, bã thải quay lại đồng ruộng làm phân bón, và vỏ khoai trở thành nguyên liệu cho dược phẩm, bao bì. Sự chuyển dịch này không chỉ giúp giảm phát thải carbon, tuân thủ quy định môi trường mà còn tạo ra dòng doanh thu mới, giúp ngành nông nghiệp bền vững hơn trước biến động thị trường.
