Quên đi những cánh đồng và trang trại, bởi tương lai của protein có thể nằm gọn trong những nhà máy, được tạo ra trực tiếp từ không khí. Đây không còn là một ý tưởng viễn tưởng, mà là một thực tế khoa học vừa được các nhà nghiên cứu Đức chứng minh. Mô hình này không chỉ là một ý tưởng trên giấy mà còn là một bài toán kinh doanh.
Hành trình biến khí trời thành dưỡng chất
Hành trình kỳ diệu này diễn ra qua hai bước chính, dựa trên sự hợp tác của hai loài vi sinh vật.
Đầu tiên, vi khuẩn Thermoanaerobacter kivui đảm nhiệm một nhiệm vụ lạ thường trong môi trường không có oxy. Chúng dùng khí hydro để "ăn" khí CO₂, rồi chuyển hóa thành axit axetic, đồng thời tự tổng hợp luôn vitamin B9 cần thiết.
Khi giai đoạn một kết thúc, một "người thợ" quen thuộc hơn sẽ vào cuộc. Đó là men bia Saccharomyces cerevisiae. Trong môi trường có oxy, loài men này dùng chính axit axetic do vi khuẩn tạo ra làm thức ăn để sinh trưởng và tạo ra protein. Cứ như thế, một vòng quay khép kín đã biến những nguyên liệu vô cơ đơn giản thành nguồn dưỡng chất quý giá cho con người.
Bài toán kinh tế và quy mô công nghiệp
Nhưng một quy trình tinh vi như vậy liệu có thể bước ra khỏi phòng thí nghiệm? Các mô phỏng công nghiệp cho thấy một nhà máy với lò phản ứng 1.750 m3 hoàn toàn có thể vận hành ổn định. Mỗi năm, một cơ sở như vậy đủ sức sản xuất 12,9 nghìn tấn men, chứa 5,6 nghìn tấn protein và 813 kilôgam vitamin B9 – một sản lượng đủ cung cấp cho 5,6 triệu người.
Những con số này dẫn đến một kết luận tài chính đầy sức nặng: dự án có thể hoàn vốn chỉ sau 5 năm.
Tuy nhiên, đằng sau những con số lạc quan này là một thách thức cốt lõi không nằm ở vi sinh vật, mà ở nguồn năng lượng. Giá điện và hiệu suất của quá trình điện phân hydro sẽ quyết định giá thành cuối cùng của sản phẩm. Nhóm nghiên cứu cho rằng, trong điều kiện tối ưu, giá thành có thể giảm xuống còn 4,53 đô la Mỹ mỗi kilôgam.
Ngay cả trong một kịch bản tham vọng hơn, là sản xuất protein tinh khiết để đáp ứng toàn bộ nhu cầu của con người, dự án vẫn có thể thu hồi vốn trong vòng 7 năm với mức giá bán kỳ vọng là 20 đô la Mỹ mỗi kilôgam.
Ý nghĩa của công nghệ đối với an ninh lương thực
Ý nghĩa của công nghệ này còn vượt xa những tính toán về kinh tế. Nó có thể là một lời giải cho bài toán an ninh lương thực toàn cầu, khi mà Liên Hợp Quốc đã ghi nhận có tới 733 triệu người bị suy dinh dưỡng vào năm 2023.
Với chi phí sản xuất đã gần chạm tới mức của các nguồn đạm từ thực vật hay từ sữa, protein vi sinh vật hoàn toàn có khả năng thâm nhập vào thị trường đại chúng. Điều này mở ra hy vọng giải quyết tình trạng thiếu hụt protein đang ngày càng nghiêm trọng tại các quốc gia thu nhập thấp.
Dĩ nhiên, con đường phía trước vẫn còn những trở ngại, đặc biệt là việc phải cải thiện hơn nữa hiệu suất của quá trình sản xuất hydro. Nhưng triển vọng thương mại của công nghệ này đã là một điều không thể phủ nhận.
Nông nghiệp và chăn nuôi truyền thống vốn tiêu tốn rất nhiều tài nguyên đất, nước và tạo ra lượng khí thải khổng lồ. Việc sản xuất protein từ CO₂ mang lại một lợi thế kép: vừa có khả năng định hình lại chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu, vừa góp phần giảm thiểu đáng kể dấu chân carbon của ngành công nghiệp thực phẩm.
Đó là một lời hứa hẹn, dù còn ở những bước đầu, về một tương lai mà chúng ta thực sự tạo ra thức ăn từ không khí.
