Giải pháp sinh học, được hiểu là phương thức ứng dụng các vi sinh vật, enzym và quá trình lên men tự nhiên vào sản xuất công nghiệp và nông nghiệp, đang nổi lên như một cuộc cách mạng xanh thế hệ mới. Giải pháp này cho phép thay thế các hóa chất độc hại từ nguồn gốc hóa thạch bằng các tác nhân sinh học có khả năng tự phân hủy và thân thiện với môi trường.
Đan Mạch, quốc gia tiên phong trên thế giới về chuyển đổi xanh, đã chứng minh rằng công nghệ sinh học không chỉ là công cụ bảo vệ môi trường mà còn là động lực tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ.
Việc lồng ghép các giải pháp sinh học tiên tiến vào quy trình canh tác, chăn nuôi, chế biến thực phẩm và sản xuất năng lượng tái tạo sẽ tạo bệ phóng giúp nông sản, cũng như các sản phẩm sinh học của các quốc gia gia tăng giá trị cạnh tranh trên thị trường quốc tế.
Công nghệ sinh học hướng tới bảo vệ môi trường
Được biết đến là chuyên gia hàng đầu về công nghệ sinh học ứng dụng tại Đan Mạch, Tập đoàn Novonesis là đơn vị tiên phong toàn cầu về các giải pháp sinh học.
Novonesis được hình thành từ sự hợp nhất giữa hai tập đoàn công nghệ sinh học hàng đầu là Novozymes và Chr. Hansen. Mặc dù chỉ sở hữu quy mô nhân sự khoảng 11.000 người trên toàn cầu với doanh thu đạt xấp xỉ 4 tỷ EUR, Novonesis đang tạo ra một tác động cực kỳ to lớn: mỗi ngày, công nghệ của tập đoàn hiện diện trong cuộc sống của khoảng 5 tỷ người trên tổng số 8 tỷ dân của trái đất.
“Bản chất công nghệ của chúng tôi là sử dụng những sinh vật nhỏ bé nhất trong tự nhiên như vi khuẩn bassillus và nấm mốc aspergillus, biến chúng thành những “nhà máy vi mô” sản xuất ra hàng nghìn loại enzym, protein và dưỡng chất tự nhiên. Chúng tôi tạo ra các sản phẩm sinh học nhằm thay thế hóa chất độc hại, hướng tới một thế giới xanh hơn, sạch hơn và vận hành hiệu quả hơn".
Ông Hans Ole Klingenberg
Phó Chủ tịch phụ trách Giải pháp sinh học cho sức khỏe hành tinh tại Novonesis
Ông Hans Ole Klingenberg, Phó Chủ tịch phụ trách Giải pháp sinh học cho sức khỏe hành tinh tại Novonesis, phân tích rằng nền tảng cốt lõi của giải pháp sinh học dựa trên việc khai thác các vi sinh vật được tìm thấy trực tiếp từ tự nhiên.
Bằng công nghệ lên men và các quy trình sinh học tiên tiến, vi khuẩn thuộc chi Bacillus và nấm thuộc chi Aspergillus có thể được khai thác như những “nhà máy vi mô”, tạo ra nhiều loại enzyme, protein và hợp chất có giá trị dinh dưỡng, phục vụ các lĩnh vực khác nhau của đời sống và sản xuất.
Vi khuẩn Basillus được thu thập từ các lớp đất mùn tự nhiên, trong khi chủng nấm mốc Aspergillus bắt nguồn từ các quy trình lên men truyền thống. Qua quá trình chọn lọc và tối ưu hóa bằng công nghệ kỹ thuật sinh học, các vi sinh vật này được nuôi dưỡng trong các bình lên men công nghiệp khổng lồ để tiết ra các enzym và protein có đặc tính sinh học đặc hiệu.
Điểm đặc biệt trong mô hình sản xuất của Novonesis là chu trình tuần hoàn tuyệt đối. Sau khi vi sinh vật tiết ra enzym vào dung dịch lên men, tế bào vi sinh vật sẽ được tách lọc và xử lý vô trùng.
Phần sinh khối vi sinh vật còn lại được chuyển sang các nhà máy khí sinh học để phân hủy tạo ra năng lượng sạch.
Cuối cùng, phần còn dư sau quá trình ủ khí sinh học được chế biến thành phân bón hữu cơ chất lượng cao trả lại cho các đồng ruộng. Toàn bộ lượng nước và chất thải trong quy trình sản xuất đều được cân bằng hoàn hảo, không phát thải phụ phẩm độc hại ra môi trường.
Ứng dụng giải pháp sinh học trong chuỗi giá trị nông nghiệp sạch và sản xuất công nghiệp
Trong chuỗi giá trị nông nghiệp, đất trồng sau nhiều thập kỷ canh tác cường độ cao bằng phân bón hóa học thường rơi vào tình trạng suy thoái và suy giảm hệ vi sinh vật tự nhiên.
Bằng việc bổ sung các vi sinh vật hữu ích trực tiếp vào đất hoặc xử lý hạt giống, các vi sinh vật này sẽ liên kết cộng sinh bền chặt với hệ rễ cây trồng. Vi sinh vật hỗ trợ rễ cây phát triển dài hơn, cắm sâu hơn vào lòng đất, gia tăng khả năng hấp thụ ni-tơ, phốt-pho và các vi chất dinh dưỡng.
“Đối với các cây trồng chủ lực của Việt Nam như lúa gạo, sắn hay mía đường, việc áp dụng các chế phẩm vi sinh cải tạo đất giúp gia tăng năng suất từ 3% đến 5%. Con số này nghe có vẻ nhỏ, nhưng khi nhân rộng trên hàng triệu héc-ta đất canh tác, đó là một bước đột phá khổng lồ về sản lượng và thu nhập cho người nông dân, mà không làm gia tăng lượng phân bón hóa học.”
Ông Hans Ole Klingenberg
Phó Chủ tịch phụ trách Giải pháp sinh học cho sức khỏe hành tinh tại Novonesis
Trong ngành chăn nuôi gia súc và gia cầm, việc lạm dụng kháng sinh và thức ăn công nghiệp đang gây ra nhiều hệ lụy cho môi trường và an toàn thực phẩm.
Novonesis đã đưa vào ứng dụng dòng enzym Phytase bổ sung vào thức ăn chăn nuôi lợn và gà. Trong tự nhiên, phần lớn phốt-pho trong hạt ngũ cốc bị ràng buộc dưới dạng axit phytic mà hệ tiêu hóa của động vật không thể tự hấp thụ.
Enzym Phytase đóng vai trò như một chiếc “kéo sinh học”, cắt đứt liên kết phytic để giải phóng phốt-pho và dưỡng chất cho vật nuôi. Kết quả giúp vật nuôi tăng trưởng khỏe mạnh, giảm thiểu tỷ lệ mắc bệnh, đồng thời hạn chế đáng kể lượng phốt-pho dư thừa thải ra môi trường qua đường tiêu hóa, ngăn chặn nguy cơ gây ô nhiễm cho các nguồn nước ngầm và sông hồ.
Bên cạnh nông nghiệp tươi, giải pháp sinh học đang làm thay đổi căn bản ngành công nghiệp dệt may, chất tẩy rửa và xử lý môi trường. Trong ngành dệt may, vốn là lĩnh vực xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, enzym sinh học đã thay thế hoàn toàn các hóa chất tẩy rửa và thuốc nhuộm độc hại, giúp giảm thiểu hàng triệu mét khối nước thải ô nhiễm.
Trong ngành sản xuất bột giặt sinh học, các enzym như protease có tác dụng phân hủy vết bẩn protein, lipase có tác dụng phân hủy mỡ và amylase có tác dụng phân hủy tinh bột, giúp đánh bay vết bẩn ở nhiệt độ nước thường, cắt giảm tiêu thụ năng lượng điện và thay thế các chất hóa học.
Đặc biệt, Novonesis đã đạt được bước tiến đột phá trong công nghệ xử lý rác thải nhựa PET. Hằng năm, thế giới sản xuất khoảng 90 triệu tấn nhựa PET nhưng hầu như không thể tái chế triệt để.
Ban đầu, một nhóm nghiên cứu Nhật Bản tìm ra chủng enzym cutinase (thuộc nhóm lipase) có khả năng phân hủy khoảng 2% nhựa PET trong 72 giờ. Đội ngũ chuyên gia của Novonesis đã tiếp tục nghiên cứu, cải biến cấu trúc enzym này để tạo ra quy trình đạt hiệu suất phân hủy vượt trội 98% chỉ trong 10 giờ ở nhiệt độ phòng và trong môi trường nước, mở ra khả năng tái chế nhựa PET tuần hoàn vô tận ở quy mô công nghiệp.
Công nghệ này phân cắt các chuỗi polymer nhựa thành các monomer nguyên bản, cho phép tái chế nhựa PET vô tận trong một chu trình khép kín mà không làm giảm chất lượng vật liệu.
Nhiên liệu sinh học mở ra cánh cửa mới cho tự chủ năng lượng
Chuyển dịch năng lượng không chỉ dừng lại ở điện gió hay điện mặt trời mà còn đòi hỏi giải pháp xanh hóa cho ngành giao thông vận tải.
“Việt Nam đang đẩy mạnh lộ trình sản xuất xăng sinh học E10. Việc tự chủ sản xuất ethanol sinh học từ nguồn nguyên liệu nội địa sẵn có như sắn hay ngô, giúp giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng không khí đô thị. Hoạt động sản xuất năng lượng sinh học góp phần bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia trước các khủng hoảng địa chính trị toàn cầu".
Ông Hans Ole Klingenberg
Phó Chủ tịch phụ trách Giải pháp sinh học cho sức khỏe hành tinh tại Novonesiss
Hiện nay, Novonesis là đơn vị cung cấp công nghệ enzym cốt lõi cho các nhà máy sản xuất ethanol sinh học và biodiesel trên toàn thế giới. Nhờ việc ứng dụng nhiên liệu sinh học phối trộn vào xăng dầu, mỗi năm thế giới giảm thiểu khoảng 80 triệu tấn khí thải CO2 ra khí quyển.
Về mặt kinh tế, việc phối trộn ethanol vào xăng không hề làm tăng chi phí tiêu dùng. Trong công nghệ lọc dầu, ethanol đóng vai trò thay thế các chất gia tăng chỉ số octane gốc hóa thạch vốn có giá thành đắt gấp đôi.
Do đó, nhiên liệu sinh học mang lại ba lợi ích: giá thành rẻ hơn, phát thải sạch hơn và tự chủ nguồn cung trong nước hơn. Trong tương lai, khi giao thông đường bộ dần dịch chuyển sang xe điện, công nghệ enzym sẽ tiếp tục được mở rộng để sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững cho ngành hàng không và vận tải biển đường dài, bởi hai lĩnh vực này rất khó để có thể tiếp cận được giải pháp điện hóa trong thời gian ngắn.
Hành lang chính sách hợp tác công-tư và bài học từ State of Green
Sự thành công của ngành công nghiệp sinh học Đan Mạch không thể tách rời vai trò kiến tạo thể chế của Chính phủ và mô hình hợp tác công-tư. State of Green là tổ chức kết nối các doanh nghiệp và đối tác trong lĩnh vực chuyển đổi xanh của Đan Mạch, được sở hữu bởi bốn Bộ và ba hiệp hội lớn, trong đó có Hội đồng nông nghiệp và thực phẩm Đan Mạch.
Sự chủ động tham gia của khối nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm trong State of Green bảo đảm mọi chính sách chuyển đổi xanh đều gắn liền với thực tiễn sản xuất.
Bà Simone Falcon, Trưởng phòng Báo chí tại State of Green nhấn mạnh rằng, nhờ Luật khí hậu chính thức có hiệu lực từ năm 2020, có tính ràng buộc pháp lý dài hạn, các mục tiêu cắt giảm 70% phát thải vào năm 2030 và Net Zero vào năm 2050 được duy trì xuyên suốt qua các nhiệm kỳ chính phủ.
Nền kinh tế Đan Mạch đã chứng minh tính hiệu quả vượt trội: từ năm 1990 đến năm 2024, GDP tăng trưởng 80% trong khi phát thải CO2 giảm 53% và tiêu thụ nước giảm 42%. Ngành công nghệ xanh đóng góp 8% tổng kim ngạch xuất khẩu, đạt 41 tỷ EUR và tạo ra hơn 100.000 việc làm.
State of Green được vận hành theo mô hình hợp tác công-tư với sự đồng sở hữu của 4 Bộ thuộc Chính phủ Đan Mạch (bao gồm Bộ Ngoại giao; Bộ Khí hậu, năng lượng và tiện ích; Bộ Công thương và tài chính; và Bộ Môi trường), cùng 3 hiệp hội hàng đầu là Liên đoàn công nghiệp Đan Mạch, Hội đồng nông nghiệp và thực phẩm Đan Mạch và Hiệp hội năng lượng xanh.
“Đan Mạch đã có hơn 50 năm kinh nghiệm chuyển đổi xanh với nhiều quá trình thử nghiệm và rút kinh nghiệm. Bài học cốt lõi là xây dựng mô hình hợp tác công-tư, nơi Chính phủ lắng nghe khuyến nghị từ khối tư nhân để ban hành các quy định pháp lý minh bạch, ổn định và khát vọng, tạo niềm tin cho doanh nghiệp đầu tư vào các lĩnh vực chuyển đổi xanh, trong đó có công nghệ sinh học".
Bà Simone Falcon
Trưởng phòng Báo chí, State of Green
Đánh giá về chặng đường phát triển của Việt Nam và khả năng tiếp nhận các công nghệ cao như giải pháp sinh học, cựu Đại sứ Đan Mạch Nicolai Prytz nhấn mạnh rằng chuyển đổi xanh là con đường hữu hiệu của nhiều quốc gia trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu. Điều này càng quan trọng đối với Việt Nam, vốn là một quốc gia phải chịu tác động tiêu cực rõ rệt của tình trạng này tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long và các vùng ven biển.
Giải pháp sinh học là một phương thức tư duy mới về phát triển kinh tế tuần hoàn, giúp biến phụ phẩm và rác thải thành giá trị gia tăng cao. Với nền tảng quan hệ Đối tác Chiến lược Xanh vững chắc cùng sự đồng điệu về tầm nhìn Net Zero 2050, hợp tác trong lĩnh vực giải pháp sinh học hứa hẹn sẽ trở thành điểm sáng mới, đóng góp tích cực vào sự phát triển bền vững của hai quốc gia.
Cùng chung quan điểm về tầm quan trọng của việc nâng cao nội lực quốc gia, ông John Nielsen, cựu Đại sứ Đan Mạch tại Việt Nam nhiệm kỳ 2010-2015 đã đưa ra góc nhìn sắc bén và thực tế.
Cựu Đại sứ John Nielsen nhận định Việt Nam đã có sự phát triển vượt bậc, từ một quốc gia tập trung vào lắp ráp, gia công chi phí thấp sang một nền kinh tế đầy tham vọng, hướng tới thu hút đầu tư trong các ngành công nghệ cao, bán dẫn, trí tuệ nhân tạo (AI) và chuyển đổi xanh. Để thực hiện các mục tiêu phát triển kinh tế đến năm 2030 và 2045, ông nhấn mạnh Việt Nam cần đẩy mạnh cải cách hành chính và đầu tư cho giáo dục đại học, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao để có thể làm chủ và vận hành các công nghệ hiện đại.
Chuyển đổi xanh và thích ứng với biến đổi khí hậu là hai trụ cột song hành không thể tách rời trong chiến lược phát triển bền vững toàn cầu, đặc biệt đối với các quốc gia chịu nhiều tổn thương bởi thiên tai như Việt Nam.
Trong tiến trình đó, việc ứng dụng các giải pháp sinh học nổi lên như một động lực công nghệ đột phá, tạo ra mắt xích kết nối trực tiếp giữa bảo vệ môi trường, giảm thiểu phát thải khí nhà kính và hạn chế dần tình trạng ô nhiễm.
Nhờ khả năng thay thế các hóa chất độc hại và nhiên liệu hóa thạch bằng hệ thống enzym cùng vi sinh vật tự nhiên, công nghệ sinh học giúp xử lý triệt để chất thải từ gốc trong nông nghiệp, công nghiệp chế biến và tiêu dùng, đồng thời tối ưu hóa mô hình kinh tế tuần hoàn để cắt giảm tối đa dấu chân carbon.
Bài học thực tiễn từ Đan Mạch cho thấy, sự kết hợp giữa hành lang pháp lý, mô hình hợp tác công-tư hiệu quả và việc đầu tư bài bản cho nghiên cứu và phát triển sẽ biến các giải pháp sinh học thành “vũ khí xanh” hữu hiệu, giúp các nền kinh tế vừa nâng cao năng lực tự cường trước biến đổi khí hậu, vừa bảo vệ hệ sinh thái tự nhiên và duy trì đà tăng trưởng bền vững.
(còn tiếp)
Đọc thêm:
Bài 1: Điện gió ngoài khơi và hạ tầng năng lượng tái tạo quy mô lớn
