Đột phá chưa từng có trong ngành lương thực: Tinh bột nhân tạo không cần trồng trọt

Đây là một bước tiến vượt bật của ngành công nghệ Trung Quốc khi có thể sản xuất 1 dạng tinh bột nhân tạo có đặc tính giống đến 99% tinh bột thật. Được biết quá trình này chỉ cần sử dụng nguyên liệu là khí CO₂, H₂ và điện.

Theo thông tin trên tạp chí Science, đây là một nghiên cứu đột phá từ CAS (Học viện khoa học Trung Quốc) khi tổng hợp thành công tinh bột nhân tạo từ nhiên liệu dồi dào nhất Trái đất – CO₂. Nghiên cứu này được xem là nền tảng cho công cuộc sản xuất chất dinh dưỡng trong tương lại nếu nó được nhân rộng thành công từ quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô công nghiệp. Quy trình sản xuất này sẽ không tốn nước, phân bón và đất nông nghiệp do không yêu cầu nguyên liệu từ các loại thực vật giàu tinh bột như khoai lang, ngô, củ sẵn,…

Vấn đề về an ninh lương thực

Tinh bột được xem là nguyên liệu thô rất quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất đường, chế biến thực phẩm, đồ uống, in ấn, sản xuất thuốc, dệt may, thức ăn gia súc,…Ngành công nghiệp này hiện đang là một trong những ngành sản xuất tỷ đô khi mang về cho Trung Quốc 80 tỷ nhân dân tệ (~12,4 tỷ USD). Tuy nhiên thì các vấn đề về khủng hoảng lương thực và nóng lên toàn cầu đang đặt ra cho nhân loại nhiều thách thức. Chúng ta cần tìm đến các giải pháp bền vững hơn.
Việc chuyển CO₂ thành glucose là thách thức hàng trăm năm của nhân loại. Trong khi đó, tinh bột lại là hợp chất được tạo thành từ 1 chuỗi phân tử glucose, do đó vấn đề này còn trở nên phức tạp hơn rất nhiều lần.

>> Có thể bạn quan tâm Thịt gà nhân tạo đã được thương mại hoá tại Mỹ

Lợi ích của tinh bột nhân tạo

Được biết, quá trình tổng hợp tinh bột nhân tạo trong quy mô phòng thí nghiệm sẽ gồm 11 bước cơ bản và tương tự như quá trình ủ bia. Trong đó CO₂ sẽ chuyển hóa thành methanol rồi thông qua các qua trình phức tạp khác để chuyển thanh tinh bột.

Trong điều kiện đủ năng lượng và với công nghệ hiện tại, sản lượng tinh bột bình thường của một “lò phản ứng sinh học” kích cỡ 1m3 sẽ gần bằng sản lượng hàng năm của 0,33ha ruộng ngô ở Trung Quốc!Ma Yanhe, giám đốc Viện Sinh học Công nghiệp Thiên Tân (TIB) cùng là đồng tác giả của bài báo cáo

Theo Cai Tao, Nhà nghiên cứu chính của đề tài và cùng là phó giáo sư đang công tác tại TIB, nếu đủ chi phí để nhân rộng quy mô sản xuất lên mức công nghiệp thì quá trình này sẽ giúp giải phóng 90% đất canh tác và nguồn nước ngọt. Cùng từ đó suy ra, việc sản xuất tinh bột nhân tạo sẽ giúp giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón. Lượng tinh bột sản xuất được sẽ giúp giảm bớt gánh nặng cho vấn đề an ninh lương thực đang báo động đỏ của hành tinh.

Quy trình sản xuất tinh bột nhân tạo

Một trong những tác giả đầu tiên của nghiên cứu này cho biết, nhóm của ông đã dành 6 năm để tập trung nghiên cứu duy nhất 1 dự án là tạo ra tinh bột như thực vật hiệu quả và nhanh hơn nhiều. Theo đó, phương pháp được họ nghiên cứu là biến đổi CO₂ và khí H₂ thành methanol – CH₃OH phân tử chứa 1 nguyên tử Carbon. Sau đó sẽ tiến hành ghép các nguyên tử Carbon thành các phân tử lớn hơn và phức tạp hơn thông qua quá trình enzyme hóa.
Tinh bột tự nhiên được tạo ra bởi thực vật thông qua quá trình quang hợp, sử dụng ánh sáng mặt trời để biến đổi carbon dioxide và nước thành glucose. Tinh bột nhân tạo được tạo ra trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học phức tạp, đòi hỏi nhiều năng lượng. Hiệu suất hiện tại của phương pháp này chỉ là 2%, nghĩa là cần hơn 50 lần năng lượng để sản xuất tinh bột nhân tạo so với tinh bột tự nhiên.
Tuy nhiên thì hiện nay, với sự hỗ trợ của các siêu máy tính cùng với sự nỗ lực của các nhà khoa học Trung Quốc, họ đã giảm thiểu số lượng quy trình từ 60 còn 11. Tinh bột nhân tạo được Cai cho biết là giống hệt tinh bột tự nhiên, có các phản ứng đặc trưng của tinh bột như phản ứng giữa hồ tinh bột với dung dịch iot tạo ra màu xanh lam đặc trưng.

Tạm kết

Từ lâu, con người đã luôn đau đáu với vấn đề an ninh lương thực. Sự gia tăng dân số, biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường đang đặt ra những thách thức lớn cho ngành nông nghiệp. Trong bối cảnh đó, phát minh về tinh bột nhân tạo từ CO₂ được xem là một bước ngoặt quan trọng, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành thực phẩm.

Tinh bột nhân tạo được tạo ra từ quá trình tổng hợp hóa học, sử dụng CO₂ làm nguyên liệu chính. Phương pháp này có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống, chẳng hạn như:

• Không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, khí hậu.
• Không cần diện tích đất đai, nguồn nước lớn.
• Giảm thiểu tác động đến môi trường.

Với những ưu điểm này, tinh bột nhân tạo có thể giải quyết được nhiều vấn đề nan giải của ngành nông nghiệp. Nó giúp đảm bảo nguồn cung cấp lương thực ổn định, bền vững, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

>> Có thể bạn quan tâm Bánh hamburger đắt nhất thế giới làm từ thịt nhân tạo

Vân Thanh