Tổng hợp được tinh bột nhân tạo từ carbon dioxide, ôm mộng giảm gánh nặng cho ngành nông nghiệp

Nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã đạt được thành tựu chưa nơi nào có được.

Tạp chí Science vừa đăng tải một báo cáo khoa học mới, cho thấy đột phá chưa từng có trong ngành lương thực: Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) đã lần đầu tiên tổng hợp thành công tinh bột nhân tạo từ carbon dioxide, một thành tựu chưa viện nghiên cứu nào có được. Các nhà khoa học tin rằng nó sẽ lập tức tác động tới tương lai của ngành nông nghiệp và chế biến thực phẩm.

Ma Yanhe, giám đốc Viện Sinh học Công nghiệp Thiên Tân (TIB) và đồng tác giả báo cáo, nói với báo đài về đột phá mới. Ông mô tả một quá trình tổng hợp tinh bột gồm 11 bước, là cách thức kết dính carbon dioxide và chế ra thành phẩm cuối cùng. “Phương pháp này hứa hẹn việc tinh bột trong tương lai có thể được chế tạo từ carbon dioxide, trong một quá trình tương tự ủ bia”, nhà nghiên cứu Ma nói, đồng thời nhấn mạnh vào khả năng biến carbon dioxide thành methanol, rồi biến đổi chúng thành tinh bột.

Những bài thử trong môi trường phòng thí nghiệm cho thấy tinh bột nhân tạo hiệu quả gấp 8,5 lần tinh bột có được từ hoạt động nông nghiệp thường thấy. Trong điều kiện đủ năng lượng và với công nghệ hiện tại, sản lượng tinh bột thường niên của một “lò phản ứng sinh học” kích cỡ 1m khối sẽ tương đương sản lượng hàng năm của 0,33 héc-ta đồng ngô ở Trung Quốc.

“Phương pháp mới có thể biến quy trình sản xuất tinh bột chuyển giao từ làm nông truyền thống sang quy mô công nghiệp. Thậm chí nó còn có thể thỏa mãn nhu cầu sử dụng carbohydrate của chúng ta mà không cần tới nông nghiệp”, một nhà nghiên cứu ẩn danh khác nói với các cơ quan báo chí.

Cai Tao, tác giả chính và cũng là phó giáo sư đang công tác tại TIB, khẳng định nếu chi phí của dự án này mà ở mức thực hiện được, thì nó sẽ giải phóng 90% lượng đất đai phù hợp canh tác và nguồn nước ngọt. Giảm quy mô ngành nông nghiệp đồng nghĩa với việc hạn chế lượng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học đi vào môi trường, tinh bột nhân tạo sẽ thay ngành nông nghiệp cải thiện tình hình an ninh lương thực toàn cầu.

Tinh bột là thành tố quan trọng nhất trích xuất từ ngũ cốc, đồng thời chúng là nguyên liệu thô phục vụ ngành công nghiệp. Khủng hoảng lương thực, biến đổi khí hậu đang đặt ra những thử thách cho nhân loại, khiến chúng ta phải tìm tới những giải pháp mới.

Các chuyên gia nhận định nguồn lương thực ổn định và phương pháp tận dụng carbon dioxide sẽ là những cách chính giúp chúng ta tránh thảm họa.

Theo các nhà nghiên cứu tại TIB, phần lớn tinh bột được trích xuất từ ngô và nhiều loại cốc khác, có được nhờ phương pháp kết dính carbon dioxide thông qua quang hợp tự nhiên. Phương pháp chế tinh bột nhân tạo lại bao gồm hơn 60 phản ứng hóa học và bước xử lý phức tạp, với hiệu năng hiện tại trên lý thuyết mới là 2% sản lượng với mỗi đơn vị năng lượng đầu vào.

“Canh tác nông nghiệp cần nhiều thời gian, yêu cầu một diện tích đất rộng lớn, nhiều nước, phân bón, thuốc trừ sâu và nhiều vật liệu khác … Việc có được một hệ thống sinh học nhân tạo, có thể tổng hợp tinh bột mà không cần quang hợp, sẽ tác động mạnh mẽ tới toàn thế giới”, các chuyên gia tại CAS khẳng định.

Từ năm 2015 tới nay, nhóm nghiên cứu tại TIB đã tập trung vào phát triển công nghệ tổng hợp tinh bột và carbon dioxide. Suốt 6 năm qua, một đội ngũ trẻ, với tuổi trung bình chỉ 30, đã dẫn dắt hàng loạt nghiên cứu chuyên sâu về cách thức “cứu đói” nhân loại.

Chúng ta đã kiên nhẫn đợi lúa trổ bông, hóng cơm chín suốt cả chục ngàn năm nay. Chờ vài thế kỷ để phát triển thành công một “niêu cơm Thạch Sanh” cũng chẳng phải quá dài.