Các startup nông nghiệp hướng đến sản xuất dầu vi sinh thay thế dầu cọ

Tom Jeffries và Tom Kelleher gặp nhau lần đầu vào những năm 1970, tại Đại học Rutgers, khi họ đang nghiên cứu về các vi sinh vật hữu ích trong công nghiệp. Jeffries khi ấy phụ trách một chương trình về hệ gene nấm men tại Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ; còn Kelleher đã dành nhiều thập kỷ trong lĩnh vực y sinh, ông nghiên cứu về những chất được sản xuất bởi các vi sinh vật biến đổi gene trong các thùng lên men khổng lồ. Năm 2007, cả hai quyết định kết hợp với nhau để xây dựng một công ty do Quỹ Khoa học Quốc gia tài trợ. Công ty khởi nghiệp mang tên Xylome, có trụ sở tại Wisconsin, hướng đến tìm ra các phương pháp sản xuất nhiên liệu carbon thấp bằng cách cung cấp chất thải nông nghiệp cho nấm men.

Tuy nhiên, tình cờ vài năm sau đó, Jeffries và Kelleher đã chuyển hướng kinh doanh của mình sang một vấn đề môi trường mang tính toàn cầu khác: dầu cọ.

Dầu cọ là loại dầu thực vật giá rẻ được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Quá trình sản xuất dầu cọ là nguyên nhân chính dẫn đến nạn phá rừng và suy giảm đa dạng sinh học ở các vùng nhiệt đới. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp dầu cọ thường gắn liền với tình trạng bóc lột sức lao động, điều này khiến các nhà khoa học luôn phải “trăn trở” để tìm kiếm những lựa chọn dầu thực vật khác bền vững hơn. Ngày nay, thế giới tiêu thụ gần 70 triệu tấn dầu cọ mỗi năm, làm nguyên liệu cho mọi thứ, từ kem đánh răng, sữa yến mạch đến dầu diesel sinh học và chất giặt tẩy. Nhu cầu tiêu thụ dầu cọ dự kiến ​​sẽ tăng hơn gấp đôi vào năm 2050.

Theo báo cáo năm 2018 của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế, tuy sản xuất dầu cọ chỉ chiếm gần 1% nguyên nhân gây ra nạn phá rừng trên toàn cầu, nhưng nó lại là nguyên nhân chính dẫn đến nạn phá rừng ở vùng nhiệt đới. Ví dụ, ở Borneo, việc trồng cọ lấy dầu đã chiếm hơn một nửa số vụ phá rừng trong hai thập kỷ qua. Nhu cầu trong tương lai có thể khiến nạn phá rừng trở nên nghiêm trọng hơn. Báo cáo tương tự cũng chỉ ra rằng nghề trồng cọ lấy dầu có thể đe dọa đến một lượng lớn các điểm nóng đa dạng sinh học, cụ thể là ảnh hưởng đến hơn 40% các loài chim, động vật có vú và lưỡng cư nằm trong danh sách cần bảo tồn. Đáng chú ý, than bùn giàu carbon tích tụ bên dưới các khu rừng nguyên sinh đều bị rút cạn, và cây cối bị đốt cháy để lấy đất trồng.

Nhận thức được những tác động này, các nhà cung cấp đã tìm cách tăng cường giám sát quy trình sản xuất dầu cọ để đảm bảo cây trồng không được canh tác ở khu vực đa dạng sinh học cao hoặc đất carbon giàu. Janice Lee, một nhà khoa học môi trường chuyên nghiên cứu về dầu cọ tại Đại học Công nghệ Nanyang ở Singapore, cho biết việc cấp giấy chứng nhận chuỗi cung ứng dầu cọ bền vững cũng không hiệu quả. Rất khó để kiểm tra và cấp giấy cho những người nông dân trồng nhỏ lẻ - những người sản xuất phần lớn sản lượng dầu cọ của một số vùng.

Song những lựa chọn thay thế khác cũng chẳng khá hơn dầu cọ là bao, chúng cũng dẫn đến những tác động tiêu cực tương tự. Các loại dầu nhiệt đới khác - như dầu dừa - có sản lượng thấp hơn dầu cọ và sẽ gây ra tác động lớn hơn nếu được trồng trên cùng quy mô. Các loại dầu như đậu nành hoặc dầu ngô thì có thể trồng được bên ngoài các vùng nhiệt đới đa dạng sinh học, nhưng nó cần phải trải qua các bước chế biến bổ sung nếu muốn thay thế dầu cọ trong nhiều ứng dụng. Quá trình chế biến đó rất tốn kém và nó tạo ra chất béo chuyển hóa - chất đã bị FDA cấm ở Hoa Kỳ vào năm 2015.

Tuy nhiên, với những tiến bộ trong kỹ thuật sinh học và sự quan tâm của mọi người dành cho môi trường, một số công ty như Xylome đã phát triển dầu từ vi sinh vật - mà họ cho rằng sẽ là một giải pháp tiềm năng thay thế cho dầu cọ.

Chẳng hạn, vào năm ngoái, công ty khởi nghiệp C16 Biosciences đã mở một phòng thí nghiệm mới ở Manhattan để phát triển một giải pháp sử dụng vi sinh vật để sản xuất các chất thay thế bền vững cho dầu cọ. Họ đã nhận được khoản tài trợ 20 triệu USD từ quỹ đầu tư giải pháp khí hậu Breakthrough Energy Ventures của Bill Gates. Kiverdi, một công ty khởi nghiệp khác có trụ sở tại California cũng đang nghiên cứu để sản xuất dầu nấm men bằng cách sử dụng carbon thu được từ khí quyển, và một nhóm các nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Bath thì đang nghiên cứu nhân rộng chủng nấm men sinh dầu của riêng mình. Không để bị tụt lại phía sau, gần đây Xylome đã gửi những lô dầu thay thế dầu cọ đầu tiên - được gọi là “Yoil” - cho một số nhà cung cấp dầu cọ lớn lẫn Cục quản lý thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) để thử nghiệm.

Khó có thể thay thế hoàn toàn dầu cọ

Chúng ta chưa thể biết được liệu ngành công nghệ sinh học mới nổi này có thể làm được gì hay không, nhưng chí ít thì loại dầu vi sinh này cũng có thể giúp kiềm chế sự phát triển của dầu cọ, vốn đang đe doạ những khu vực đa dạng sinh học dọc biên giới Nam Á, Đông Nam Á, châu Phi và Trung Mỹ. Ông Kelleher, hiện là Giám đốc điều hành của Xylome, cho rằng nếu dầu nấm men có thể hạ xuống mức giá đủ thấp để cạnh tranh với dầu cọ, thì “điều đó sẽ tạo ra sự thay đổi lớn”.

Trong cuộc gọi qua Zoom với phóng viên, Kelleher đã khoe bức ảnh chủng nấm men độc quyền của Xylome, được phát triển từ một chủng nấm sinh dầu có tên là Lipomyces starkeyi. Qua kính hiển vi, nấm men giống như bọt xà phòng rửa bát. “Cậu đang nhìn vào loại nấm men bị đập vỡ theo đúng nghĩa đen”, ông mô tả. “Lượng dầu được tạo ra trong các loại nấm men này khiến thành bên ngoài của chúng bị nghiền nát.” Chủng bị biến đổi gene có khả năng sản sinh một lượng lipid rất lớn.

Vào năm 2013, Jeffries, hiện là chủ tịch của Xylome, nhận thấy nhờ sự pha trộn đặc biệt giữa chất béo bão hòa và không bão hòa, loại dầu mà chủng nấm này sinh ra rất giống với dầu cọ. Hỗn hợp này tồn tại ở thể rắn trong nhiệt độ phòng và hoá lỏng ở nhiệt độ cơ thể — hoàn hảo để làm lớp phủ sô cô la, xà phòng và mỹ phẩm. Nếu phù hợp, loại dầu này có thể được sử dụng làm nhiên liệu, dung môi, chất bôi trơn và làm nguyên liệu trong nhiều sản phẩm khác.

Kelleher và Jeffries quyết định quảng cáo nấm men của mình như một giải pháp thay thế tốt hơn. Các vi sinh vật trong phòng thí nghiệm của họ tạo ra một loại dầu có thành phần lipid gần giống với dầu cọ. Có thể nuôi nấm men bằng ngô hoặc mía hoặc các phụ phẩm nông nghiệp như vỏ ngô và thân lúa mì - điều này giúp giảm thiểu đáng kể chi phí sản xuất. Chúng ta có thể sản xuất dầu vi sinh ở bất cứ đâu, mà không cần phải phá rừng.

Cái khó ở đây là làm thế nào để hạ giá thành dầu chiết xuất từ nấm men xuống đủ để cạnh tranh với dầu cọ thông thường - các nhóm nghiên cứu đang gấp rút giải bài toán này. Trong phòng thí nghiệm của mình, C16 Biosciences đang tối ưu hóa các điều kiện để giữ cho các chủng nấm men biến đổi gene của mình luôn “khỏe mạnh”. Christopher Chuck, một kỹ sư hóa học thuộc nhóm Đại học Bath, cũng đang nghiên cứu để tạo ra các chủng nấm men năng suất hơn, nhưng thay vì sửa đổi vi khuẩn bằng các công cụ chỉnh sửa gene, nhóm của ông dựa vào một quá trình tiến hóa có định hướng, thúc đẩy chúng sản xuất nhiều dầu hơn từ các nguyên liệu thô rẻ hơn.

Jeffrey Linger, nhà kỹ thuật sinh học tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, nhận xét rằng việc phát triển các giải pháp dầu vi sinh thay thế dầu cọ như vậy là nỗ lực đáng khích lệ, mặc dù ông cho rằng các công ty này vẫn còn một con đường khó khăn phía trước để phát triển các chủng nấm men có thể sản sinh dầu ở quy mô lớn với giá thành phải chăng.

Bản thân Christopher Chuck và các đồng nghiệp của mình cũng thừa nhận rằng, ngay cả trong kịch bản lý tưởng nhất, dầu vi sinh vẫn sẽ đắt hơn dầu cọ thông thường khoảng bốn lần. Tuy nhiên, nếu người tiêu dùng có ý thức về môi trường sẵn sàng chấp nhận mức giá cao hơn để mua các sản phẩm không chứa dầu cọ, có thể họ sẽ rút hầu bao.

Theo Sara Cowling, người phát ngôn của Hội nghị bàn tròn về Dầu cọ bền vững, điều quan trọng nhất cần làm đó là phải hạn chế các tác động tiêu cực của việc sản xuất dầu cọ. “Quan điểm của chúng tôi vẫn là dầu cọ có thể - và cần - được sản xuất bền vững.” Diana Chalil, người sáng lập Hiệp hội Nghiên cứu Dầu cọ quy mô nhỏ ở Indonesia, bổ sung thêm rằng chúng ta có thể ngăn chặn nạn phá rừng trong tương lai bằng cách giúp những người trồng cọ quy mô nhỏ tăng sản lượng dầu cọ hiện có của họ.

Thật vậy, rất khó để dầu vi sinh có thể thay thế được 70 triệu tấn dầu cọ được sản xuất mỗi năm. Các công ty khởi nghiệp về dầu vi sinh trước mắt chỉ có thể thay thế dầu cọ trong các sản phẩm đắt tiền, chẳng hạn như mỹ phẩm - đó là chiến lược mà các công ty như C16 Biosciences và Xylome đang theo đuổi.

“Tôi không nghĩ rằng chúng tôi có thể làm gián đoạn toàn bộ chuỗi cung ứng dầu cọ hiện tại”, Kelleher nhận định. “Chúng tôi chỉ đại diện cho một giải pháp thay thế có thể giúp giảm thiểu phần nào những tác động tiêu cực lên môi trường và xã hội”.