Tận dụng rác thực phẩm - sứ mệnh mới của công nghệ sinh học

Đã đạt những thành tựu rực rỡ trong việc gia tăng hiệu quả của chuỗi sản xuất lương thực, thực phẩm, ngành công nghệ sinh học thế giới mấy năm gần đây đang hướng đến một mắt xích nằm sau chuỗi này: Xử lý rác thực phẩm để tận dụng nó như một nguồn tài nguyên quý giá.

1/3 lượng thực phẩm trở thành rác

Vài năm trở lại đây, vấn đề lãng phí thực phẩm nổi lên như một nguyên nhân quan trọng gây thất thoát tài nguyên, tác động xấu đến môi trường và gia tăng bất bình đẳng. Theo Tổ chức Nông - Lương Liên Hợp Quốc (FAO), mỗi năm loài người lãng phí khoảng 1,3 tỷ tấn thực phẩm, tương đương 1/3 lượng sản xuất ra trên toàn thế giới.

Dân số thế giới tăng nhanh làm tăng nhu cầu thực phẩm, kéo theo sự phình to của công nghiệp chế biến và quá trình chế biến tạo ra lượng rác thải lớn. Đây là một cấu phần quan trọng trong tỷ trọng lãng phí thực phẩm.

Rác thải - nguồn tài nguyên chưa được tận dụng đúng mức. (Ảnh: Pinterest).

Với hàm lượng dinh dưỡng cao, rác thải thực phẩm dễ thối rữa khi tích tụ số lượng lớn, trở thành nơi sinh sôi, tập trung của nhiều loại sinh vật gây bệnh. Điều này gây ra các vấn đề nghiêm trọng không dễ giải quyết về môi trường.

Hiện việc xây dựng các chiến lược quản lý, xử lý và hủy bỏ chất thải của các quốc gia vẫn đang tiến triển khá chậm chạp. Do đó, xử lý rác thải thực phẩm nổi lên như một vấn đề cần được khoa học ưu tiên.

Nguồn nguyên liệu truyền thống

Năm 2010, một báo cáo do Liên minh châu Âu (EU) công bố đã ước tính, mỗi năm có tới gần 90 triệu tấn rác thực phẩm được thải ra từ các công đoạn của ngành công nghiệp chế biến trên toàn thế giới. Rác thải thực phẩm xuất phát từ nhiều công đoạn trong chuỗi cung ứng: Đóng gói và lưu trữ sau sản xuất, sản xuất, bán buôn, bán lẻ và tiêu thụ.

Trong quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm, chất thải thường phát sinh từ các công đoạn bóc gọt, rửa, luộc, cắt và từ các sản phẩm phụ như bã ép. Đối với các loại rác thải phát sinh từ hoạt động chế biến thực phẩm có nguồn gốc động vật, rủi ro về vệ sinh thường lớn hơn nhiều. Do đó, phần lớn các nỗ lực hiện được tập trung vào xử lý loại rác này.

Cá, thịt gia súc và gia cầm là những nguồn sản sinh rác thải thực phẩm có nguồn gốc động vật lớn nhất. Loại rác này có hàm lượng protein rất cao nên không thể thải bỏ trực tiếp ra môi trường mà chưa qua xử lý.

Rác thải thực vật bắt nguồn từ ngũ cốc, hoa quả và rau.

Nguồn chất thải động vật lớn nhất đến từ các lò mổ gia súc với những phế phẩm không bán được cho người tiêu dùng như nội tạng và sinh khối nhầy. Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sữa cũng như các sản phẩm từ sữa cũng tạo ra nhiều rác thải, phổ biến nhất là nước whey từ bơ. Chúng vẫn đang được sử dụng để sản xuất các chất trích xuất protein và saccharides.

Rác thải thực vật bắt nguồn từ ngũ cốc, hoa quả và rau. Hiện chất thải từ chế biến gạo, mì và ngô vẫn là những nguồn chính để sản xuất nhiên liệu sinh học, bởi đây là nguồn lương thực chủ chốt tại nhiều quốc gia. Quá trình sản xuất lúa gạo mỗi năm cung cấp 730 triệu tấn rơm cho gia súc, đủ để sản xuất đến 205 tỷ lít ethanol. Rơm rạ có hàm lượng cellulose và hemicellulose lớn, có thể dễ dàng chuyển hóa thành ethanol qua phân giải.

Quá trình sản xuất lúa mì với tổng sản lượng toàn cầu đạt 682 triệu tấn vào năm 2009 cũng tạo ra các sản phẩm phụ như vỏ trấu - nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất ethanol.

Tăng mạnh giá trị gia tăng

Việc ứng dụng công nghệ để tạo thêm giá trị gia tăng từ rác thực phẩm là một bước tích cực để cải thiện bức tranh hiệu quả sử dụng thực phẩm và bảo vệ môi trường. Tinh chế sinh học (biorefinery) là một khái niệm mới tương tự lọc hóa dầu trước đây.

Chất thải thực phẩm là nguồn nguyên liệu đầu vào rất tốt cho việc sản xuất năng lượng tái tạo.

Theo đó, tất cả các cấu phần của nguyên liệu thô đều được chuyển hóa thành sản phẩm có giá trị thương mại như nhiên liệu sinh học, enzyme, dầu, các chế phẩm hỗ trợ dinh dưỡng.

Chất thải thực phẩm là nguồn nguyên liệu đầu vào rất tốt cho việc sản xuất năng lượng tái tạo bởi thành phần giàu cellulose và lignin (trừ chất thải có nguồn gốc động vật). Nhiều nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, việc chế tạo các hóa chất từ chất thải sinh khối tạo ra lợi nhuận nhiều gấp 3 lần so với con đường chế tạo nhiên liệu sinh học.

Trong bối cảnh đó, nếu các quy định và chính sách quản lý chất thải tập trung vào việc khuyến khích nâng cao giá trị của chất thải trong công nghiệp thực phẩm và các công nghệ liên quan, chúng ta có thể kỳ vọng có nhiều đột phá mới trong lĩnh vực này.