Mặc dù nền nông nghiệp hiện đại đóng vai trò quan trọng trong việc nuôi sống dân số toàn cầu, nhưng hệ thống này dễ bị tổn thương trước những rủi ro thảm khốc trong khi các hoạt động canh tác không bền vững chắc chắn đã gây ra hậu quả cho hành tinh.

Nền nông nghiệp truyền thống chịu nhiều áp lực

Theo Juan García Martínez, giám đốc nghiên cứu tại Liên minh cung cấp lương thực cho Trái đất trong thảm họa (ALLFED), một tổ chức phi lợi nhuận được thành lập vào năm 2017, việc chuyển đổi các nguyên liệu thô không ăn được như rơm, gỗ hoặc carbon dioxide thành thực phẩm có khả năng đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và calo của dân số toàn cầu. Điều này đồng thời giúp nguồn cung thực phẩm toàn cầu phục hồi tốt hơn khi chúng ta giảm phụ thuộc của vào các nguồn tài nguyên nông nghiệp.

Mặc dù sứ mệnh chính của ALLFED là đảm bảo an ninh lương thực trong trường hợp xảy ra sự gián đoạn trên diện rộng, García Martínez nhấn mạnh rằng các hệ thống sản xuất thực phẩm phi nông nghiệp cũng hữu ích trong thực tế ngoài các kịch bản khủng hoảng. Ông cho biết chúng có thể giảm thiểu hoặc loại bỏ các rủi ro như khủng hoảng thương mại, suy thoái môi trường, thời tiết khắc nghiệt, biến đổi khí hậu, mất mùa.

Martínez nói thêm: “Chúng cũng có thể góp phần tạo nên hệ thống thực phẩm bền vững và phục hồi hơn, giảm sử dụng đất, giảm tiêu thụ nước và giảm tình trạng đánh bắt quá mức, thậm chí cung cấp thực phẩm trong những môi trường khắc nghiệt, như các sứ mệnh không gian hoặc các nỗ lực nhân đạo. Khi dân số toàn cầu tăng lên, nhu cầu về thực phẩm bền vững và bổ dưỡng cũng tăng theo — và đó là lúc các phương pháp sản xuất phi nông nghiệp, trong môi trường khép kín có thể phát huy tác dụng”.

Chuyển trọng tâm sang thực phẩm bền vững

Nếu được triển khai ở quy mô công nghiệp, các công nghệ sản xuất thực phẩm phi nông nghiệp có thể đóng vai trò là kế hoạch dự phòng đáng tin cậy trong trường hợp xảy ra các cú sốc về khí hậu, các mối đe dọa sinh học và môi trường, gián đoạn thương mại và các tình huống cực đoan như ánh sáng mặt trời đột ngột giảm do hoạt động núi lửa hoặc thảm họa nào đó.

Ví dụ, gỗ và các chất thải thực vật không ăn được có thể được chuyển thành đường, dầu mỏ và than có thể được chuyển đổi thành chất béo và protein thông qua các quy trình công nghiệp đã được thiết lập tốt như quá trình cracking bốc hơi và khí hóa.

Các cơ sở sản xuất không nhất thiết phải được xây dựng từ đầu. Để tiết kiệm thời gian và tiền bạc, các nhà máy giấy, nhà máy lọc mía và ngô, và nhà máy bia hiện có có thể được chỉnh sửa công năng để chuyển đổi sinh khối thực vật thành đường, chất béo và protein.

Các tính toán cho thấy bằng cách tái sử dụng các nhà máy bột giấy và giấy để sản xuất đường lignocellulose, có thể được đáp ứng nhu cầu đường hiện tại của thế giới trong vòng năm tháng sau thảm họa. Carbon dioxide, khí tự nhiên và hydrocarbon — các hợp chất chỉ bao gồm carbon và hydro — cũng có thể đóng vai trò trong sản xuất lương thực bền vững.

Biến không khí thành chất dinh dưỡng

Mặc dù carbon dioxide có thể là nguồn chính gây ra biến đổi khí hậu của hành tinh, nhưng nguồn tài nguyên gần như vô hạn này cũng có thể được chuyển thành protein, carbohydrate và chất béo — ba chất dinh dưỡng đa lượng mà cơ thể cần để phát triển.

García Martínez cho biết: "Ngày nay, có những công ty tiên phong sử dụng CO2 để sản xuất protein chất lượng cao hoặc chất thay thế bơ và một số công ty cũng đã sử dụng nó để sản xuất đường".

Protein được tạo ra từ quá trình lên men khí của các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men, tảo và nấm đang ngày càng được ưa chuộng. Một số công ty bắt đầu sử dụng CO2 để sản xuất các sản phẩm thay thế "protein đơn bào" chất lượng cao cho đậu nành, sữa, thịt và trứng ở quy mô nhỏ. Tương tự như vậy, các công ty khác đã tập trung vào việc sản xuất protein đơn bào từ mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh.

Các loại bột protein vi sinh này có khả năng được thêm vào bánh mì, mì ống và các sản phẩm từ thịt và sữa có nguồn gốc thực vật, hoặc được sử dụng làm chất bổ sung protein. Chỉ có điều, chi phí là một rào cản lớn.

García Martínez cho biết "Các quy trình sử dụng CO2 từ không khí hoặc từ các nhà máy làm nguyên liệu thô để sản xuất protein, chất béo và carbohydrate hiện đang gặp bất lợi về mặt chi phí do quy trình đòi hỏi nhu cầu năng lượng rất cao, nhưng điều này có thể thay đổi trong tương lai".

Singapore đã đi trước một bước trong cuộc chơi này. García Martínez cho biết: “Ở Singapore, protein làm từ CO2 đã được thương mại hóa vì họ quan tâm đến việc tăng cường tự chủ an ninh lương thực của mình và phương pháp này giúp sản xuất đủ lương thực với diện tích đất đai rất hạn chế. Nhờ vậy họ không hoàn toàn phụ thuộc vào nhập khẩu lương thực”.

Bên cạnh protein, chất béo có nguồn gốc phi nông nghiệp cũng đang được sản xuất từ ​​CO2 và hydrocarbon ở quy mô nhỏ bởi một số nhà sản xuất thực phẩm. Người ta ước tính rằng tổng hợp chất béo trong chế độ ăn uống từ hydrocarbon chỉ tạo ra khoảng một nửa lượng khí thải CO2 so với các đồn điền dầu cọ tạo ra. Điều đó giúp phương án thay thế này bền vững hơn nhiều theo quan điểm về môi trường.

Nhưng thực tế là chất béo tổng hợp có thể không bao giờ rẻ hơn dầu nông nghiệp, nên làm giảm khả năng thu hút người tiêu dùng. Bất chấp những lý do thuyết phục để đẩy nhanh sản xuất thực phẩm phi nông nghiệp, sự chấp nhận của xã hội đối với các công nghệ có thể là một trở ngại.

Thuyết phục người tiêu dùng

Các sản phẩm thay thế từ động vật và thực phẩm lên men không phải là khái niệm mới mẻ hay xa lạ. Thế nhưng, nếu được lựa chọn, một số người có thể sẽ ngần ngại sử dụng thực phẩm tổng hợp, bất kể lợi ích về mặt môi trường.

Ngoài hoài nghi về “vị ngon”, thực phẩm phi nông nghiệp mới cũng có thể gây ra những lo ngại về giá cả và đạo đức. Tại sao lại nói về đạo đức? Ngành nông nghiệp vẫn mang lại sinh kế cho nhiều người và ước tính một phần tư lực lượng lao động trên thế giới dựa vào nông nghiệp để kiếm thu nhập. Nếu quay lưng với sản phẩm nông nghiệp thì nông dân sẽ gặp khó khăn.

García Martínez tin rằng cần có cách tiếp cận cân bằng và thận trọng khi giới thiệu những loại thực phẩm này và nên thực hiện theo cách bổ trợ cho nông nghiệp. Ông nói: "Nhiều loại thực phẩm này có thể thúc đẩy đáng kể khả năng phục hồi và tính bền vững của thực phẩm. Mặc dù vậy, để đảm bảo chúng vô hại, cần có nhiều nghiên cứu hơn về tác động của chúng đối với sức khỏe, tác động kinh tế của chúng đối với người lao động nông nghiệp và tính cân bằng khi chuyển đổi từ quy trình thực phẩm truyền thống sang quy trình công nghiệp đòi hỏi ít lao động hơn”.