Từ áp lực giảm phụ thuộc thuốc bảo vệ thực vật hóa học đến yêu cầu khai thác hiệu quả hơn 150 triệu tấn phụ phẩm nông nghiệp mỗi năm, một cách tiếp cận rộng hơn đang được đặt ra: xem chế phẩm sinh học không chỉ là nhóm sản phẩm thay thế, mà là một nền tảng công nghệ của nông nghiệp xanh và kinh tế sinh học tuần hoàn. Trong báo cáo “Thực trạng và định hướng nghiên cứu, phát triển chế phẩm sinh học phục vụ phát triển nông nghiệp xanh, kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững”, TS. Bùi Lan Anh, Viện Đào tạo và Nghiên cứu xuất sắc (IEER), Đại học Thái Nguyên, nhấn mạnh yêu cầu kết nối nguồn gen, vi sinh vật, hoạt chất tự nhiên, công nghệ nano, dữ liệu nghiên cứu với thử nghiệm đồng ruộng, chuẩn hóa và thương mại hóa. Trọng tâm không chỉ là tạo ra một chế phẩm có hiệu lực trong phòng thí nghiệm, mà là làm sao để kết quả khoa học trở thành sản phẩm ổn định, an toàn, có giá thành phù hợp và thực sự được người sản xuất sử dụng.
Nông nghiệp hiện đại đang đứng trước một nghịch lý: thuốc bảo vệ thực vật hóa học góp phần kiểm soát dịch hại và bảo vệ năng suất, nhưng sử dụng kéo dài hoặc thiếu hợp lý có thể làm gia tăng nguy cơ phơi nhiễm, ô nhiễm đất và nước, suy giảm thiên địch, dư lượng trong nông sản, kháng thuốc và chi phí phòng trừ. Theo số liệu được trích dẫn trong báo cáo, doanh số thuốc bảo vệ thực vật hóa học toàn cầu năm 2022 vào khoảng 65,6 tỷ USD, với xấp xỉ 3,9 triệu tấn hoạt chất được sử dụng. Tại Việt Nam, lượng sử dụng hằng năm được nêu ở mức khoảng 100.000-120.000 tấn sản phẩm, tương đương 40.000-50.000 tấn hoạt chất.
Trong bối cảnh đó, giải pháp sinh học không đơn thuần là thay một loại thuốc bằng một loại thuốc khác. Đó còn là bài toán an toàn thực phẩm, sức khỏe hệ sinh thái, tiêu chuẩn thị trường và năng lực cạnh tranh của nông sản. Báo cáo dẫn số liệu ResearchAndMarkets cho thấy thị trường thuốc bảo vệ thực vật sinh học năm 2022 đạt khoảng 6,4 tỷ USD và được dự báo tăng trưởng nhanh trong giai đoạn 2022-2030. Ở Việt Nam, đến năm 2023 có khoảng 450 sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật sinh học được cấp phép và ứng dụng trên nhiều nhóm cây trồng.
Cách tiếp cận của báo cáo đi xa hơn câu chuyện thuốc sinh học - thuốc hóa học. Trong nền kinh tế sinh học, nông nghiệp không chỉ tạo ra lương thực mà còn cung cấp sinh khối, nguồn gen và nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp sinh học. Việt Nam mỗi năm phát sinh hơn 150 triệu tấn phụ phẩm nông nghiệp. Nếu chỉ xem đó là chất thải, nền kinh tế phải gánh thêm chi phí xử lý và rủi ro môi trường; nhưng nếu coi là nguyên liệu thứ cấp, một dòng sinh khối có thể tiếp tục tạo ra hoạt chất sinh học, tinh dầu, chế phẩm bảo vệ thực vật, phân hữu cơ vi sinh, vật liệu hoặc năng lượng. Đây là bước chuyển từ tư duy “xử lý phụ phẩm” sang “thiết kế chuỗi giá trị tuần hoàn”.
Một điểm cần được nhìn nhận rõ là Việt Nam không bắt đầu từ con số không. Nhiều thành tựu sinh học đã đi vào thực tiễn như các chế phẩm V-Bt, NPV phòng trừ sâu hại; vi sinh vật đối kháng trong quản lý bệnh cây; các sản phẩm sinh học phòng trừ chuột; vaccine, probiotics, men vi sinh xử lý nước và đệm lót sinh học trong chăn nuôi, thủy sản. Cùng với đó, các doanh nghiệp công nghệ sinh học trong nước đã phát triển sản phẩm, tổ chức sản xuất và bước ra thị trường. Nền tảng khoa học và năng lực sản xuất đã hình thành; bài toán tiếp theo là nâng độ ổn định, khả năng mở rộng quy mô và sức cạnh tranh.
Phía sau các kết quả ấy là mạng lưới viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp, cơ quan quản lý và địa phương trải dài từ Bắc vào Nam. Khi mạng lưới này được tổ chức theo chuỗi giá trị thay vì vận hành như những mắt xích rời rạc, tri thức mới có thể đi nhanh hơn từ nghiên cứu đến công nghệ, từ công nghệ đến sản phẩm và từ sản phẩm đến thị trường.
Từ bã hạt Neem đến nano thảo mộc: một minh chứng cho chuỗi giá trị
Báo cáo đề xuất phát triển chế phẩm sinh học trên một nền công nghệ đa lớp: tài nguyên sinh học cung cấp nguồn gen, chủng vi sinh vật và nguyên liệu tự nhiên; hóa học đảm nhiệm phân lập, tinh chế, xác định cấu trúc và chuẩn hóa hoạt chất; công nghệ sinh học tối ưu chủng, lên men, enzyme và chất chuyển hóa; công nghệ vật liệu và nano cải thiện độ bền, khả năng phân tán, bám dính và kiểm soát giải phóng; dữ liệu số, trí tuệ nhân tạo và omics hỗ trợ sàng lọc, mô hình hóa và quản trị dữ liệu.
Một minh chứng cụ thể cho tư duy “một dòng sinh khối - nhiều tầng giá trị” là hướng nghiên cứu từ bã hạt Neem sau ép dầu. Thay vì xem phần bã này là phế thải, nhóm nghiên cứu của TS. Bùi Lan Anh sử dụng quy trình chiết xuất theo định hướng công nghệ xanh để thu nhận Azadirachtin - hoạt chất sinh học có giá trị trong bảo vệ thực vật. Kết quả trình bày cho thấy hàm lượng Azadirachtin trong nguyên liệu đạt 0,49 ± 0,02% (w/w), độ tinh sạch xác định bằng q¹H-NMR đạt 93,4 ± 0,8% (w/w), đồng thời cấu trúc oxirane tại C13/C28 được bảo toàn. Đây là cơ sở quan trọng để chuẩn hóa hoạt chất và phát triển công thức chế phẩm.
Từ hoạt chất thu được, hướng nghiên cứu tiếp tục ứng dụng công nghệ nano/nanoemulsion để tạo chế phẩm thảo mộc có độ phân tán và ổn định tốt hơn, tăng khả năng bám dính và đưa hoạt chất tới đối tượng đích hiệu quả hơn. Kết quả thử nghiệm của nhóm cho thấy chế phẩm có tiềm năng đạt hiệu lực cao đối với sâu hại rau, cải thiện tốc độ tác động và trong những điều kiện, thời điểm đánh giá phù hợp có thể tiệm cận đối chứng hóa học. Giá trị của hướng đi này không phải ở việc tuyên bố “xóa bỏ” thuốc hóa học ngay lập tức, mà ở khả năng từng bước giảm phụ thuộc vào hoạt chất tổng hợp và giảm nguy cơ tồn dư thuốc bảo vệ thực vật hóa học trên nông sản. Các yêu cầu về độc tính, an toàn đối với người sử dụng, sinh vật không mục tiêu, môi trường và dư lượng vẫn phải được đánh giá đầy đủ trước khi sản phẩm đi tới thương mại hóa.
Chuỗi giá trị cũng không dừng ở hoạt chất chính. Phần bã sau khai thác có thể tiếp tục được xử lý bằng vi sinh để tạo phân hữu cơ hoặc phân hữu cơ vi sinh và quay trở lại đất. Với vỏ cam, chanh, bưởi, quýt, một chuỗi khác có thể bắt đầu từ tinh dầu, tiếp tục sang chế phẩm thảo mộc, sản phẩm vệ sinh hoặc nguyên liệu sinh học thứ cấp. Tư duy tuần hoàn ở đây rất rõ: khai thác tối đa giá trị của từng đơn vị sinh khối trước khi phần còn lại trở về hệ thống canh tác.
Muốn thương mại hóa phải vượt qua “thung lũng chết”
Một trong những điểm thực tiễn nhất của báo cáo là nhận diện “thung lũng chết” giữa phòng thí nghiệm và thị trường. Một chủng vi sinh hay hoạt chất tự nhiên có thể cho kết quả tốt ở quy mô nhỏ nhưng hiệu lực thay đổi khi gặp nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, hệ vi sinh và điều kiện canh tác ngoài đồng ruộng. Một số chế phẩm sinh học còn gặp khó về tốc độ tác động, độ ổn định, thời hạn bảo quản, giá thành, quy mô sản xuất, khảo nghiệm, tiêu chuẩn hóa và đăng ký. Vì vậy, không ít ý tưởng tốt dừng lại ở mẫu thử hoặc mô hình trình diễn.
Khoảng cách này không thể giải quyết chỉ bằng yêu cầu nhà khoa học “đẩy mạnh chuyển giao”. Cần hạ tầng pilot để mở rộng quy mô; cần trạm thử nghiệm trong điều kiện sản xuất; cần dữ liệu chuẩn hóa về hiệu lực, an toàn và chất lượng; cần nguồn tài chính chấp nhận rủi ro nghiên cứu; và đặc biệt cần doanh nghiệp tham gia đủ sớm để bài toán giá thành, công nghệ sản xuất, đăng ký và thị trường được đặt ra ngay từ giai đoạn thiết kế sản phẩm.
Từ đó, báo cáo đề xuất hệ sinh thái liên kết “6 nhà”: Nhà nước - viện/trường - quỹ đầu tư - doanh nghiệp - hợp tác xã/nông dân - thị trường. Mỗi chủ thể đảm nhiệm một mắt xích khác nhau nhưng phải cùng tham gia từ sớm: Nhà nước kiến tạo chính sách và nguồn lực; các viện nghiên cứu, các trường đại học cung cấp tri thức, công nghệ và nhân lực; quỹ đầu tư chia sẻ rủi ro vốn; doanh nghiệp tổ chức sản xuất và thương mại hóa; hợp tác xã, nông dân kiểm chứng khả năng vận hành; thị trường tạo tín hiệu nhu cầu. Không một chủ thể nào có thể tự mình đưa một công nghệ sinh học từ phòng thí nghiệm ra thị trường.
Đại học vùng không chỉ là cơ sở đào tạo
Trong hệ sinh thái đó, đại học vùng không nên chỉ được nhìn như một cơ sở đào tạo. Nhờ gắn trực tiếp với điều kiện sinh thái, vùng nguyên liệu, doanh nghiệp và các bài toán phát triển địa phương, đại học vùng có thể trở thành hạt nhân khoa học - công nghệ và đổi mới sáng tạo của vùng.
Với Đại học Thái Nguyên, vai trò này đặc biệt phù hợp với vùng Trung du và miền núi phía Bắc - nơi có nguồn sinh khối, dược liệu, vi sinh vật bản địa và hệ thống cây trồng phong phú. Lợi thế nằm ở bốn nền tảng: hệ thống đa ngành; đội ngũ chuyên gia liên ngành; cơ sở nghiên cứu và công nghệ; cùng mạng lưới hợp tác với địa phương, doanh nghiệp, hợp tác xã và các tổ chức trong, ngoài nước. Sự kết hợp giữa công nghệ sinh học, hóa - dược, nông học, y - dược, kinh tế và công nghệ vật liệu cho phép một bài toán sản phẩm được tiếp cận theo chuỗi thay vì từng khâu tách rời.
“Điều quan trọng hơn năng lực sẵn có là năng lực đó được sử dụng để giải quyết bài toán nào.”
Sứ mệnh được báo cáo cô đọng trong một định hướng: “Đưa tri thức từ phòng thí nghiệm đến đồng ruộng, vùng nguyên liệu và doanh nghiệp”. Điều đó có nghĩa nghiên cứu không dừng ở công bố khoa học hay mô hình thử nghiệm, mà phải có khả năng đi tiếp thành giải pháp công nghệ, sản phẩm, mô hình sản xuất và giá trị thực tế cho vùng. Đại học không “làm thay” doanh nghiệp hay cơ quan quản lý, mà tạo điểm hội tụ để tri thức, công nghệ và nhu cầu thực tiễn gặp nhau sớm hơn.
Từ địa chỉ ứng dụng đến tầm nhìn 2045
Từ nền tảng công nghệ chung, báo cáo xác định sáu nhóm ngành hàng ưu tiên: lúa gạo, rau màu, cây ăn quả, cà phê - hồ tiêu, thủy sản và nhóm cây công nghiệp như cao su, chè, dừa, mía. Mỗi ngành hàng có tổ hợp dịch hại, điều kiện sử dụng và yêu cầu thị trường khác nhau, vì vậy không thể có một công thức sinh học dùng cho mọi đối tượng. Xác định rõ “địa chỉ ứng dụng” giúp nghiên cứu tập trung vào các bài toán thực tế về dịch hại, năng suất, chất lượng, an toàn, chi phí và yêu cầu xuất khẩu.
Lộ trình đến năm 2045 được chia thành ba giai đoạn: 2026-2030 xây nền tảng về cơ chế thử nghiệm, mạng lưới liên kết, chuyển giao công nghệ, nhân lực và dữ liệu; 2031-2035 tăng tốc thương mại hóa, mở rộng thị trường và hình thành các cụm công nghiệp sinh học; 2036-2045 hướng tới làm chủ công nghệ lõi, xây dựng thương hiệu quốc gia và nâng năng lực xuất khẩu công nghệ. Song song với đó là các kiến nghị về cơ chế quản lý linh hoạt có kiểm soát, tài chính chấp nhận rủi ro thử nghiệm, đầu tư hạ tầng pilot, đánh giá kết quả theo mức độ sẵn sàng công nghệ và khả năng tạo giá trị, đồng thời rút ngắn hợp lý quy trình khảo nghiệm - tiêu chuẩn hóa - đăng ký mà không hạ thấp yêu cầu an toàn.
Mục tiêu nâng tỷ trọng thuốc bảo vệ thực vật sinh học lên 35-40% vào năm 2030 vì thế chỉ có ý nghĩa khi được nâng đỡ bằng công nghệ, dữ liệu và hiệu quả thực tế. Chuyển đổi không thể dựa trên khẩu hiệu “giảm hóa chất”, mà phải được xây dựng trên một lộ trình có thể kiểm chứng.
Từ tiềm năng đến năng lực cạnh tranh
Nhìn từ toàn bộ báo cáo, điểm đáng chú ý không nằm ở một chế phẩm riêng lẻ, mà ở cách tổ chức lại hành trình đổi mới sáng tạo: nối phụ phẩm với tài nguyên; nối nguyên liệu với công nghệ; nối phòng thí nghiệm với đồng ruộng; nối hiệu lực sinh học với tiêu chuẩn, giá thành và thị trường; nối trường đại học với doanh nghiệp và địa phương.
Việt Nam đã có nguồn sinh khối, nguồn gen, đội ngũ khoa học, doanh nghiệp và những sản phẩm sinh học đi vào thực tiễn. Phần khó nhất là làm cho các mắt xích ấy vận hành đồng bộ. Khi đó, phụ phẩm mới thực sự trở thành tài nguyên; một hoạt chất như Azadirachtin A mới có thể đi tiếp thành công thức nano, chế phẩm và giải pháp bảo vệ cây trồng; kết quả nghiên cứu mới có cơ hội trở thành sản phẩm; và đại học vùng mới phát huy đầy đủ vai trò hạt nhân khoa học - công nghệ của địa phương. Đó cũng là con đường để chế phẩm sinh học thực sự trở thành một nền tảng của nông nghiệp xanh, kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững.
Tỉnh Sóc Trăng thuộc khu vực ĐBSCL, với đặc thù cấp nước khu vực được chia nhỏ, bao gồm nhiều trạm cấp nước riêng lẻ, công suất từ vài chục đến vài trăm m3/ngđ, nguồn nước thô đầu vào được cấp từ nguồn nước ngầm mạch sâu, chất lượng nước thô ổn định, tuy nhiên cần xử lý qua các giai đoạn tùy thuộc vào từng khu vực, đặc biệt bắt buộc trải qua giai đoạn khử trùng trước khi nước được cấp đến hộ tiêu thụ. Việc đầu tư hệ thống khử trùng bằng clo dạng khí hóa lỏng đến từng trạm cấp nước nhỏ lẻ là không hiệu quả, chi phí đầu tư ban đầu lớn, dễ dàng xảy ra sự cố nguy hại, từ đó phương án châm clo dạng hạt được nghiên cứu thực hiện. Hiện nay, chưa có nghiên cứu thực hiện phương pháp châm clo dạng hạt trực tiếp tại các trạm cấp nước, nghiên cứu được thực hiện tại trạm cấp nước Mỹ Xuyên 2, tỉnh Sóc Trăng, công suất cấp nước đạt 2.000 m3/ngđ. Mô hình thực hiện bao gồm hệ thống pha trộn clo dạng hạt, đồng hồ cơ phát xung, bơm định lượng. Dung dịch clo 2% từ hệ thống pha trộn clo dạng hạt được châm
Nghiên cứu đã sử dụng phương pháp đánh giá có sự tham gia của cộng đồng (PRA) dựa trên bốn nhóm đối tượng nam, nữ, trẻ em và người nhập cư bằng những công cụ: Bản đồ tài nguyên, sơ đồ lát cắt, phỏng vấn bán cấu trúc, đánh giá xếp hạng, lịch thời vụ. Kết quả nghiên cứu xác định các hoạt động sinh kế của người dân như: Bắt cá, bắt ong, khai thác mai dương, tràm, chăn nuôi và các tác động của nó đến vườn quốc gia (VQG). Cùng với việc xâm nhập này người dân cũng gây ra những hệ lụy tiêu cực cho VQG như cháy rừng do tàn thuốc hoặc do bắt ong, hoặc ô nhiễm môi trường do rác thải nhựa trong quá trình xâm nhập để lại. Ngoài ra, trong nghiên cứu còn sử dụng phần mềm MapInfo để xây dựng bản đồ thể hiện con đường xâm nhập và các vị trí bị người dân khai thác tài nguyên một cách thường xuyên.
Hiện nay, nền nông nghiệp đang hướng tới mục tiêu an toàn và bền vững. Do vậy, chiến lược sử dụng phân hữu cơ sinh học (PHCSH) làm từ phụ phẩm nông nghiệp (PPTT) được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau trên đồng ruộng như rơm, rạ… đã góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản đồng thời bảo vệ môi trường.
Vùng biển nước ta có điều kiện tự nhiên và TNTN thuận lợi cho phát triển KT-XH, văn hóa và môi trường; có vị trí địa chính trị đặc biệt quan trọng về QP-AN; là một thành phần rất quan trọng đối với các quá trình phát triển tự nhiên, các hoạt động sản xuất và du lịch của nhân dân từ bao đời nay. Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm biển ở Việt Nam hiện nay đang nằm ở mức báo động đỏ, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng đến sự phát triển KT-XH đất nước, đặt ra nhiều vấn đề phức tạp liên quan đến an ninh quốc gia.
Trong những năm gần đây, do tác động của tự nhiên cùng với sự bùng nổ về dân số, công nghiệp chế biến, khu chế xuất, đô thị, giao thông vận tải… đã có những tác động tiêu cực đến môi trường sống nói chung. Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các sản phẩm hóa học ngày một gia tăng làm cho môi trường đất bị ô nhiễm nặng và đang dần bị suy thoái nghiêm trọng. Đó là, việc lạm dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật hay sử dụng nước thải, chất thải (rác thải, bùn thải) chưa qua hoặc xử lý không đạt yêu cầu để tưới, làm phân bón… là những nguyên nhân chính dẫn đến ONMT đất.
