Theo số liệu thống kê, tổng sản lượng thủy sản của Việt Nam đạt khoảng 7 triệu tấn/năm, trong đó phụ phẩm chiếm khoảng 15-20%. Tuy nhiên nguồn phế phẩm này chưa được tái sử dụng nhiều mà một lượng lớn đã thải ra môi trường gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Chính vì vậy TS Nguyễn Thị Đà cùng các cộng sự tại Viện Công nghệ sinh học đã nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học tái tổ hợp sinh tổng hợp Bioplastic từ phụ phẩm chế biến thủy sản”, mở ra hướng đi đầy triển vọng cho việc tận dụng phụ phẩm cá tra.

Công trình tập trung tạo ra chế phẩm sinh học tái tổ hợp có khả năng sinh tổng hợp nhựa sinh học (bioplastic), góp phần biến nguồn phế thải dồi dào của ngành cá tra thành nguyên liệu giá trị cao và thân thiện môi trường.

Theo nghiên cứu, .ỗi năm, phụ phẩm cá tra từ khâu chế biến như đầu, xương, da và nội tạng chiếm tới 60 - 70% khối lượng nguyên liệu, gây áp lực lớn lên việc xử lý chất thải. Với hàm lượng protein, lipid và acid béo đặc trưng, phụ phẩm cá tra được nhóm nghiên cứu nhận định là nguồn cơ chất phù hợp để nuôi cấy vi sinh vật sinh tổng hợp polyhydroxyalkanoates (PHA), một loại bioplastic có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn. 

Theo các đề án phát triển đã được phê duyệt, đến năm 2030, dự kiến sản lượng cá tra là 2.000.000 tấn và phế phụ phẩm cá tra là 1.300.000 tấn (Ảnh: VASEP)

Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Thị Đà cho biết: “Ở Việt Nam hiện nay các nghiên cứu về PHA ở quy mô lớn từ phụ phẩm chế biến thủy sản chưa được công bố nhiều. Nghiên cứu phát triển công nghệ lên men tạo sinh khối vi khuẩn B. megaterium sử dụng kỹ thuật hiện đại, có điều khiển, sẽ giúp tạo lượng chế phẩm lớn, tạo bước đột phá về công nghệ sản xuất nhựa sinh học bằng phụ phẩm ở trong nước là hết sức cần thiết.”

Trong ba năm thực hiện, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Thị Đà đã tuyển chọn và thiết kế các dòng vi khuẩn tái tổ hợp có khả năng chuyển hóa hiệu quả các thành phần dinh dưỡng từ phụ phẩm cá tra thành polymer sinh học. Quy trình xử lý phụ phẩm được chuẩn hóa từ khâu thủy phân protein, lipid đến tinh sạch cơ chất, giúp tạo nguồn nguyên liệu ổn định cho hệ thống lên men. Đồng thời, các thông số nuôi cấy như pH, nhiệt độ và tỷ lệ cơ chất được tối ưu, nâng hiệu suất sinh tổng hợp PHA lên gấp khoảng 1,7–2 lần so với quy trình sử dụng nguồn carbon công nghiệp thông thường. Việc áp dụng kỹ thuật tinh sạch sinh học cũng giúp thu được polymer PHA có độ tinh sạch cao và đạt tiêu chuẩn ứng dụng trong sản xuất vật liệu sinh học.

Kết quả nghiên cứu cho thấy từ một tấn phụ phẩm cá tra sau xử lý có thể thu được 40-60 kg PHA thô. Loại polymer này có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn trong vòng 6 đến 12 tháng ngoài môi trường tự nhiên và sở hữu tính chất cơ học tương đương một số dòng nhựa dùng trong bao bì mỏng. Đáng chú ý, việc sử dụng phụ phẩm làm cơ chất có thể giúp giảm 25 - 30% chi phí sản xuất PHA, tạo lợi thế quan trọng nếu tiến tới thương mại hóa.

Sản phẩm của đề  tài nghiên cứu (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

TS. Nguyễn Thị Đà cho biết ưu điểm lớn nhất của bioplastic sản xuất từ phụ phẩm cá tra là cấu trúc acid béo đặc trưng của nguyên liệu, giúp vi khuẩn tạo được loại PHA có tính đàn hồi và tốc độ phân hủy tốt, phù hợp cho các ứng dụng bao bì sinh học.

Theo đánh giá, công trình mang lại nhiều ý nghĩa đối với định hướng sản xuất và tiêu dùng bền vững. Trước hết, nghiên cứu góp phần giảm gánh nặng môi trường của ngành cá tra bằng cách cắt giảm lượng chất thải rắn phát sinh. Song song đó, phụ phẩm vốn có giá trị thấp được nâng cấp thành sản phẩm công nghệ cao, tạo ra giá trị kinh tế mới trong chuỗi sản xuất. Đồng thời, góp phần giảm phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu cho ngành nhựa sinh học và phù hợp với các chiến lược quốc gia về kinh tế tuần hoàn, giảm thiểu rác thải nhựa.

Tuy nhiên, để chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô thương mại, nhóm nghiên cứu cho rằng cần tiếp tục hoàn thiện các bước mở rộng nguồn nguyên liệu từ doanh nghiệp chế biến thủy sản, xây dựng quy trình pilot sản xuất PHA và đánh giá vòng đời sản phẩm để đảm bảo tính bền vững tổng thể. Dù vậy, giới chuyên gia nhận định đây là một trong những công trình tiên phong tại Việt Nam về ứng dụng công nghệ sinh học tái tổ hợp cho sản xuất bioplastic từ phụ phẩm thủy sản.

Đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học tái tổ hợp sinh tổng hợp Bioplastic từ phụ phẩm chế biến thủy sản” của Viện Công nghệ sinh học không chỉ mang lại giải pháp khoa học mới mà còn thể hiện tư duy “biến rác thải thành tài nguyên”. Kết quả tạo ra hạt nhựa sinh học từ phụ phẩm cá tra đã mở ra hướng phát triển mới cho ngành thủy sản, ngành vật liệu sinh học và cho những mô hình sản xuất và tiêu dùng bền vững mà Việt Nam đang hướng tới trong tương lai.