Thế giới đang phải đối mặt với những thách thức ngày càng lớn về lương thực, thực phẩm khi dân số tăng nhanh. Do đó, chỉ sản xuất nông nghiệp thông thường sẽ khó đáp ứng nhu cầu và tác động xấu đến môi trường.

Nhóm nghiên cứu quốc tế tại Đại học Göttingen, do Dorian Leger dẫn đầu, đã sử dụng các tấm pin mặt trời để sản xuất protein vi sinh vật. Nó không chỉ tạo ra sản phẩm giàu protein mà còn chứa nhiều chất dinh dưỡng, đồng thời thân thiện với môi trường hơn so với trồng cây nông nghiệp thông thường. Phương pháp này sử dụng năng lượng mặt trời, đất đai, chất dinh dưỡng và carbon dioxide từ không khí. Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS).

Mô hình hệ thống sản xuất lương thực từ vi sinh vật bằng năng lượng mặt trời của nhóm nghiên cứu Đại học Göttingen. Ảnh: Eurekalert

Sử dụng mô phỏng máy tính lấy trực tiếp từ các kết quả trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã lập mô hình các cơ sở sản xuất thực phẩm vi sinh quy mô lớn. Mô hình này sử dụng năng lượng mặt trời, không khí, nước và chất dinh dưỡng để phát triển vi sinh vật cần thiết. Sinh khối giàu protein được thu hoạch và chế biến. Bột thu được, có thể được sử dụng làm thức ăn cho con người và cả động vật.

Nghiên cứu phân tích nhu cầu năng lượng cho từng bước, từ đầu đến sản phẩm cuối cùng. Năng lượng điện được lấy từ các tấm pin mặt trời. Quá trình điện hóa tạo ra các chất giàu năng lượng cho vi sinh vật. Nuôi cấy vi sinh, thu hoạch và xử lý sinh khối giàu protein. Một số loại vi sinh và chiến lược tăng trưởng đã được đối sánh để xác định loại hiệu quả nhất.

Kết quả, với mỗi kilogam protein được tạo ra, các vi sinh vật sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bằng khoảng 10% so với diện tích đất trồng, ngay cả với loại cây hiệu quả nhất như đậu tương.