Xu hướng thử nghiệm vi khuẩn để giảm áp lực phân bón

Đang có một trào lưu phát triển các sản phẩm nông nghiệp sử dụng vi khuẩn và rong biển để nuôi dưỡng cây trồng thay phân bón và giảm nhu cầu phân bón tổng hợp.

Nghiên cứu sức khỏe đất cũng đang được coi trọng hơn. Ảnh: Getty

Vi sinh vật, bao gồm nấm và virus đã có sẵn trong nhiều thập kỷ như một phương pháp hữu hiệu để bảo vệ thực vật khỏi côn trùng và bệnh hại, với nhiều kết quả khác nhau. Nhưng các nhà khoa học đang triển khai chúng như những cách thức mới tự nhiên để nuôi dưỡng cây trồng, trong khi vẫn duy trì được sản lượng.

Những sản phẩm như vậy có thể giúp nông dân giảm thiểu việc sử dụng nitơ có thể gây ô nhiễm nguồn nước và tạo ra nitơ oxit, vào thời điểm mà khí thải trong sản xuất nông nghiệp phải đối mặt với sự giám sát chặt chẽ hơn. Ví như Canada muốn cắt giảm lượng khí thải phân bón vào năm 2030, trong khi Liên minh châu Âu đặt mục tiêu cắt giảm sử dụng phân bón hóa học.

Theo dự báo của ngân hàng đầu tư Rabobank, ngành công nghiệp chất kích thích sinh học hiện được định giá 3 tỷ USD sẽ tăng 12% đến 15% hàng năm trong 5 năm tới. Dữ liệu từ công ty đầu tư mạo hiểm AgFunder cho thấy, đầu tư toàn cầu vào các sản phẩm kiểm soát và kích thích sinh học cây trồng đã tăng hơn gấp đôi vào năm 2021 so với các năm trước, lên 777 triệu USD.

Tuy nhiên hiện nay phân bón vi sinh phần lớn không được kiểm soát, với rất ít nghiên cứu về hiệu quả của chúng trong việc thúc đẩy năng suất cây trồng. Chỉ một số tiểu bang của Mỹ yêu cầu các công ty cung cấp dữ liệu về hiệu quả của sản phẩm. Liên minh châu Âu dự kiến sẽ áp đặt yêu cầu đầu tiên về hiệu quả đối với chất kích thích sinh học vào tháng 7 năm 2022 và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ đã ban hành dự thảo hướng dẫn để công chúng xem xét.

Nông dân Jeff Taylor ở bang Iowa rất phấn khích những gì ông đã thấy từ chất kích thích sinh học mới này khi áp dụng một sản phẩm mới của công ty khởi nghiệp Pivot Bio và giảm lượng phân bón trên một ruộng ngô vào năm ngoái, trong khi bón đầy đủ theo tỷ lệ phân bón trên ruộng khác để đối chứng. Ông cho biết cánh đồng với sản phẩm của Pivot cho năng suất ngô cao hơn một chút.

Pivot, công ty tư nhân có các nhà đầu tư bao gồm máy nghiền hạt có dầu Bunge Ltd, đã tung ra bán thương mại sản phẩm phân bón vi sinh của họ vào năm 2019 và cho biết nông dân sử dụng nó tới trên hơn 1 triệu mẫu (1 mẫu tương đương 0,4ha). Hãng này đã huy động được 430 triệu USD vào năm ngoái từ DCVC và công ty đầu tư Temasek của Singapore.

Theo các chuyên gia, vi khuẩn trong phân bón vi sinh thí nghiệm của Pivot tiêu thụ đường trong hệ thống rễ của cây ngô, lúa mì hoặc cây lúa miến, tạo ra một loại enzym chuyển đổi nitơ có trong không khí thành amoniac, như một chất dinh dưỡng cho cây trồng.

Giám đốc điều hành Karsten Temme của Pivot cho biết: “Các vi khuẩn có thể cố định nitơ trong không khí thành amoniac đã trở thành ‘chén thánh’ của ngành nông nghiệp trong 100 năm”. Ngoài ra, các sản phẩm phân bón vi sinh của Pivot không tạo ra lượng khí thải cao liên quan đến sản xuất phân bón nitơ, cũng như không tạo ra khí thải oxit nitơ khi phân bón tổng hợp phân hủy theo thời gian.

Trong khi đó, giám đốc điều hành Mike Miille của hãng Joyn Bio (một liên doanh giữa gã khổng lồ hóa chất nông nghiệp Bayer và công ty công nghệ sinh học Ginkgo Bioworks) cho biết, dự kiến sẽ sớm thương mại hóa một phương pháp xử lý hạt giống bằng vi sinh vật trong vòng 3 đến 4 năm tới. Các kỹ sư vi sinh của hãng này đã và đang tiếp tục nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ở Boston để cố định nitơ từ không khí và cung cấp cho cây ngô theo cách hiệu quả nhất mà chúng có thể hấp thụ.

Các thử nghiệm trên cánh đồng ở Trung Tây đã bắt đầu vào năm ngoái về phương pháp này, nhằm mục đích cho phép nông dân cắt giảm 50% việc sử dụng phân bón thông thường trong khi vẫn duy trì được năng suất cây trồng.

Công ty tư nhân Locus Agricultural Solutions cho biết, các phương pháp xử lý đất bằng vi sinh vật giúp cây trồng hấp thụ được nhiều chất dinh dưỡng hơn và tiêu tốn ít nước hơn, đồng thời thu giữ và lưu trữ nhiều carbon làm ấm khí hậu hơn dưới lòng đất, tạo ra tín chỉ carbon. Các tín chỉ này được tạo ra khi các tuyên bố thu giữ carbon được xác minh, có thể được bán cho những người mua đang tìm cách bù đắp lượng khí thải mà họ gây ra cho bầu khí quyển.

Công ty có trụ sở tại Mỹ này hiện đang mở rộng và lấn sân sang châu Âu, khi đã chứng kiến ​​doanh thu tăng 50% hoặc hơn so với cùng kỳ năm ngoái, tốc độ tăng trưởng mà vị giám đốc điều hành Chad Pawlak cho biết ​​sẽ tiếp tục tăng trưởng trong 2-3 năm tới và giảm chi phí đầu vào của sản xuất nông nghiệp.

Ông Pawlak nói: “Khi bạn thấy chi phí (phân bón) tăng ở mức hai chữ số, thì cuộc trò chuyện xung quanh vi sinh vật đang thay đổi đáng kể bởi chúng tôi có thể khai thác một số chất dinh dưỡng được tích tụ trong đất qua nhiều thập kỷ."

Hiện nhiều công ty phân bón và hạt giống tên tuổi trên thế giới cũng bắt đầu tham gia lĩnh vực này. Hãng Nutrien tuyên bố, sẽ bán chất kích thích sinh học trong các cửa hàng cung cấp sản phẩm của mình, trong khi tập đoàn Yara International cho biết cũng sản xuất chất kích thích sinh học dựa trên rong biển và các phụ phẩm hữu cơ.

Người phát ngôn công ty hạt giống Corteva cho biết, sẽ tung ra một sản phẩm sinh học vào mùa xuân này để thu giữ nitơ từ khí quyển và chuyển hóa nó thành amoni, một loại phân bón mà cây trồng có thể sử dụng.

Đơn vị đầu tư mạo hiểm thuộc tập đoàn Bayer là Leaps by Bayer, đã tài trợ cho các công ty khởi nghiệp là Andes và Sound Agricultural tập trung mạnh vào nghiên cứu vi khuẩn.

Theo Hội đồng Công nghiệp Chất kích thích Sinh học châu Âu, lục địa này hiện chiếm một nửa thị trường toàn cầu. Nông dân ở đó ban đầu chủ yếu sử dụng chúng cho sản xuất hữu cơ và trên các loại cây ăn quả và rau có giá trị cao, nhưng giờ đây họ ngày càng triển khai chúng trên các cây trồng thông thường theo yêu cầu của Liên minh châu Âu nhằm làm cho sản xuất nông nghiệp bền vững hơn. James Maude, Phó chủ tịch cấp cao của hãng Acadian cho biết, việc toàn cầu tập trung vào việc hạn chế khí thải và sự chú ý của người tiêu dùng đến cách thức sản xuất thực phẩm đã tạo động lực cho lĩnh vực chất kích thích sinh học.