📖 MỤC LỤC BÀI VIẾT 📖
Nông nghiệp – ngành trụ cột của nền kinh tế – lại đang âm thầm trở thành “thủ phạm” lớn của phát thải carbon, với riêng phân bón đã chiếm tới hơn 30% lượng khí thải liên quan. Không chỉ gây ô nhiễm, phần lớn phân bón hóa học còn bị thất thoát, khiến chi phí tăng cao nhưng hiệu quả thấp.
Trước bài toán nan giải này, Innovation of the Week tuần 2 tháng 7 mời doanh nghiệp khám phá 4 startup đang không chỉ tối ưu hóa, mà còn thay đổi cách chúng ta thường nghĩ về phân bón xanh thông qua công nghệ đổi mới mang tính đột phá.
>>> Xem thêm:
- Đổi mới sáng tạo là gì? Cẩm nang toàn diện về ĐMST cho doanh nghiệp
- [EBOOK] 50 Góc nhìn về Đổi mới sáng tạo & Chuyển đổi xanh cho Doanh nghiệp
Nitricity: Sản xuất phân bón đạm chỉ với điện, nước và không khí
Ngành nông nghiệp toàn cầu đang đối mặt với một thách thức nghiêm trọng: sản xuất phân bón hóa học đang gây ra khoảng 5% tổng lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Vấn đề này chủ yếu xuất phát từ quy trình Haber-Bosch truyền thống để sản xuất amoniac - một quy trình cực kỳ tiêu tốn năng suất và sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Không dừng lại ở đó, việc vận chuyển phân bón từ các nhà máy tập trung đến nông trại còn làm gia tăng thêm 28% dấu chân carbon cho toàn ngành, đồng thời tạo ra gánh nặng chi phí đáng kể cho nông dân.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp và nhu cầu về một nền nông nghiệp bền vững ngày càng trở nên cấp thiết, câu hỏi đặt ra là: Liệu chúng ta có thể sản xuất phân bón đạm ngay tại trang trại – mà không cần phát thải?
Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết này, Nitricity - một startup công nghệ tại California (Hoa Kỳ) do các nhà nghiên cứu nông nghiệp và khí hậu sáng lập, với tham vọng thay đổi hoàn toàn mô hình sản xuất phân bón đạm.
>>> Xem thêm: Nông nghiệp xanh tại Singapore: Bước tiến bền vững cho ngành nông nghiệp
Cốt lõi của công nghệ Nitricity là lò phản ứng plasma không nhiệt (non-thermal plasma reactor) – cho phép tổng hợp các hợp chất nitơ cần thiết từ hai nguyên liệu có sẵn khắp nơi: không khí và nước.
Trong quá trình này, điện tái tạo từ năng lượng mặt trời hoặc gió được dùng để tạo ra plasma – trạng thái thứ tư của vật chất – giúp phản ứng hóa học xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với quy trình Haber-Bosch. Các hợp chất nitơ sau đó được sử dụng trực tiếp hoặc kết hợp với phụ phẩm nông nghiệp (như vỏ hạnh nhân) để tạo thành phân bón hữu cơ, đạt tiêu chuẩn OMRI và CDFA OIM.
Với quy trình này, Nitricity không chỉ cắt giảm đáng kể phát thải carbon mà còn mở ra mô hình sản xuất phân bón phi tập trung – ngay tại địa phương, ngay tại ruộng đồng. Nông dân được trao quyền tự chủ nguồn phân bón, giảm phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu và tránh biến động giá. Giải pháp này cũng góp phần cải thiện sức khỏe đất, phù hợp với mô hình nông nghiệp hữu cơ, đồng thời thúc đẩy kinh tế tuần hoàn bằng cách biến phụ phẩm nông nghiệp thành tài nguyên.
Những lợi ích mà giải pháp này mang lại rất đáng kể. Đầu tiên, nó giúp giảm tới 90% khí thải nhà kính so với sản xuất phân bón truyền thống, góp phần quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Vì phân bón được sản xuất tại chỗ, nó loại bỏ hoàn toàn chi phí và khí thải vận chuyển từ nhà máy xa xôi, giúp giảm đáng kể dấu chân carbon và chi phí logistics.
Nông dân có thể tăng cường tự chủ nguồn cung phân bón, giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu và biến động giá cả. Sản phẩm thân thiện môi trường, phù hợp với nông nghiệp bền vững và hữu cơ, giúp cải thiện sức khỏe đất và giảm ô nhiễm. Cuối cùng, giải pháp này thúc đẩy kinh tế tuần hoàn bằng cách tận dụng phụ phẩm nông nghiệp thành tài nguyên có giá trị, giảm rác thải.
Nhìn về Việt Nam, đây là một quốc gia nông nghiệp trọng điểm nhưng đang phải đối mặt với nhiều thách thức từ việc lạm dụng phân bón hóa học. Tình trạng ô nhiễm đất, nước, suy thoái hệ sinh thái và phát thải khí nhà kính từ nông nghiệp chiếm 13% tổng phát thải nông nghiệp. Việc vận chuyển phân bón đến các vùng sâu, vùng xa cũng là một gánh nặng về chi phí và hạ tầng. Với cam kết đạt mục tiêu Net Zero vào năm 2050, Việt Nam đang cần những thay đổi căn bản trong sản xuất nông nghiệp.
Từ giải pháp của Nitricity, các lãnh đạo Việt Nam có thể học hỏi về việc phát triển nông nghiệp phi tập trung và tự chủ, khuyến khích mô hình sản xuất phân bón tại chỗ phù hợp với cấu trúc nông nghiệp phân tán. Đồng thời, cần đầu tư mạnh vào công nghệ xanh, thúc đẩy kinh tế tuần hoàn bằng cách tận dụng phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, bã mía, vỏ cà phê, rơm rạ để sản xuất phân bón hữu cơ, tạo ra giá trị gia tăng và giảm thiểu rác thải nông nghiệp.
Nitricity không chỉ là một startup – mà còn là ví dụ sống động cho việc công nghệ có thể thay đổi căn bản cách chúng ta sản xuất, tiêu dùng và bảo vệ hành tinh.
Switch Bioworks: Biến vi sinh vật thành phân đạm cho cây trồng
Một trong những thách thức cấp thiết nhất của nền nông nghiệp hiện đại là hiệu suất sử dụng phân bón đạm hóa học còn rất thấp. Chỉ khoảng 30-50% lượng phân bón đạm thực sự được cây trồng hấp thụ, phần còn lại bị thất thoát ra môi trường, gây ra hàng loạt hệ lụy nghiêm trọng.
Lượng nitơ dư thừa này góp phần làm phú dưỡng hóa các nguồn nước, dẫn đến hiện tượng bùng phát tảo độc và suy giảm lượng oxy hòa tan, đồng thời làm ô nhiễm đất và phát thải khí N₂O - một loại khí nhà kính có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp gần 300 lần so với CO₂.
Bên cạnh đó, chi phí phân bón ngày càng leo thang và sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu dễ bị gián đoạn khiến người nông dân chịu áp lực lớn. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về một giải pháp cung cấp nitơ hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường và bền vững hơn.
Switch Bioworks được thành lập tại San Carlos, California, với mục tiêu tái định hình lại nền nông nghiệp bằng cách tận dụng tiềm năng của tự nhiên. Thay vì phụ thuộc vào hóa chất tổng hợp, công ty khai thác quá trình cố định đạm tự nhiên của vi sinh vật.
Điểm đổi mới mang tính cách mạng của Switch Bioworks nằm ở việc mở rộng khả năng ứng dụng của công nghệ này ra ngoài nhóm cây họ đậu (vốn đã có khả năng cố định đạm tự nhiên), áp dụng cho các loại cây trồng chủ lực như ngô, lúa mì và lúa gạo - vốn tiêu thụ lượng phân đạm rất lớn. Mục tiêu dài hạn là giảm mạnh nhu cầu sử dụng phân bón hóa học, cải thiện chất lượng đất và cắt giảm phát thải khí nhà kính.
Giải pháp trọng tâm mà Switch Bioworks phát triển là phân bón sống - một công nghệ sử dụng các vi sinh vật tự nhiên (vi khuẩn hoặc nấm) được biến đổi và tái cấu trúc để có thể hình thành mối quan hệ cộng sinh trực tiếp với rễ của nhiều loại cây trồng khác nhau, đặc biệt là những loài cây không có khả năng tự cố định đạm.
Quy trình vận hành của công nghệ này bắt đầu bằng việc sản xuất các vi sinh vật được thiết kế chuyên biệt, có khả năng cố định nitơ hiệu quả và tương thích với nhiều loại cây trồng. Các vi sinh vật này được bào chế thành dạng bột khô, giúp dễ dàng trong quá trình lưu trữ và vận chuyển. Khi áp dụng ngoài đồng, nông dân chỉ cần pha bột vi sinh vật với nước và sử dụng trong quá trình gieo hạt hoặc ngay sau khi cây con bắt đầu nảy mầm.
Sau khi được bón, các vi sinh vật nhanh chóng phát triển và thiết lập mối quan hệ cộng sinh bền vững với hệ rễ cây. Nhờ cơ chế độc quyền, chúng có thể chuyển hóa nitơ từ khí quyển thành dạng amoniac - một dạng dinh dưỡng dễ hấp thụ cho cây trồng, giống như một “nhà máy phân bón siêu nhỏ” ngay tại vùng rễ. Quá trình cung cấp nitơ diễn ra liên tục trong suốt vòng đời sinh trưởng của cây, giúp đảm bảo nguồn dinh dưỡng ổn định và kịp thời.
>>> Xem thêm: Carbon: Lợi ích kép cho doanh nghiệp trong cuộc chạy đua phát thải ròng bằng 0
Không chỉ cung cấp dinh dưỡng hiệu quả và đúng thời điểm, công nghệ này còn giảm thiểu thất thoát nitơ do rửa trôi hay bay hơi. Đồng thời, nó góp phần thúc đẩy sự phát triển của hệ vi sinh vật đất có lợi, cải thiện cấu trúc, độ phì nhiêu và khả năng giữ nước của đất, từ đó xây dựng một hệ sinh thái nông nghiệp khỏe mạnh và lâu bền. Tháng 1/2025, Switch Bioworks đã nhận được khoản tài trợ trị giá 2 triệu USD từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cùng rất nhiều các nhà đầu tư khác - minh chứng cho tiềm năng phát triển lớn của lĩnh vực phân bón xanh bảo vệ môi trường
Xét trong bối cảnh Việt Nam, quốc gia đang nằm trong top đầu thế giới về sản lượng lúa gạo và có nhiều cây trồng công nghiệp, cây ăn trái tiêu thụ lượng phân đạm rất lớn, bài toán đặt ra càng trở nên cấp bách. Việc lạm dụng phân bón hóa học đang để lại nhiều hậu quả như thoái hóa đất, ô nhiễm nước và phát thải khí nhà kính. Vì vậy, việc giảm phụ thuộc vào phân bón nhập khẩu và thúc đẩy nông nghiệp sinh thái là những ưu tiên hàng đầu.
Từ mô hình của Switch Bioworks, Việt Nam có thể rút ra nhiều bài học quý báu: cần khuyến khích đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) các chủng vi sinh vật có khả năng cố định đạm hiệu quả, thích nghi với khí hậu và cây trồng chủ lực trong nước như lúa, ngô, cà phê, hồ tiêu, cây ăn trái. Đồng thời, nên xây dựng chuỗi giá trị cho ngành phân bón sinh học, từ nghiên cứu đến sản xuất và thương mại hóa, qua đó tạo dựng ngành công nghiệp phân bón nội địa xanh, vững mạnh và giảm lệ thuộc vào nguồn cung bên ngoài.
Switch Bioworks là minh chứng điển hình cho cách tiếp cận mới trong nông nghiệp hiện đại: dùng sinh học thay vì hóa học để giải quyết nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng. Với khả năng giảm phát thải khí nhà kính và tối ưu hiệu suất sử dụng phân bón, mô hình này rất đáng để các quốc gia nông nghiệp như Việt Nam cân nhắc và áp dụng trong quá trình chuyển đổi sang nền nông nghiệp bền vững.
Phân bón sinh học từ bào tử nấm giúp bảo vệ đất cây trồng
Việc lạm dụng phân bón hóa học trong thời gian dài đã khiến đất nông nghiệp ở nhiều nơi đối mặt với tình trạng suy thoái nghiêm trọng. Hóa chất tích tụ làm mất cân bằng pH, khiến đất chai cứng, bạc màu và giảm khả năng giữ nước. Hệ vi sinh vật có lợi trong đất bị suy yếu, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng.
Trong khi đó, các loại phân bón sinh học truyền thống dù thân thiện với môi trường nhưng lại thường thiếu tính ổn định, khó bảo quản, dễ bị bất hoạt khi gặp điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, tia UV hay hóa chất tồn dư trong đất.
Trước thực trạng này, Agrosporetech - một startup đến từ Iran - đã phát triển giải pháp phân bón sinh học mới bằng cách kết hợp vi sinh vật có lợi và công nghệ vật liệu. Thay vì sử dụng nấm theo cách thông thường, họ ứng dụng kỹ thuật bao vi (microencapsulation) để “đóng gói” các bào tử nấm bên trong một lớp vật liệu sinh học có khả năng phân hủy tự nhiên trong đất.
Lớp bao này hoạt động như một lớp bảo vệ, giúp bào tử duy trì được hoạt tính sinh học trong suốt quá trình bảo quản và khi gặp điều kiện bất lợi ngoài đồng ruộng. Khi được bón vào đất, lớp bao phân hủy từ từ và giải phóng bào tử nấm theo cách có kiểm soát, giúp tối ưu hiệu quả hấp thụ và tương tác với cây trồng.
Điểm đáng chú ý là các bào tử nấm trong sản phẩm của Agrosporetech không chỉ đơn thuần mang lại dinh dưỡng, mà còn hỗ trợ phục hồi hệ vi sinh vật có lợi trong đất. Sau khi giải phóng, chúng nảy mầm và thiết lập mối quan hệ cộng sinh với rễ cây, mở rộng khả năng hấp thụ phốt pho và các vi lượng thiết yếu.
Đồng thời, chiết xuất từ rễ cam thảo - được tích hợp trong công thức - đóng vai trò như “chất dẫn” giúp tăng cường tương tác giữa rễ cây và nấm. Cây trồng vì vậy không chỉ phát triển khỏe mạnh hơn, mà còn ít phụ thuộc vào phân bón hóa học và chống chịu tốt hơn với các yếu tố bất lợi từ môi trường.
>>> Xem thêm: Tín Chỉ Carbon Là Gì? Thị Trường Tín Chỉ Carbon Ở Việt Nam
Agrosporetech hiện đang phối hợp với các viện nghiên cứu, tổ chức khuyến nông và các chương trình đổi mới sáng tạo quốc tế như EIT Food và InnovFin Agri Tech Guarantee để thử nghiệm, hoàn thiện và đưa công nghệ này ra thị trường toàn cầu. Mặc dù là một startup còn non trẻ, nhưng đội ngũ sáng lập của họ - gồm các chuyên gia trong lĩnh vực sinh học, tiếp thị và nghiên cứu phát triển - đang đặt nền móng cho một hướng đi bền vững trong canh tác nông nghiệp.
Tại Việt Nam, đất canh tác ở nhiều khu vực đang bị suy thoái do thâm canh kéo dài và lạm dụng phân bón hóa học. Trong bối cảnh xu hướng chuyển dịch sang nông nghiệp xanh, tuần hoàn và hữu cơ ngày càng rõ nét, giải pháp từ Agrosporetech là một ví dụ đáng tham khảo.
Việt Nam có thể đẩy mạnh đầu tư vào công nghệ bao vi, nghiên cứu chủng nấm bản địa phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới, từ đó phát triển các dòng phân bón sinh học nội địa hiệu quả, ổn định và dễ ứng dụng.
Đồng thời, cần có cơ chế hỗ trợ để các startup nông nghiệp công nghệ cao trong nước có điều kiện phát triển, thử nghiệm sản phẩm và thương mại hóa trên diện rộng. Khi những giải pháp như phân bón nấm bao vi được ứng dụng rộng rãi, nông dân không chỉ tiết kiệm chi phí, giảm lệ thuộc vào phân bón nhập khẩu mà còn góp phần bảo vệ và tái tạo tài nguyên đất - yếu tố then chốt của một nền nông nghiệp bền vững.
Dùng Hydro xanh để sản xuất phân bón không carbon
Trong ngành nông nghiệp hiện đại, sản xuất phân bón - đặc biệt là phân đạm - là một trong những nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất. Nguyên nhân chính đến từ quy trình Haber-Bosch, vốn sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu đầu vào để tạo amoniac, tạo ra lượng lớn khí CO₂ trong quá trình sản xuất.
Mặc dù hiệu quả về mặt công nghiệp, quy trình này lại để lại một “dấu chân carbon” nặng nề, đi ngược lại với cam kết Net Zero và nỗ lực giảm phát thải toàn cầu. Trong khi nhu cầu phân bón vẫn tiếp tục tăng để đáp ứng nhu cầu lương thực, thì áp lực tìm ra một giải pháp thay thế “sạch hơn” cũng ngày càng cấp bách.
Atlas Agro - một startup ra đời năm 2021 - đã chọn cách tiếp cận trực diện: loại bỏ carbon ra khỏi toàn bộ chuỗi sản xuất phân bón. Thay vì sử dụng khí tự nhiên, họ dùng hydro xanh làm nguyên liệu chính để tổng hợp amoniac và sản xuất phân bón nitrat. Hydro xanh được tạo ra từ quá trình điện phân nước, sử dụng 100% năng lượng tái tạo như điện gió hoặc mặt trời - nghĩa là không phát thải CO₂. Đây chính là nền tảng để Atlas Agro xây dựng mô hình sản xuất phân bón “không carbon” từ đầu đến cuối.
Về quy trình, đầu tiên, hydro xanh được sản xuất thông qua điện phân nước - công nghệ đã tương đối hoàn thiện và đang được thương mại hóa nhanh chóng. Nitơ được tách ra từ không khí nhờ hệ thống tách khí (ASU).
Hai thành phần này được kết hợp để tổng hợp amoniac theo nguyên lý Haber-Bosch, nhưng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch như thông thường. Sau đó, amoniac được chuyển hóa thành axit nitric - nguyên liệu chính để sản xuất các loại phân bón nitrat như CAN (Calcium Ammonium Nitrate) hoặc AN (Ammonium Nitrate). Điểm quan trọng là toàn bộ chuỗi này không thải ra CO₂, và cũng không để lại dư lượng độc hại.
>>> Xem thêm: ESG Là Gì? Vì Sao Doanh Nghiệp Nên Đầu Tư vào ESG?
Không chỉ “xanh”, phân bón nitrat còn mang lại nhiều lợi ích về tính hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy nitrat giúp cây trồng hấp thụ nhanh và đầy đủ hơn so với ure, đồng thời giảm thất thoát nitơ tới 90% so với phân bón truyền thống. Ngoài ra, sản phẩm từ Atlas Agro còn giúp tăng năng suất cây trồng từ 2-5% và cải thiện hàm lượng protein trong nông sản, điều mà thị trường - đặc biệt là các nước nhập khẩu thực phẩm chất lượng cao - ngày càng quan tâm.
Tại Việt Nam, đây là một bài học và cơ hội đáng cân nhắc. Với cam kết Net Zero vào năm 2050, Việt Nam đang đối mặt với áp lực cắt giảm phát thải trong mọi lĩnh vực - trong đó nông nghiệp chiếm tới 17.6% tổng lượng phát thải. Riêng sản xuất phân bón đã đóng góp tới 13% trong nhóm này. Hiện nay, phần lớn amoniac dùng trong nước vẫn phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch như than và khí tự nhiên. Trong khi đó, Việt Nam có lợi thế lớn về năng lượng tái tạo - đặc biệt là điện mặt trời và điện gió - vốn có thể được tận dụng để phát triển hydro xanh.
Các nhà hoạch định chính sách có thể xem xét thúc đẩy ngành công nghiệp hydro xanh trong nước, đồng thời hỗ trợ các doanh nghiệp phân bón chuyển đổi công nghệ theo hướng không carbon. Điều này không chỉ giúp giảm phát thải, mà còn tạo ra chuỗi giá trị sản xuất bền vững - từ năng lượng đến nông nghiệp. Ngoài ra, việc hợp tác với các doanh nghiệp quốc tế như Atlas Agro có thể mang đến cơ hội tiếp cận công nghệ, nguồn vốn và chuyên môn, đặc biệt trong bối cảnh nhiều tổ chức quốc tế sẵn sàng đầu tư cho các sáng kiến xanh.
Phân bón sạch không còn là lựa chọn mang tính "tương lai", mà đang dần trở thành tiêu chuẩn mới của ngành nông nghiệp toàn cầu. Atlas Agro là ví dụ rõ nét cho thấy việc kết hợp công nghệ, năng lượng tái tạo và mục tiêu môi trường có thể tạo ra giải pháp vừa hiệu quả, vừa bền vững. Với một thị trường nông nghiệp lớn và đang chuyển mình như Việt Nam, đây là mô hình đáng để học hỏi và từng bước triển khai trong giai đoạn tới.
>>> Tham khảo thêm các bài viết:
- Bao bì bền vững: 6 chiến lược tối ưu cho đường đua đổi mới sáng tạo xanh
- Những mô hình mới giải quyết vấn đề rác thải hữu cơ từ thực phẩm
- Cách nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) đang tái định hình tương lai ngành hàng không
- Khai thác tiềm năng đổi mới sáng tạo xanh trong khu vực công: Lợi ích, thách thức và bài học cho doanh nghiệp Việt
