Biến nước thải thành protein có giá trị

Tế bào nấm men D. hansenii vốn thích nghi với các điều kiện khắc nghiệt trong tự nhiên như nhiệt độ cao, hàm lượng dinh dưỡng thấp hoặc độ mặn cao. D. hansenii phát triển mạnh trong nước có độ mặn gấp sáu lần nước biển.

Các dòng chất thải giàu dinh dưỡng từ một số cơ sở công nghiệp, có hàm lượng muối rất cao. Độ mặn cản trở việc sử dụng các chất dinh dưỡng, đồng thời đòi hỏi các doanh nghiệp phải xử lý nước thải với chi phí tốn kém trước khi xả ra môi trường. Vì thế, các nhà khoa học Đan Mạch đã nảy ra ý tưởng nuôi loại nấm men D. hansenii trong dòng chất thải có độ mặn cao.

Thử nghiệm D. hansenii trong cặn có độ mặn cao từ quá trình sản xuất pho mát và giàu đường lactose, đã diễn ra đúng như mong đợi. Các tế bào nấm men dễ dàng chuyển hóa đường từ dòng chất thải này và hàm lượng muối càng cao thì nấm men phát triển càng tốt. Tuy nhiên, quá trình phát triển của nấm men không hiệu quả do có quá ít nitơ.

Vì thế, các tác giả đã trộn hai dòng chất thải nhiễm mặn: một dòng có hàm lượng lactose cao và một dòng có hàm lượng nitơ cao. Kết quả là nấm men phát triển mạnh trong hỗn hợp này. Ngoài ra, nhờ sự hỗ trợ của công nghệ gen CRISPR, các nhà khoa học đã biến đổi D. hansenii thành một loại protein khi nó sinh trưởng.

Sử dụng nấm men D. hansenii là chủ đề của nhiều nghiên cứu chuyên sâu trong nhiều thập kỷ qua. Trước đây, các nhà khoa học đã tìm ra gen trong các tế bào nấm men giúp chúng chịu được mặn, sau đó đã chuyển gen này để tăng khả năng chịu mặn cho thực vật. Tuy nhiên, quá trình này rất phức tạp, vì khả năng chịu mặn xem ra có liên quan đến một số gen hoạt động cùng nhau.

Nhờ công nghệ CRISPR, có thể sử dụng protein từ D. Hansenii để tạo ra các sản phẩm thay thế sữa, thịt nhân tạo, nhiều loại sắc tố gốc protein và enzyme. Nhưng bạn cũng có thể sử dụng chính các tế bào nấm men mà không cần sản xuất protein hoặc enzyme. Bản thân sinh khối nấm men không chỉ có thể dùng làm thức ăn cho bê và các loài động vật khác, mà còn được dùng để chế biến thịt hiệu quả hơn nhiều. Nhóm nghiên cứu cũng lên kế hoạch biến đổi D. hansenii để sản xuất lipid, có thể dễ dàng chuyển đổi thành nhiên liệu xanh. Mặc dù kết quả nghiên cứu tế bào nấm men D. hansenii đầy triển vọng, nhưng vẫn còn một chặng đường dài trước khi đưa vào khai thác thương mại.

Cho đến nay, các nhà khoa học mới chỉ triển khai nghiên cứu tế bào nấm men D. hansenii ở quy mô phòng thí nghiệm, trong đó họ bổ sung tế bào nấm men vào khoảng 1-5 lít chất thải. Bước tiếp theo là tăng lên 10-30 lít, nhưng nhóm nghiên cứu lo ngại về thách thức nguồn cung cấp oxy hiệu quả cho toàn bộ thể tích chất lỏng này. Quá trình sản xuất thương mại đòi hỏi quy mô sản xuất với vài nghìn lít chất thải, sẽ đặt ra những thách thức mới. Vì thế, sẽ mất ít nhất 10 năm nữa sản phẩm mới có thể thương mại hóa.