Công nghệ sinh học được ứng dụng trong các ngành công nghiệp để thay thế những công nghệ gây ô nhiễm. Công nghệ sinh học được được hiểu là một tiến trình chuyển đổi vật liệu thô sang các sản phẩm mới thông qua các sinh vật sống. Theo Liên đoàn Công nghệ sinh học châu Âu, công nghệ sinh học là sự tích hợp của kỹ thuật và khoa học tự nhiên để ứng dụng các sinh vật, tế bào, các phần của sinh vật/tế bào, và các chất tương phân tử để tạo ra các sản phẩm, dịch vụ. Trong báo cáo năm 2005 của OECD, công nghệ sinh học là sự ứng dụng của khoa học và công nghệ vào các sinh vật sống (bao gồm vi sinh vật, enzymes, các tế bào của cây và động vật) để thay đổi các vật liệu sống hoặc vật liệu nhân tạo nhằm tạo ra tri thức, hàng hoá (sản phẩm của các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, thuốc, chất sinh hoá), dịch vụ (như là xử lý ô nhiễm môi trường)[1].
Công nghệ sinh học được phát triển trong các lĩnh vực khoa học ứng dụng phục vụ con người.
Ảnh: https://steemit.com/steemstem/@jepper/all-the-colors-of-biotechnology
Trong quá trình ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau, ứng dụng của công nghệ sinh học được phân loại theo các màu sắc khác nhau. Ví dụ, công nghệ sinh học trắng được xem là nhánh lớn nhất của công nghệ sinh học, được phát triển để tạo ra các sản phẩm, tiến trình sản xuất tiêu thụ ít các nguồn nguyên liệu và năng lượng so với các phương pháp truyền thống. Ví dụ, trong sản xuất chế biến lương thực thực phẩm, ứng dụng công nghệ sinh học trắng thông qua việc sử dụng men trong sản xuất bánh mì, rượu, bia. Tại Hàn Quốc, thành phố Incheon đã trở thành một trung tâm xúc tiến ngành công nghiệp sinh học trắng. Trung tâm hỗ trợ kinh doanh vật liệu và thiết bị thay thế nhựa sẽ được xây dựng trong khuôn viên của Đại học quốc gia Incheon với tổng chi phí khoảng 15 tỷ KRW, trong đó nguồn đầu tư từ Trung ương là 7 tỷ KRW, nguồn đóng góp từ Incheon là 1.5 tỷ KRW, nguồn đầu tư từ tư nhân là 6.5 tỷ KRW; các tổ chức tham gia vào dự án này có Phòng thí nghiệm hợp chuẩn Hàn Quốc (KCL), Đại học quốc gia Incheon, Hiệp hội Công nghiệp hoá dầu Hàn Quốc (KPBMA) và Liên đoàn hợp tác công nghiệp nhựa Hàn Quốc.
Hội thảo trực tuyến liên quan trình bày về chiến lược xúc tiến ngành kinh doanh công nghệ sinh học trắng diễn ra tại Toà thị chính thành phố Incheon.
Ảnh: https://www.incheon.go.kr/en/EN020401/2072189
Công nghệ sinh học xanh lá cây tập trung vào các ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp, thông qua việc sử dụng các phương pháp tiếp cận gen để tạo các phân bón sinh học hay thuốc trừ sâu sinh học để tạo ra các vụ thu hoạch mới. Công nghệ sinh học màu xám thì sử dụng vi sinh vật sống để cải thiện môi trường sống của con người, như là sử dụng vi sinh vật sống để làm sạch môi trường, lọc nước, xử lý rác thải, bảo vệ đa dạng sinh học. Công nghệ sinh học màu đỏ tập trung vào lĩnh vực sức khoẻ con người, thông qua việc ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất những loại thuốc kháng sinh, vắc-xin, thuốc, điều trị bệnh[2].
Công nghệ sinh học được sử dụng trong sản xuất hoá chất, thiết kế và sản xuất vải may mặc, vật liệu thay thế nguyên liệu sản xuất và không gây ô nhiễm môi trường, nguyên liệu sinh học. Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất đóng góp vào việc tiết kiệm năng lượng, giảm khí thải nhà kính, và hỗ trợ cho việc đổi mới các ngành công nghiệp và cung ứng (Hermann, Blok, Patel, 2007).
Theo Tổ chức Đổi mới công nghệ sinh học, từ năm 1982 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm triệu người được giúp đỡ từ trên 230 thuốc và vắc-xin được ứng dụng công nghệ sinh học; và hiện có trên 400 sản phẩm thuốc và vắc-xin đang trong quá trình thử nghiệm để xử lý trên 200 loại bệnh, bao gồm cả các bệnh ung thư, AIDS, xơ cứng, viêm khớp, bệnh tim, tiểu đường, Alzheimer[3]. Trong nông nghiệp, so với dầu, công nghệ enzym xen-lu-lo (một ứng dụng của công nghệ sinh học) tạo thuận lợi cho việc chuyển đổi phụ phẩm cây trồng thành ethanol, cho phép giảm 90% lượng khí thải CO2, sản xuất năng lượng nhiều hơn, và sử dụng nguyên liệu tái tạo[4]. Trong lĩnh vực sản xuất hàng may mặc, công nghệ sinh học được ứng dụng để phát triển ra các nguyên liệu vải tốt (thậm chí tạo ra nguyên liệu sản phẩm được làm từ vỏ cây). Công nghệ sinh học được ứng dụng trong xử lý nước thải và rác thải thông qua việc sử dụng các biện pháp, kỹ thuật lọc sinh học, ủ phân sinh học, hấp thụ sinh học.
Công nghệ sinh học trong nghiên cứu và phát triển.
Ảnh: https://www.asiabiotech.com/22/2208/22080038x.html
Từ những ứng dụng từ thực tiễn đã cho thấy, công nghệ sinh học mang lại nhiều lợi ích cho con người, nhất là ở các lĩnh vực bảo vệ môi trường, tăng sản lượng sản xuất lương thực thực phẩm, cải thiện sức khoẻ con người. Các ngành công nghiệp công nghệ sinh học phát triển mạnh tại các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Đức, Pháp, Singapore, Thuỵ Điển, Nhật,… Cụ thể, Hoa Kỳ được xem là quốc gia dẫn đầu trong lĩnh vực công nghệ sinh học, trong đó ngành công nghiệp dược phẩm rất phát triển, chiếm 45% thị phần quốc tế[5], và liên tục dẫn đầu trong nghiên cứu, đổi mới công nghệ. Theo báo cáo số liệu thống kê công nghệ sinh học năm 2015 của OECD, Hoa Kỳ đứng vị trí số 1 về số lượng các công ty công nghệ sinh học (11,367 công ty công nghệ sinh học), Tây Ban Nha xếp vị trí thứ 2 với trên 2,800 công ty công nghệ sinh học, Pháp xếp vị trí thứ 3 với trên 1,900 công ty công nghệ sinh học; theo sau là các nước Hàn Quốc, Đức, Anh, Nhật, Mexico, New Zealand, Bỉ[6].
Tại Nhật Bản, ứng dụng công nghệ sinh học đã được áp dụng vào sản xuất gạo, phát triển thành công các giống cây ăn quả và rau xanh. Ở Nhật Bản, trên 40 cây chuyển gen đã được phát triển; giống cà chua kháng virus khảm thuốc lá (TMV) đã được trồng thử nghiệm thông thường từ năm 1992; hai giống lúa kháng virus bệnh sọc lá (RSV) cũng được trồng trên ruộng thường từ năm 1994[7].
Ứng dụng công nghệ sinh học và rô-bốt trong nghiên cứu giống cây trong phòng lab.
Ảnh: https://www.analytica.de/en/trade-fair/exhibition-sectors/biotechnology/
Ở khu vực châu Á – Thái Bình Dương, bên cạnh các quốc gia phát triển có thế mạnh về công nghệ sinh học, Ấn Độ đang nổi lên với sự tăng trưởng của ngành công nghệ sinh học. Trong những năm vừa qua, tốc độ tăng trưởng của lĩnh vực công nghệ sinh học ở Ấn Độ đạt mức trên 30%[8], chính phủ Ấn Độ ủng hộ phát triển lĩnh vực công nghệ sinh học với việc đã thông qua Chiến lược phát triển công nghệ sinh học quốc gia vào năm 2007 và Chiến lược phát triển công nghệ sinh học quốc gia giai đoạn 2015 – 2020 (tập trung triển khai trên 4 lĩnh vực chính: y tế, thực phẩm và dinh dưỡng, năng lượng sạch, giáo dục; tạo mạng lưới phát triển công nghệ trên khắp Ấn Độ và kết nối với các đối tác toàn cầu; đảm bảo đầu tư tập trung và có chiến lược trong việc xây dựng nguồn lực con người với việc thành lập Hội đồng giáo dục công nghệ sinh học và khoa học đời sống)[9]. Trong khu vực ASEAN, Singapore được biết đến là một quốc gia phát triển dành sự quan tâm cho phát triển ngành công nghệ sinh học với văn hoá khởi nghiệp và các chính sách ủng hộ của chính phủ Singapore. Năm 2019, ở Singapore có trên 350 công ty công nghệ sinh học và kỹ thuật y khoa. Ủng hộ nỗ lực thương mại hoá công nghệ sinh học của quốc gia mình, chính phủ Singapore đã thiết lập Quỹ nghiên cứu quốc gia - Temasek IP vào năm 2018 với cam kết dành 50 triệu đô-la Singapore để cùng đầu tư vào các công ty công nghệ cao đặt trụ sở tại Singapore, trong đó bao gồm các start-up về công nghệ sinh học[10].
Tại Việt Nam, nhận thức về tầm quan trọng của công nghệ sinh học trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, Chỉ thị số 50-CT/TW đã được ban hành ngày 04/3/2005 về đẩy mạnh phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá[11]. Trong hơn 15 năm triển khai thực hiện Chỉ thị 50-CT/TW, công nghệ sinh học tại Việt Nam đã có nhiều bước phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất, nhất là trong lĩnh vực nông nghiệp, y dược, thực phẩm, môi trường. Trong nông nghiệp, ứng dụng công nghệ sinh học đã được áp dụng trong phát triển các giống cây trồng, vật nuôi có giá trị kinh tế cao, năng suất, chất lượng. Trong lĩnh vực môi trường, ứng dụng công nghệ sinh học được sử dụng trong sản xuất chế phẩm vi sinh xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, xử lý chất thải, … Trong lĩnh vực y dược, ứng dụng công nghệ sinh học đã được áp dụng trong nghiên cứu, sản xuất một số loại vắc-xin, chế phẩm sinh học. Trong cuộc chiến phòng và đẩy lùi dịch COVID-19, ứng dụng công nghệ sinh học được áp dụng trong nghiên cứu, phát triển và sản xuất vắc-xin trong nước./.
Lê Hạnh
[1] African Journal of Biotechnology Vol. 8 (25), pp. 7253-7262, 29 December, 2009. “The role of biotechnology on the treatment of wastes”. Hanife Buyukgungor and Levent Gurel.
[2] https://steemit.com/steemstem/@jepper/all-the-colors-of-biotechnology
[3] https://archive.bio.org/articles/biotechnology-solutions-everyday-life
[4] https://explorebiotech.com/about-white-biotechnology/
[5] https://www.biotecnika.com/best-countries-for-biotech-jobs-top-10-in-the-world/
[6] https://www.biostandups.com/bio-tech/countries-leading-biotechnology-industry-global-rankings/
[7] http://www.scj.go.jp/en/sca/activities/conferences/conf_5_programs/pdf/5thas1kajiura.pdf
[8] https://www.preservearticles.com/articles/what-are-the-various-application-of-biotechnology-in-india/25450
[9] https://dbtindia.gov.in/about-us/strategy-nbds
[10] https://www.pharmbiosingapore.com/articles/industry-articles/overview-of-the-singapore-pharmbio-sector
[11] https://dangcongsan.vn/y-te/ung-dung-va-phat-trien-cong-nghe-sinh-hoc-o-viet-nam--thuc-trang-va-giai-phap-313869.html