Sự gia tăng dân số và nhu cầu lương thực đã thúc đẩy sản xuất nông nghiệp phát triển mạnh, đồng thời làm phát sinh lượng lớn phụ phẩm và chất thải nông nghiệp. Hiện nay, ngành nông nghiệp tạo ra khoảng 998 triệu tấn chất thải mỗi năm trên toàn cầu (Mawthoh & cs., 2026). Tuy nhiên, tại nhiều quốc gia đang phát triển, phần lớn phụ phẩm vẫn được xử lý bằng cách đốt hoặc thải bỏ trực tiếp, gây lãng phí nguồn sinh khối có giá trị và làm gia tăng phát thải khí nhà kính, ô nhiễm môi trường cũng như các tác động bất lợi đến hệ sinh thái và sức khỏe con ngừi (Nguyen & cs., 2021). Trong bối cảnh phát triển kinh tế tuần hoàn, phụ phẩm nông nghiệp ngày càng được xem là nguồn tài nguyên sinh học có giá trị thay vì chất thải cần loại bỏ. Việc tận dụng hiệu quả các nguồn phụ phẩm này không chỉ góp phần giảm ô nhiễm môi trường mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm chi phí sản xuất và gia tăng giá trị kinh tế cho người nông dân.

Hiện nay, ủ compost được xem là phương pháp phù hợp và khả thi nhất đối trong sản xuất nông nghiệp. Đây là quá trình chuyển hóa các vật liệu hữu cơ thành mùn ổn định dưới tác động của hệ vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hoặc yếm khí (Ji & cs., 2023). Biện pháp này giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo ra nguồn phân bón hữu cơ có giá trị, góp phần cải thiện độ phì nhiêu đất, tăng khả năng giữ nước và nâng cao hoạt động của hệ vi sinh vật đất (Brock & cs., 2021). Đặc biệt, sự phát triển của các công nghệ mới như vermicomposting (ủ bằng trùn quế) hay entomocomposting (ủ bằng côn trùng) (Hình 1) đã nâng cao đáng kể hiệu quả xử lý chất thải hữu cơ. Trong đó, ruồi lính đen (Black Soldier Fly) được đánh giá là đối tượng đầy tiềm năng nhờ khả năng phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời tạo ra sinh khối giàu protein phục vụ chăn nuôi và nguồn phân hữu cơ chất lượng cao cho cây trồng (Mawthoh & cs., 2026).

 
 Hình 1. Công nghệ ủ phân bằng côn trùng (Entomocomposting)

Bên cạnh compost hóa, việc chuyển hóa phụ phẩm thành than sinh học (biochar) đang nhận được sự quan tâm lớn trong những năm gần đây. Biochar được sản xuất thông qua quá trình nhiệt phân sinh khối trong điều kiện thiếu oxy và có hàm lượng carbon ổn định cao. Khi được bổ sung vào đất, biochar giúp cải thiện khả năng giữ nước, tăng hiệu quả sử dụng dinh dưỡng, thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật đất và góp phần cố định carbon lâu dài (Schmidt & cs., 2021). Đây được xem là một giải pháp kép, vừa nâng cao năng suất cây trồng vừa hỗ trợ giảm phát thải khí nhà kính (Bo & cs., 2023). Ngoài ra, nhiều loại phụ phẩm như rơm rạ, trấu, bã mía hay thân ngô còn có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh học (Kumar & cs., 2023), vật liệu xây dựng sinh học (Sangmesh & cs., 2023), nhựa phân hủy sinh học hoặc các sản phẩm công nghiệp khác (Mujtaba & cs., 2023), qua đó tạo ra chuỗi giá trị mới từ những nguồn nguyên liệu vốn bị xem là phế thải.

 
Hình 2. Các sản phẩm phụ xử lý từ phụ phẩm nông nghiệp nhờ các phương pháp công nghệ sinh học 

Một xu hướng nổi bật khác là ứng dụng công nghệ sinh học trong quá trình gia tăng giá trị phụ phẩm nông nghiệp (hình 2). Thông qua các quá trình lên men và chuyển hóa sinh học, nhiều loại phụ phẩm có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất enzyme công nghiệp, axit hữu cơ, chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ vi sinh và nhiên liệu sinh học. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mà còn tạo nền tảng cho sự phát triển của các mô hình nhà máy sinh học (biorefinery) trong tương lai (Mawthoh & cs., 2026). Sự kết hợp giữa công nghệ sinh học, trí tuệ nhân tạo và các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn được kỳ vọng sẽ tạo ra những bước đột phá trong quản lý phụ phẩm nông nghiệp theo hướng thông minh và bền vững hơn.

Đối với Việt Nam, một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp phát triển với lượng phụ phẩm rất lớn từ lúa gạo, cây công nghiệp, rau màu và chăn nuôi, việc tận dụng hiệu quả nguồn sinh khối này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Trong điều kiện hiện nay, các giải pháp như ủ compost, sản xuất biochar, phát triển phân bón hữu cơ vi sinh hay ứng dụng ruồi lính đen được xem là những hướng đi phù hợp cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế. Chuyển đổi từ “xử lý chất thải” sang “khai thác tài nguyên” không chỉ góp phần giải quyết các vấn đề môi trường mà còn tạo động lực cho sự phát triển của nền nông nghiệp tuần hoàn, phát thải thấp và thích ứng với biến đổi khí hậu. Đây cũng chính là con đường tất yếu để hướng tới một nền nông nghiệp xanh và bền vững trong tương lai.

 

Nguyễn Thị Loan - Nhóm NCM công nghệ canh tác cây trồng bền vững

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Sangmesh, B., Patil, N., Jaiswal, K. K., Gowrishankar, T. P., Selvakumar, K. K., Jyothi, M. S., Jyothilakshmi, R., & Kumar, S. (2023). Development of sustainable alternative materials for the construction of green buildings using agricultural residues: A review. Construction and Building Materials, 368, 130457.

Bo, X., Zhang, Z., Wang, J., Guo, S., Li, Z., Lin, H., Huang, Y., Han, Z., Kuzyakov, Y., & Zou, J. (2023). Benefits and limitations of biochar for climate-smart agriculture: a review and case study from China. Biochar, 5(1), 77.

Brock, C., Oltmanns, M., Matthes, C., Schmehe, B., Schaaf, H., Burghardt, D., Horst, H., & Spieß, H. (2021). Compost as an Option for Sustainable Crop Production at Low Stocking Rates in Organic Farming. Agronomy, 11.

Ji, Z., Zhang, L., Liu, Y., Li, X., & Li, Z. (2023). Evaluation of composting parameters, technologies and maturity indexes for aerobic manure composting: A meta-analysis. Science of The Total Environment, 886, 163929.

Kumar, J. A., Sathish, S., Prabu, D., Renita, A. A., Saravanan, A., Deivayanai, V. C., Anish, M., Jayaprabakar, J., Baigenzhenov, O., & Hosseini-Bandegharaei, A. (2023). Agricultural waste biomass for sustainable bioenergy production: Feedstock, characterization and pre-treatment methodologies. Chemosphere, 331, 138680.

Mawthoh, A. B. T., Seram, D., Watt, H. J., Ayrilmis, N., Subramani, T., Pandurangan, N. K., Patil, H., & Aruljothi, J. (2026). Transforming residues to resources: agricultural waste management for value added products, bioenergy, and sustainable economic growth. Environment, Development and Sustainability.

Mujtaba, M., Fernandes Fraceto, L., Fazeli, M., Mukherjee, S., Savassa, S. M., Araujo de Medeiros, G., do Espírito Santo Pereira, A., Mancini, S. D., Lipponen, J., & Vilaplana, F. (2023). Lignocellulosic biomass from agricultural waste to the circular economy: a review with focus on biofuels, biocomposites and bioplastics. Journal of Cleaner Production, 402, 136815.

Nguyen, H. S., Bui, T. P. L., & Ngo, D. M. (2021). The current status of agricultural wastes and residuals management and recycling in Vietnam. FFTC Agricultural Policy Platform (FFTC-AP) – Food and Fertilizer Technology Center for Asian and Pacific Region.

Schmidt, H.-P., Kammann, C., Hagemann, N., Leifeld, J., Bucheli, T. D., Sánchez Monedero, M. A., & Cayuela, M. L. (2021). Biochar in agriculture – A systematic review of 26 global meta-analyses. GCB Bioenergy, 13(11), 1708–1730.