Bộ môn Công nghệ Sinh học - Thực phẩm

Vấn đề ô nhiễm môi trường và cạn kiệt tài nguyên đang ngày càng ảnh hưởng xấu đến cuộc sống con người, đòi hỏi nhiều quốc gia phải chủ động xây dựng và phát triển nền kinh tế tuần hoàn (mang tính bền vững, có lợi cho môi trường), trong đó có Việt Nam.
Áp dụng kinh tế tuần hoàn đang là một xu hướng mạnh mẽ ở nhiều quốc gia trên thế giới bởi chính những lợi ích về cả kinh tế, môi trường và xã hội mà nó được kỳ vọng mang lại như: Tạo ra cơ hội tăng trưởng kinh tế, tạo việc làm và giảm tác động môi trường, thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững (SDG) và ứng phó với biến đổi khí hậu [4].
1. Khái niệm 
Kinh tế tuần hoàn trong nông nghiệp được hiểu là quá trình sản xuất theo chu trình khép kín thông qua việc ứng dụng các tiến bộ khoa học – kỹ thuật, công nghệ sinh học, công nghệ hóa lý vào việc tái chế các chất thải, phế phụ phẩm để làm nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất, chế biến nông, lâm, thủy sản. Thông qua quá trình này, không chỉ tạo ra được các sản phẩm chất lượng cao, an toàn mà còn giảm thiểu tối đa lượng chất thải ra môi trường, đồng thời góp phần nâng cao nhận thức của người dân về tái sử dụng phụ phẩm, phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp gắn liền với việc bảo vệ môi trường [7].

Hình 1. Thúc đẩy phát triển nông nghiệp tuần hoàn [7].

Sản xuất nông nghiệp theo hướng kinh tế tuần hoàn sẽ khai thác và sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả, tiết kiệm, giảm sự lãng phí, thất thoát sau thu hoạch, đồng thời tạo ra những sản phẩm chất lượng cao và an toàn, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe con người và hệ sinh thái.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, giá cả vật tư nông nghiệp, thức ăn chăn nuôi tăng cao thì sản xuất nông nghiệp theo hướng kinh tế tuần hoàn là một giải pháp hợp lý nhằm giảm chi phí đầu vào, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sản xuất, đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững.
2. Nguyên tắc và mục tiêu
Mô hình kinh tế tuần hoàn chú trọng đến hoạt động quản lý và tái tạo tài nguyên theo một chu trình khép kín nhằm mục tiêu hạn chế tối đa lượng phế thải, các chất thải được tái chế, trở thành nguyên liệu mới cho sản xuất, từ đó làm giảm các tác động tiêu cực đến môi trường, bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe con người; tận dụng triệt để tài nguyên thông qua các hoạt động, như sửa chữa (repair), tái sử dụng (reuse), tái chế (recycle). Cụ thể, một phần hoặc toàn bộ chất thải sẽ được đưa về vòng sản xuất cũ, cấu trúc lại và tiếp tục được sử dụng, góp phần giảm tiêu thụ nguyên liệu, thu hồi chất thải cho đầu vào sản xuất, đồng thời giảm chi phí chế tạo, sản xuất [4]. 
Có 3 nguyên tắc chủ yếu của KTTH trong nông nghiệp [1]
    Nguyên tắc thứ 1: Bảo tồn và gìn giữ tài nguyên thiên nhiên
    Nguyên tắc này nhấn mạnh tầm quan trọng của nguồn lực tự nhiên và hệ thống sinh thái cùng với giảm thiểu sử dụng các nguyên liệu đầu vào không tái tạo hoặc độc hại. Nó bao gồm việc tránh và hạn chế sử dụng các chất hóa học và nguyên vật liệu không thể tái sử dụng hoặc tái tạo.
    Nguyên tắc thứ 2: Sử dụng hiệu quả các nguồn lực
    Nguyên tắc này nhấn mạnh vai trò của hệ thống trao đổi tuần hoàn. Các hệ thống sản xuất nông nghiệp có thể hiệu quả hơn thông qua sử dụng và sử dụng lại các nguồn lực và cải thiện các chu trình. Hệ sinh thái tự nhiên thường bị ảnh hưởng bởi tái tạo thực phẩm, năng lượng và nước hiệu quả. Có 3 mức độ có thể tăng cường sử dụng nguồn lực hiệu quả gồm: (1) Cải tiến sản xuất bằng các trang thiết bị trong hệ thống sản xuất nông nghiệp tiên tiến; (2) Thay thế các sản phẩm có hiệu quả sử dụng nguồn lực thấp bằng các sản phẩm có hiệu quả sử dụng nguồn lực cao; (3) Thiết kế hệ thống tuần hoàn bằng cách biến đầu ra của quá trình sản xuất này thành đầu vào cho quá trình sản xuất khác.
    Nguyên tắc thứ 3: Sử dụng đa mục đích và giá trị tái tạo
    Nguyên tắc này đề cập đến giảm thiểu lãng phí lương thực, thực phẩm bằng việc tận dụng các dòng chất thải và biến chúng trở thành các đầu vào có giá trị cho chuỗi sản xuất lương thực, thực phẩm. Sự lãng phí lương thực, thực phẩm có thể diễn ra ở tất cả các công đoạn của chuỗi giá trị như sản xuất, thu hoạch, dự trữ, chế biến, vận chuyển bởi các lương thực, thực phẩm bị vứt bỏ trong khâu bán lẻ khi không bán được và vứt bỏ bởi người tiêu dùng.
3. Các mô hình KTTH trong nông nghiệp ở Việt Nam [6,8]
a. Mô hình Vườn - Ao - Chuồng (VAC): vườn là hoạt động trồng trọt, ao là nuôi trồng thủy sản và chuồng là chăn nuôi gia súc, gia cầm trong các hộ gia đình, gia trại, trang trại. VAC đã tạo ra một mô hình sản xuất nông nghiệp tổng hợp, gắn kết trồng trọt với chăn nuôi, hạn chế chất thải, thuận theo tự nhiên và hoàn toàn phù hợp với các nguyên tắc của KTTH. Sau này, mô hình VAC đã được cải tiến phù hợp với trình độ phát triển của sản xuất nông nghiệp cũng như điều kiện sinh thái của từng vùng lãnh thổ trên cả nước, đó là: Vườn - Ao - Chuồng - Bioga (VACB); Vườn - Ao - Chuồng - Rừng (VACR) ở các tỉnh miền núi; Vườn - Ao - Hồ (VAH) ở các tỉnh miền Trung. Thực hiện mô hình nông nghiệp này vừa đem lại hiệu quả kinh tế cao, vừa giúp giảm phát thải khí nhà kính.
b. Mô hình “lúa, tôm” và “lúa, cá”: Mô hình “lúa, tôm” được áp dụng từ đầu những năm 2000 ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, mô hình “lúa, cá” được thực hiện ở các tỉnh vùng trũng, hay ngập úng ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng. Trong mô hình này, khi nuôi tôm hoặc cá trong ruộng lúa, phân của tôm, cá và thức ăn còn dư (của tôm, cá) sẽ làm phân bón bổ sung dinh dưỡng cho cây lúa; ngược lại, khi gặt lúa xong, thả tôm (cá) vào ruộng, gốc rạ, thóc rơi vãi trở thành nguồn thức ăn cho tôm, cá. Với mô hình luân canh này hầu như cây trồng, vật nuôi không phải dùng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kháng sinh, tạo ra sản phẩm sạch và bảo vệ môi trường. Đến nay, mô hình này đang được cải biến thành mô hình “lúa thơm - tôm sạch” và “lúa thơm - cá sạch”.
c. Mô hình trồng lúa - trồng nấm - sản xuất phân hữu cơ - trồng cây ăn quả: được phổ biến ở hầu khắp các tỉnh, thành trong cả nước tận dụng nguyên liệu từ phụ phẩm rơm rạ trong trồng lúa để trồng nấm, bã rơm rạ sau khi thu hoạch nấm được tận dụng để bón cho cây trồng (cây ăn quả, rau màu) rất tốt. 
d. Mô hình sản xuất tổng hợp bò - trùn quế - cỏ/ngô - gia súc, gia cầm – cá: Mô hình tận dụng phụ phẩm chăn nuôi (phân) để nuôi trùn quế; lấy phân trùn quế bón cỏ/ngô; trùn quế làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, cá, đem lại hiệu quả kinh tế cao, giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường.
e. Mô hình chăn nuôi an toàn sinh học 4F (Farm – Food – Feed – Fertilizer: Trồng trọt - Thực phẩm - Chăn nuôi - Phân bón): Mô hình là chu trình sản xuất khép kín, gồm: chăn nuôi lợn hữu cơ, sản xuất các chế phẩm sinh học, sản xuất thức ăn chăn nuôi hữu cơ và sản xuất phân bón vi sinh. Chất thải trong trang trại được thu gom và xử lý để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh phục vụ trồng trọt, tạo thành quy trình sản xuất nông nghiệp khép kín từ chăn nuôi đến trồng trọt, từ cây đến đất.
f. Mô hình “vòng tuần hoàn xanh” trong các trang trại bò sữa:  mô hình chăn nuôi được Công ty Vinamilk áp dụng để phát triển trang trại bò sữa thân thiện với môi trường. Họ xây dựng và vận hành hệ thống trang trại bò sữa theo tiêu chuẩn quốc tế (Global GAP) và tiêu chuẩn hữu cơ châu Âu (EU Organic). Trong các trang trại bò sữa, thực hiện quy trình chăn nuôi khép kín: từ làm đất, trồng cỏ, chăm sóc bò đến xử lý chất thải để tạo “vòng tuần hoàn xanh”. Nhờ công nghệ biogas, chất thải gia súc được xử lý để tiếp tục bón cho đồng cỏ, cải tạo đất và một phần khác được biến đổi thành khí metan dùng để đun nước nóng dùng cho hoạt động của trang trại. Việc tái tạo và tái sử dụng năng lượng vừa mang lại hiệu quả về kinh tế, vừa giảm thiểu đáng kể lượng phát thải CO2, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Hình 2. Mô hình chăn nuôi được Vinamilk áp dụng [9].

Thực tế, nông nghiệp tuần hoàn đã tồn tại ở nước ta từ rất lâu đời trong các hệ thống canh tác như vườn – ao – chuồng; vườn – ao – chuồng – rừng; xen canh, gối vụ. Trong các hệ thống này, chất thải của chăn nuôi được sử dụng để phục vụ cho trồng trọt, phụ phẩm trồng trọt được sử dụng để làm thức ăn cho vật nuôi và nuôi trồng thủy sản. Hiện nay, mặc dù các kỹ thuật tận dụng, quay vòng chất thải chăn nuôi còn nhiều hạn chế nhưng đã góp phần không nhỏ trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Chính vì vậy, có thể nói nông nghiệp tuần hoàn là một giải pháp hợp lý nhằm tiết giảm chi phí đầu vào, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sản xuất [7].
Tài liệu tham khảo
1. Bianchi, F., Beek, C. V., Winter, D. D., & Lammers, E. (2020). Opportunities and barriers of circular agriculture insights from a synthesis study of the Food & Business Research Programme. Food & Business Knowledge Platform.
2. International Journal of Waste Resources
3. Pearce, D.W. and R.K. Turner (1990), Economics of Natural Resources and the Environment, Hemel Hempstead: Harvester Wheatsheaf.
4. https://postenp.phaha.vn/chi-tiet-toa-soan/tap-chi-kinh-te-viet-nam
5. http://www.inc.com/maureen-kline/what-a-circular-economy-is-and-why-you-should-care.html
6. http://tapchimoitruong.vn
7. https://media.chinhphu.vn
8. https://thuysanvietnam.com.vn
9. https://www.vinamilk.com.vn
ThS. Huỳnh Đặng Hà Uyên (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)