Bởi vậy, đừng vội vứt lõi lọc cũ của máy lọc nước nhà bạn đi, bởi bây giờ, nó có thể được tái chế trong một ứng dụng hoàn toàn mới: Nuôi cấy thịt nhân tạo.

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Tokyo, Nhật Bản mới đây cho biết họ đã đạt được một bước tiến đột phá trong lĩnh vực sản xuất thịt trong phòng thí nghiệm, nhờ vào những vi ống lấy từ lõi máy lọc nước.

Những vi ống này có thể được biến thành mạch máu nhân tạo bên trong miếng thịt, nên thay vì thẩm thấu nước lọc, nó sẽ cho phép chất dinh dưỡng đi qua để nuôi miếng thịt lớn lên.

Ý tưởng này đã giúp các nhà khoa học Nhật Bản đi vào lịch sử khi trở thành những người đầu tiên nuôi được thịt gà nhân tạo dạng miếng 3D với kích thước lớn nhất từ trước đến nay (7.00 cm × 4.05 cm × 2.25 cm).

Trong so sánh, các nỗ lực nuôi cấy thịt trong phòng thí nghiệm trong vòng 25 năm qua chỉ được thực hiện dựa trên công nghệ 1D (tạo ra các sợi thịt một chiều) và 2D (tạo ra các miếng thịt mỏng dưới 1 mm), rồi ép và viên chúng lại với nhau thành miếng lớn.

Sản xuất thịt nhân tạo dạng này rất tốn kém, cả về mặt thời gian lẫn chi phí, đồng thời miếng thịt tạo ra không đem lại được cảm giác cắn “ngập răng” như cấu trúc 3D của thịt thật.

Mark Post, nhà khoa học người Hà Lan, giám đốc khoa học của công ty sản xuất thịt nhân tạo Mosa Meat, cho biết: “Công trình này quả là một thành tựu kỹ thuật phi thường”.

Năm 2013, Post chính là người nuôi cấy ra miếng thịt bò nhân tạo đầu tiên có thể kẹp vào một chiếc bánh hamburger. Nhưng kể từ đó tới nay, lĩnh vực này đang phát triển rất nhanh, với tốc độ lớn hơn cả định luật Moore.

Những miếng thịt nhân tạo đang lớn lên gấp đôi sau mỗi 13 tháng, trong khi, giá thành của chúng đã giảm xuống còn một nửa sau mỗi 8 tháng.

Bây giờ, đột phá của nhóm Nhật Bản được hi vọng sẽ mở ra một chương phát triển mới cho thịt nhân tạo, hướng đến thương mại hóa sản phẩm, tăng cơ hội chúng được chấp nhận bởi cả thị trường lẫn người tiêu dùng.

Năm 2013, miếng thịt bò nhân tạo đầu tiên được tạo ra bằng cách viên 20.000 miếng vụn thịt lại với nhau, công việc được thực hiện trong 2 năm, với chi phí 2,3 triệu USD/kg

Thịt nhân tạo, hay thịt nuôi cấy, là sản phẩm được tạo ra từ tế bào động vật trong phòng thí nghiệm mà không qua chăn nuôi truyền thống. Công nghệ này sử dụng các tế bào gốc hoặc tế bào mô, nuôi dưỡng trong môi trường giàu dinh dưỡng để phát triển thành các mô cơ cung cấp protein như thịt mà con người có thể ăn được.

Mục tiêu của thịt nhân tạo là cung cấp nguồn thực phẩm bền vững, giảm tác động môi trường từ chăn nuôi, như sử dụng đất, nước và phát thải khí nhà kính. Thịt nhân tạo cũng hứa hẹn mang lại lợi ích về mặt đạo đức, giảm việc giết mổ động vật, đồng thời đáp ứng nhu cầu protein trên toàn cầu.

Ý tưởng về thịt nuôi cấy trong phòng thí nghiệm đã được nhen nhóm từ thời kỳ Thế chiến II, bởi một tù nhân chiến tranh người Hà Lan tên là Willem van Eelen.

Eelen tham chiến cho quân đội Đồng Minh ở Indonesia, bị Đế quốc Nhật bắt làm tù nhân và nhiều lần bị bỏ đói. Năm 1945, đế quốc Nhật đầu hàng và bị giải giáp ở mặt trận Thái Bình Dương, Eelen được trả tự do.

Trở về Hà Lan, ông học đại học y và bắt đầu theo đuổi ý tưởng nuôi cấy thịt nhân tạo từ ký ức những năm bị bỏ đói. Thế nhưng mãi đến năm 2001, Eelen mới thành công với bằng sáng chế toàn cầu đầu tiên.

Ông nuôi thịt nhân tạo bằng cách sử dụng một ma trận collagen làm giàn giáo. Sau đó, Eelen gieo các tế bào cơ lên, ngâm tất cả vào một dung dịch dinh dưỡng để kích thích các tế bào cơ phân chia.

Kết quả của quy trình này đã tạo ra được những lát thịt mỏng dạng 2D nhưng có thể xếp chồng lên nhau trong ống nghiệm, thứ mà Eelen tuyên bố sẽ trở thành tương lai của nhân loại khi nó “không chứa mỡ, không chứa gân, xương và sụn”, điều sẽ “loại bỏ quy trình lọc xương, nội tạng, gân, sụn và mỡ”.

Năm 2013, một nhà khoa học người Hà Lan khác là Mark Post đã kế thừa công việc của Eelen, để tạo ra miếng thịt bò nhân tạo đầu tiên có thể được kẹp vào một chiếc bánh hamburger.

Có điều, Post đã làm điều đó một cách rất thủ công. Ông liên tục nuôi những vụn thịt trong ống nghiệm, trong liên tục 2 năm, rồi lấy tất cả chúng viên lại với nhau thành một bánh lớn.

Mỗi vụn thịt của Post năm đó chỉ dài 0,3 mm, và để tạo ra một miếng thịt bò 142 g, ông đã phải viên tới hơn 20.000 vụn thịt, tiêu tốn 325.000 USD, tương đương với mức giá 2,3 triệu USD cho mỗi kg thịt nhân tạo.

Chiếc hambuger làm từ thịt nhân tạo đầu tiên, được nấu bởi đầu bếp nổi tiếng Richard McGeown, vì vậy được coi là một chiến dịch marketing mang tính trình diễn đơn thuần hơn là ứng dụng.

Chắc chắn, sẽ không ai mua nổi nó. Thậm chí để có được chi phí sản xuất, Mark Post đã phải nhờ đến số tiền tài trợ của tỷ phú Sergey Brin, nhà đồng sáng lập Google.

Năm 2025 , các nhà khoa học đã có thể nuôi cấy 1 miếng thịt trong 1 lần duy nhất, mất vỏn vẹn 5 ngày với giá thành giảm xuống hàng trăm ngàn lần

Điều này được thực hiện sau khi một nhóm nghiên cứu tại Đại học Tokyo, Nhật Bản tuyên bố họ đã đạt được một bước tiến đột phá trong việc nuôi cấy thịt nhân tạo dựa trên vi ống.

Dù lĩnh vực nuôi cấy thịt nhân tạo đã có nhiều tiến bộ trong gần một phần tư thế kỷ qua, nhưng kể từ quy trình sản xuất thịt nuôi cấy của Willem van Eelen năm 2001, cho đến miếng thịt bò của Mark Post năm 2013, các sản phẩm này vẫn chỉ giới hạn ở dạng dải mỏng 2D hoặc sợi mỏng 1D dưới một milimet. Việc tạo ra miếng thịt dày hơn với kết cấu 3D cho cảm giác cắn và hương vị giống thịt thật vẫn là một thách thức lớn.

“Việc tái tạo kết cấu và hương vị của thịt nguyên miếng vẫn còn rất khó khăn”, như kỹ sư y sinh Shoji Takeuchi từ Đại học Tokyo giải thích.

Thách thức này xuất phát từ việc khó đảm bảo phân phối chất dinh dưỡng trong mô đang phát triển. Không có mạng lưới mạch máu, quá trình khuếch tán chỉ cung cấp dinh dưỡng ở mức hạn chế.

Nuôi một miếng thịt lớn, thay vì dán các khối lại với nhau, là điều mong muốn vì nó giúp mô phỏng tốt hơn cấu trúc và kết cấu tự nhiên của thịt thông thường. Nhưng kỳ tích này vẫn là “một trong những thách thức lớn nhất trong lĩnh vực này”, Amy Rowat, một nhà vật lý sinh học tại Đại học California, Los Angeles, người làm việc về thịt nuôi trong phòng thí nghiệm, cho biết.

Các tế bào cần liên tục nhận được chất dinh dưỡng và oxy để duy trì sức khỏe và phát triển. Ở động vật, mạch máu thực hiện công việc này, vận chuyển chất dinh dưỡng khắp mô.

Để giải quyết vấn đề này, Takeuchi và các đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp mới nhằm nuôi dưỡng từng tế bào thịt một cách hiệu quả.

“Chúng tôi đã vượt qua khó khăn trong việc cung cấp chất dinh dưỡng cho các mô dày bằng cách sắp xếp các sợi rỗng với độ chính xác ở cấp vi mô”, Takeuchi giải thích.

Hệ thống lắp ráp tự động bằng robot của nhóm có thể trang bị cho mỗi miếng thịt hơn 1.000 sợi rỗng, đảm bảo mọi tế bào thịt, dù ở vị trí sâu bên trong, đều được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng.

“Những sợi rỗng này vốn đã được sử dụng phổ biến trong máy lọc nước gia đình và máy chạy thận nhân tạo cho bệnh nhân suy thận”, Takeuchi cho biết. “Thật thú vị khi phát hiện chúng cũng có thể hỗ trợ hiệu quả trong việc tạo ra mô nhân tạo và thậm chí là các cơ quan hoàn chỉnh trong tương lai.”

Nhờ sự hỗ trợ của các sợi rỗng, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một miếng thịt gà có kích thước 7.00 cm × 4.05 cm × 2.25 cm, nặng 11 gram từ tế bào nguyên bào sợi gà, loại tế bào hình thành mô liên kết.

Các thử nghiệm cho thấy miếng thịt này có hàm lượng protein cao hơn, cho hương vị và kết cấu vượt trội so với các nỗ lực tạo ra thịt gà viên nhân tạo trước đây.

Thịt nhân tạo sẽ là tương lai của nhân loại và cả hành tinh

Các nhà nghiên cứu hướng tới việc phát triển thịt nuôi cấy vì lợi ích về đạo đức và môi trường. Chăn nuôi truyền thống đòi hỏi lượng lớn đất đai và nước; đặc biệt, chăn nuôi bò góp phần đáng kể vào biến đổi khí hậu.

Một ước tính cho thấy 30% tổng diện tích đất trên hành tinh đang được sử dụng để phục vụ ngành chăn nuôi. Đó là khoảng 70% tổng diện tích đất nông nghiệp trên thế giới. Khó hiểu bởi bạn sẽ nghĩ trồng trọt mới cần đất chứ không phải chăn nuôi.

Thế nhưng, hãy thử nhìn vào một nông trại nuôi bò. Trong khi đúng là những con bò chỉ được nhốt trong những ô chuồng chật hẹp, thì để cung cấp thức ăn đủ cho chúng, người ta sẽ cần những cánh đồng bạt ngàn chỉ trồng cỏ. Chăn nuôi ở một quy mô công nghiệp sẽ cực kỳ tốn diện tích.

Chưa hết, chăn nuôi là một ngành nông nghiệp, nhưng khi nói đến chăn nuôi quy mô lớn, đó lại là một ngành công nghiệp ” đen khói “.

Một ước tính chỉ ra công nghiệp chăn nuôi phải chịu trách nhiệm cho 18% lượng khí thải nhà kính trên toàn thế giới. Trong so sánh, tất cả các phương tiện giao thông đang hoạt động mới chỉ thải ra 13,5% tổng tượng khí CO ₂ .

Công nghiệp chăn nuôi cũng thải vào khí quyển 65% tổng lượng NO từ khi con người xuất hiện, 37% khí metan và 64% amoniac. Hầu hết những khí thải này đều gây hiệu ứng nhà kính, khiến Trái Đất ấm lên gấp nhiều lần CO ₂ , ví dụ NO gấp 296 lần và metan gấp 23 lần.

Sản xuất thịt nhân tạo tốn ít diện tích hơn, vì chúng ta có thể tiết kiệm bằng cách tận dụng không gian cao tầng. Nó cũng sử dụng ít nước hơn và tạo ra ít khí thải nhà kính. Không có động vật sống thì sẽ không cần cho chúng uống nước và cũng không còn phân động vật nữa.

Một điều quan trọng không kém, động vật không sống nghĩa là chúng ta trút bỏ được gánh nặng đạo đức liên quan đến việc giết mổ. Ngoài ra, bằng cách kiểm soát các điều kiện nuôi cấy thịt, chúng ta có thể tạo ra nguồn thực phẩm dinh dưỡng hợp lý hơn, chẳng hạn thịt nhiều nạc và ít chất béo.

Bây giờ, trong so sánh, 1 kg thịt được sản xuất từ những con gà sống trong nông trại và 1 kg thịt được tạo ra trong phòng thí nghiệm, không khó để chúng ta nhận ra đâu mới nên là tương lai của nhân loại, và của cả hành tinh.

Vấn đề lúc này chỉ là liệu thịt nhân tạo có thể được sản xuất với giá rẻ và được chấp nhận bởi người tiêu dùng hay không?

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học Nhật Bản đang cùng lúc giải quyết hai vấn đề đó. Một mặt, nếu thịt nhân tạo có thể được nuôi theo miếng, với sản lượng cao hơn, nó sẽ có giá thành rẻ hơn.

Một số nhà nghiên cứu cho rằng chỉ với 10 tế bào sợi cơ, họ có thể tạo ra 50.000 tấn thịt nhân tạo trong vòng 2 tháng. Giá thành của thịt nhân tạo hiện nay cũng đã giảm xuống và được dự đoán chỉ còn khoảng 1,3 USD/ kg vào năm 2030.

Trong khi đó, thịt miếng dạng 3D sẽ giúp cải thiện cảm giác cắn và hương vị mà chúng mang lại. “Công nghệ của chúng tôi sẽ cho phép sản xuất thịt có cấu trúc với kết cấu và hương vị được cải thiện, có thể đẩy nhanh quá trình thương mại hóa thịt nhân tạo”, Takeuchi khẳng định.