Nông nghiệp tế bào có thể giải quyết các vấn đề khí hậu của ngành cà phê? Một công ty công nghệ sinh học tin rằng câu trả lời là có.
Cà phê là một loại cây rất “khó tính”. Để phát triển tốt, cây cà phê cần khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới, một số giống đòi hỏi độ cao lớn, sương giá thường là thảm họa, và ánh nắng dồi dào, lượng mưa đều đặn cùng đất màu mỡ là điều kiện không thể thiếu.
Chính vì sự khắt khe này mà hầu hết cà phê trên thế giới được trồng ở khu vực gọi là “Vành đai cà phê” (Bean Belt) – khu vực ôm sát xích đạo nằm giữa chí tuyến Bắc và chí tuyến Nam, bao gồm các phần của Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Trung Đông và Châu Á. Phần lớn cà phê được trồng ở khu vực này được xuất khẩu sang các quốc gia không có điều kiện khí hậu phù hợp để trồng cà phê, khiến chuỗi cung ứng của ngành này trở nên dài và phức tạp.
Điều đáng nói là, do cà phê chỉ phát triển tốt trong điều kiện cụ thể như vậy, nên nó cực kỳ dễ bị tổn thương trước tác động của biến đổi khí hậu – cây không chịu được nhiệt độ thấp hơn bình thường hoặc các đợt hạn hán kéo dài.
Trong thập kỷ qua, các hiện tượng thời tiết cực đoan tại Vành đai cà phê đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng cà phê, từ đó đẩy giá cả tăng cao. Vào đầu năm 2025, Tổ chức Cà phê Quốc tế báo cáo xuất khẩu cà phê nhân trong tháng 1/2025 chỉ đạt 9,72 triệu bao, giảm 14,2% so với cùng kỳ năm trước – xu hướng này được dự báo sẽ tiếp diễn khi nhu cầu vẫn vượt cung. Ngành cà phê đang rơi vào tình thế bế tắc.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể trồng cà phê ở bất kỳ đâu mà không phải lo lắng về biến đổi khí hậu? Nhóm nghiên cứu tại Coffeesai – một công ty con của Pluri Biotech – tin rằng giải pháp nuôi cấy tế bào của họ có thể là lời giải cho bài toán nguồn cung trong ngành cà phê.
Dựa trên công nghệ mở rộng tế bào 3D độc quyền của Pluri – ban đầu được phát triển cho lĩnh vực dược phẩm và điều trị – các nhà khoa học tại Coffeesai cho biết họ đã phát triển một phương pháp nông nghiệp tế bào có thể sản xuất lượng cà phê tương đương 1000 cây chỉ trong ba tuần – một quá trình mà bình thường phải mất vài năm vì cây cà phê cần 3–5 năm mới bắt đầu ra quả.
“Ngành cà phê đang đối mặt với một thách thức nghiêm trọng,” CEO Ami Herman của Coffeesai cho biết.
“Khí hậu thất thường đang ảnh hưởng lớn đến sản xuất tại các vùng trồng truyền thống vốn đã có chuỗi cung ứng rất phức tạp. Chúng tôi đã phát triển một phương pháp sản xuất cà phê hoàn toàn mới, không phụ thuộc vào biến đổi khí hậu hay chuỗi cung ứng.”
Quá trình sản xuất cà phê của Coffeesai diễn ra hoàn toàn trong phòng thí nghiệm. Họ bắt đầu bằng việc tách tế bào từ cây cà phê cần nhân giống, sau đó nuôi cấy chúng trong bioreactor (lò phản ứng sinh học). Sau 2–3 tuần, khi lượng tế bào đạt đến mức yêu cầu (gọi là sinh khối tế bào), chúng sẽ được lấy ra, sấy khô, rang và xay như cà phê thông thường.
“Chúng tôi không nói về sản phẩm thay thế. Đây là cà phê thật được nuôi từ tế bào của lá cà phê,” Herman khẳng định.
“Mặc dù sinh khối ban đầu không có hình dạng như hạt cà phê, nhưng sau khi sấy, rang và xay thì nó trông giống cà phê truyền thống. Quy trình rang phải được điều chỉnh một chút do hình dạng nguyên liệu khác nhau.”
Mỗi tế bào được chọn chứa toàn bộ thông tin di truyền của giống cà phê đó – vốn chịu ảnh hưởng bởi môi trường trồng. Điều này cho phép Coffeesai nhân bản bất kỳ giống cà phê nào, từ Robusta Việt Nam đến Geisha Panama. Họ còn có thể tinh chỉnh gen để tạo ra hương vị mong muốn.
“Khi tách tế bào từ lá, chúng tôi đưa vào môi trường dinh dưỡng dạng lỏng để giúp tế bào phát triển – cũng giống như bón phân trong nông nghiệp truyền thống. Nhưng chúng tôi có thể kiểm soát hoàn toàn chất lượng và tính chất dinh dưỡng để đạt kết quả mong muốn,” ông nói.
“Hơn nữa, bioreactor là môi trường được kiểm soát hoàn toàn – có thể mô phỏng điều kiện của một trang trại cà phê Colombia, nhưng đặt tại Israel, Úc, Trung Quốc hay bất kỳ đâu trên thế giới.”
Trong quá trình thử nghiệm hương vị, các nhà khoa học còn phát hiện những hương vị mới chưa từng thấy ở cà phê.
“Đánh giá hương vị là bước thiết yếu trong việc phát triển công nghệ này. Mục tiêu đầu tiên là đảm bảo vị ngọt và đắng quen thuộc của cà phê vẫn còn, nhưng chúng tôi cũng phát hiện ra vài hương vị mới lạ mà rất muốn khai thác thêm,” Herman nói.
Một số tổ chức khác cũng từng thử nghiệm cà phê phòng thí nghiệm. Năm 2021, Viện Nghiên cứu Kỹ thuật VTT của Phần Lan đã pha ly cà phê đầu tiên bằng phương pháp nuôi cấy tế bào. Năm 2023, nhóm này công bố quy trình trong Tạp chí Hóa học Nông nghiệp & Thực phẩm.
“Chúng tôi hy vọng bài báo khoa học này – chứng minh khái niệm cà phê nuôi cấy – sẽ thúc đẩy hình thành một hệ sinh thái mới với nguồn lực và chuyên môn để tiên phong trong lĩnh vực này,” Tiến sĩ Heiko Rischer cho biết.
Mặc dù từng thảo luận hợp tác, Herman nói rằng Coffeesai và VTT hiện không có mối liên hệ nào.
“Khởi đầu quy trình của VTT giống với chúng tôi, nhưng công nghệ bioreactor thì khác. Tôi đánh giá cao họ, nhưng hiện không có hợp tác.”
Công nghệ của Coffeesai đang trong giai đoạn phát triển và dự kiến sẵn sàng ra mắt toàn cầu trong 2–3 năm tới. Tham vọng của họ là biến cà phê thành sản phẩm có thể sản xuất ở bất cứ đâu.
“Chúng tôi muốn giúp các nhà sản xuất tạo ra cà phê gần người tiêu dùng và thị trường hơn – kiểm soát hoàn toàn chuỗi cung ứng,” Herman nói.
“Một tế bào duy nhất có thể tái tạo vô hạn. Hãy tưởng tượng, nhà sản xuất sẽ không còn lo về khí hậu, vận chuyển hay giá cả thế giới nữa.”
Coffeesai dự kiến sẽ cấp phép công nghệ cho các đối tác quốc tế, những người sẽ thiết lập dây chuyền sản xuất để đưa sản phẩm ra thị trường. Nếu thành công, phương pháp này có thể làm thay đổi toàn bộ ngành cà phê.
Thị trường mục tiêu của họ là ngành cà phê đại trà – hướng đến việc pha trộn cà phê phòng thí nghiệm với cà phê truyền thống trong sản phẩm cà phê hòa tan.
“Với tỷ lệ pha trộn 10/90, 25/75 hay 50/50, nhà sản xuất có thể yên tâm rằng một phần sản lượng luôn ổn định và sẵn có khi cần,” Herman nói.
“Không còn lo lắng về sự biến động qua từng năm. Giải pháp này giúp tăng hiệu quả và kiểm soát giá tốt hơn.”
Một lợi ích khác là khả năng kiểm soát hương vị. Các nhà khoa học của Coffeesai có thể điều chỉnh lượng caffeine, độ đắng, độ ngọt và hương vị tổng thể để phù hợp với dòng sản phẩm hiện có của nhà rang xay.
Nếu thành công, quy trình này không chỉ giải quyết vấn đề nguồn cung mà còn giúp ngành cà phê hiệu quả hơn, thân thiện hơn với môi trường và tiết kiệm hơn.
“Sản xuất cà phê hiện tại không chỉ chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu mà còn góp phần gây phát thải khí nhà kính. Hệ thống hiện nay tiêu tốn rất nhiều năng lượng – chưa kể đến vận chuyển toàn cầu,” ông nói.
“Chúng tôi tin rằng, khi mở rộng mô hình nông nghiệp tế bào, các đối tác của chúng tôi sẽ sản xuất cà phê hiệu quả hơn và giảm thiểu tác động đến môi trường.”
Dù mô hình này có vẻ đi ngược với nông nghiệp truyền thống, Herman khẳng định mục tiêu của họ không phải là thay thế nông dân.
“Chúng tôi ở đây để hỗ trợ chứ không thay thế người nông dân. Tới năm 2050, nhu cầu cà phê dự kiến sẽ gấp ba lần hiện tại, trong khi nông dân còn đang vất vả đáp ứng nhu cầu ngày nay. Nếu không có giải pháp thay thế, sẽ cần chặt phá rừng quy mô lớn để mở rộng sản xuất,” ông nói.
“Chúng tôi có thể lấp đầy khoảng trống cung–cầu và giúp các quốc gia trồng cà phê tập trung vào thế mạnh. Đồng thời, chúng tôi có thể hợp tác để bảo tồn các giống cà phê đang gặp rủi ro do khí hậu.”
Ngành cà phê hiện đang theo dõi sát sao sự phát triển của công nghệ Coffeesai. Herman tiết lộ rằng nhiều công ty cà phê lớn trên thế giới đã bắt đầu đàm phán với họ.
“Chúng tôi có một danh sách dài các công ty quan tâm. Ngày nào cũng có người gọi hỏi đến thăm và nếm thử sản phẩm. Chúng tôi đã đàm phán với nhiều tên tuổi lớn trong ngành,” ông nói.
Với tham vọng lớn cho công nghệ tương lai này, Herman kỳ vọng trong vòng 10–15 năm tới, Coffeesai sẽ chiếm từ 7–10% thị phần ngành cà phê toàn cầu – tương đương khoảng 170 triệu bao (loại 60kg) mỗi năm.
“Sản phẩm của chúng tôi sẽ mang lại sự ổn định lớn cho ngành, đồng thời giảm khí thải và tăng hiệu quả,” Herman nói.
“Chúng tôi ở đây để đảm bảo mọi người vẫn có thể thưởng thức cà phê trong nhiều thế hệ tới.”
