Áp dụng công nghệ mới giúp tăng sản lượng và giảm thiểu thất thoát sau thu hoạch - VinFuture Prize

• Đọc thêm: Bài phỏng vấn GS Josse De Baerdemaeker giải thích về nông nghiệp thông minh
• Các chủ đề hội thảo InnovaTalk năm 2023 của Quỹ VinFuture tại đây.

Hội thảo diễn ra dưới sự dẫn dắt của Giáo sư (GS.) Josse De Baerdemaeker từ Đại học KU Leuven (Bỉ). Ông là nguyên Chủ tịch Hiệp hội Kỹ sư Nông nghiệp Châu Âu và là một chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực nông nghiệp chính xác. Ông từng là diễn giả trình bày tham luận tại phiên tọa đàm “Nông nghiệp bền vững trong bình thường mới” trong khuôn khổ Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2022. Diễn giả tại hội thảo là GS. Wouter Saeys đến từ Đại học KU Leuven, Bỉ, với bài trình bày về “Công nghệ thu hoạch cây ăn quả với cảm biến quang phổ”. Ông đã có hơn 200 bài báo khoa học được đăng trên các tạp chí chuyên ngành. Khách mời đặc biệt, đại diện cộng đồng khoa học công nghệ Việt Nam, là PGS.TS. Trần Thị Định. Bà hiện đang công tác tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đồng thời là Chủ tịch Mạng lưới Khoa học và Công nghệ Thực phẩm Việt - Bỉ.

Canh tác thông minh để đảm bảo nông sản đạt trạng thái tối ưu

Ngành nông nghiệp hiện nay dựa trên công nghệ, dữ liệu và tri thức để đưa ra những quyết định tối ưu trong quản lý cây trồng. Người nông dân chọn các loại cây trồng dựa trên hiểu biết về nhu cầu và hiệu quả kinh tế tiềm năng. Trong buổi webinar, các diễn giả và khách mời thảo luận về những yếu tố bất ổn định và sự biến động sẽ xảy ra trong quá trình thu hoạch, ảnh hưởng tới từng khâu trong chuỗi giá trị. Việc giảm thiểu sự biến động trong thu hoạch có thể cải thiện quá trình chế biến tiếp sau đó, giúp gia tăng giá trị kinh tế. Nông nghiệp thông minh, hoặc nông nghiệp chính xác, có thể đảm bảo các loại cây trồng đạt được trạng thái tốt nhất trước và sau thu hoạch.

Khi nông sản không được thu hoạch đúng thời điểm, thất thoát sẽ xảy ra trước khi chúng đến được khâu cuối cùng của thị trường. GS. Saeys nhấn mạnh việc chọn đúng thời điểm thu hoạch của các loại trái cây, như táo và lê, là rất quan trọng để xác định khả năng bảo quản cũng như duy trì hương vị của chúng.

Lâu nay, người nông dân dự đoán ngày thu hoạch tối ưu cho trái cây bằng việc dựa vào một số ngày cố định từ khi hoa nở rộ để xác định thời điểm thu hoạch. Tuy nhiên, việc này có thể không chính xác do ảnh hưởng của khí hậu đối với quá trình chín của trái cây. Do vậy, GS. Saeys và đồng nghiệp tại Trung tâm công nghệ bảo quản sau thu hoạch Flanders (VCBT) đã phát triển một hệ thống cho từng khu vực riêng biệt, dựa trên những khu vườn mẫu có áp dụng công nghệ cảm biến phổ quang. Họ đo kích thước, màu sắc, hàm lượng chất rắn hoà tan, tỉ lệ chuyển đổi tinh bột, và độ cứng của trái cây, sau đó kết hợp chúng chỉ số Streif (Streif Index) để xác định độ chín. Bằng cách giám sát sự tiến triển của các chỉ số độ chín, họ có thể dự đoán chính xác thời điểm phù hợp để bắt đầu thu hoạch.

Tuy nhiên, việc dự đoán ngày thu hoạch tối ưu có thể gặp khó khăn do sự khác biệt lớn giữa các khu vườn và sự biến động trong điều kiện đất và tiểu khí hậu. Để cải thiện phương pháp này, VCBT đã thay thế những biện pháp đo đạc xâm lấn trên trái cây bằng một hệ thống sử quang phổ huỳnh hấp thụ cận hồng ngoại (VS/NIR). Bằng cách sử dụng phương pháp tương tác trong chế độ phản xạ, họ có thể đẩy ánh sáng đi sâu qua trái cây để có đủ thông tin về phần thịt trên các lớp sâu hơn của trái.

Phương pháp này giúp việc dự đoán chỉ số Streif nhanh hơn so với các phép đo xâm lấn. Một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm việc người trồng gửi yêu cầu tư vấn, kỹ thuật viên thực hiện đo lường trong vườn và tính toán để dự đoán thời gian thu hoạch, sau đó gửi lại cho người nông dân. Bằng cách sử dụng các phương pháp đo lường này, người nông dân có thể xác định ngày thu hoạch tối ưu và chỉ thu hoạch những trái đã chín.

Giảm thiểu thất thoát và lãng phí thực phẩm

Một báo cáo của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) chỉ ra rằng ở Đông Nam Á, bao gồm Việt Nam, có hơn 40% các loại trái cây và rau quả bị lãng phí trong toàn chuỗi giá trị nông nghiệp. Trong đó, các hoạt động sản xuất chính chiếm 12%, bảo quản và chế biến 20%, phân phối 7%, và tiêu thụ 3%. PGS.TS. Trần Thị Đinh nêu lên những nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên, bao gồm việc đầu tư tài chính không hợp lý; sự hạn chế về nguyên vật liệu và công nghệ trong thu hoạch, bảo quản và chế biến; hạn chế về cơ sở hạ tầng cho việc kiểm soát chất lượng và hệ thống phân phối; hệ thống tiếp thị; và nhận thức cũng như thói quen của người tiêu dùng.

Để giải quyết vấn đề thất thoát và lãng phí thực phẩm từ một góc độ khác, PGS.TS. Định và đội ngũ nghiên cứu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam (VNUA) đã thiết kế các dự án nghiên cứu dựa trên nhu cầu của những nhân tố chính trong chuỗi giá trị bằng phương pháp tiếp cận định hướng theo nhu cầu.

Thông qua các hoạt động nghiên cứu và quản lý chất lượng tiên tiến, nhóm nghiên cứu của VNUA đã tối ưu hóa điều kiện xử lý và bảo quản sau thu hoạch nhằm giữ được độ tươi và nâng cao chất lượng trái cây; phát triển công nghệ chế biến đột phá để chuyển đổi trái cây và những phần không được sử dụng, hoặc bỏ đi, thành các sản phẩm có giá trị cao. Những dự án này đã được giới thiệu với công chúng. Nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Định đã thành công trong việc giữ được độ tươi của vải và nhãn lên đến 37 ngày và thanh long là 55 ngày. Trong khi đó, những mẫu thử cùng loại, được giữ trong điều kiện thường, đều không thể bán ra thị trường chỉ sau 28 ngày. Tỷ lệ thất thoát thực phẩm có thể giảm đi 10% nếu người nông dân áp dụng những công nghệ từ nhóm nghiên cứu.

Trong buổi hội thảo, các diễn giả và khách mời đều thấu hiểu những thách thức mà người nông dân phải đối mặt trong việc đưa thực phẩm chất lượng cao đến thị trường. Họ bày tỏ niềm tin rằng công nghệ trong nông nghiệp thông minh có thể giúp người nông dân vượt qua những thách thức này.

Khi trả lời câu hỏi về chi phí để triển khai công nghệ cảm biến quang phổ ở các nước đang phát triển, và ứng dụng của nó với rau củ và hoa, GS. Saeys nhấn mạnh rằng công nghệ cảm biến quang phổ có thể được áp dụng cho một loạt các cây trồng, bao gồm rau củ và hoa. Hiện nay, công nghệ đã trở nên di động và có giá thành hợp lý hơn nhờ vào sự tiến bộ trong các hệ thống cơ khí điện tử và vi điện tử. Các thiết bị di động được giới thiệu trong bài thuyết trình có giá khoảng 5.000 Euro, và giá thành cho các thiết bị được gia công theo đơn đặt hàng (OEM) còn có thể có giá thấp hơn khoảng 1.000 Euro. PGS.TS. Định tin rằng bằng cách sử dụng các công nghệ cảm quang, người nông dân Việt Nam có thể cải thiện việc xác định thời điểm thu hoạch chính xác và giảm thiểu tổn thất trong quá trình bảo quản và chế biến sau thu hoạch.

Ngoài việc đầu tư vào cơ sở vật chất và hạ tầng, tận dụng các công nghệ này có thể là một công cụ quý giá cho nông dân trong việc cải thiện năng suất và giảm lượng thực phẩm bị lãng phí. GS. De Baerdemaeker tin rằng qua việc sử dụng công nghệ tiên tiến để dự đoán ngày thu hoạch tối ưu và cải thiện việc xử lý sau thu hoạch, độ tươi của trái cây có thể được kéo dài, giúp chúng được vận chuyển từ Việt Nam sang các khu vực và quốc gia khác, như Mỹ và châu Âu, với mức độ lãng phí tối thiểu. Điều này không chỉ có lợi cho nền kinh tế địa phương bằng cách tăng cơ hội xuất khẩu, mà còn mang đến cơ hội tiếp cận các sản phẩm nông sản tươi ngon và chất lượng cao cho người tiêu dùng ở các khu vực khác.

Trả lời câu hỏi về tiềm năng của cảm biến sinh học đối với các ngành nông nghiệp và thực phẩm trong việc phát hiện vi khuẩn gây bệnh sau thu hoạch, cũng như các thách thức cần được giải quyết để các thiết bị này được sử dụng rộng rãi, các diễn giả cho rằng các cảm biến sinh học có tiềm năng lớn trong việc phát hiện vi khuẩn gây bệnh sau thu hoạch, bên cạnh các phương pháp thông thường như đếm số lượng vi khuẩn hoặc PCR.

Khi thảo luận về các yếu tố dẫn đến thất thoát sau thu hoạch của các loại trái cây và các giải pháp công nghệ hiện đang được sử dụng tại Việt Nam để bảo quản sau thu hoạch, PGS. TS. Định đã chỉ ra một số yếu tố, bao gồm việc thiếu hỗ trợ tài chính để phát triển cơ sở hạ tầng, những phương pháp thực hành nông nghiệp kém hiệu quả của người nông dân và các bên liên quan trong chuỗi giá trị, và những điểm hạn chế trong kiểm soát chất lượng nông sản.

Để giải quyết những vấn đề nói trên, người nông dân có thể áp dụng một số công nghệ cụ thể trong chuỗi quá trình, chẳng hạn như áp dụng các phương pháp thu hoạch tối ưu nhất để tránh gây tổn thương lên trái cây trong quá trình thu hoạch, áp dụng phương pháp xử lý bằng nước nóng hoặc hơi nước trong quá trình xử lý, và áp dụng phương pháp bảo quản lạnh, bảo quản bằng khí công nghiệp, hoặc đục lỗ bao bì trong quá trình bảo quản. Ngoài ra, công nghệ chế biến sâu có thể biến sản phẩm tươi thành sản phẩm có giá trị cao.

Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức, các diễn giả tin rằng công nghệ có thể cải thiện đáng kể chất lượng thực phẩm, đồng thời bày tỏ sự lạc quan về tương lai của lĩnh vực này. GS. De Baerdemaeker cho rằng có thể cải tiến các cảm biến điện hóa và quang phổ bằng cách thu nhỏ kích cỡ và chế tạo chúng trở nên di động. Ông đề xuất tích hợp cảm biến vào găng tay và kết nối chúng với một mạng cảm biến không dây để truyền dữ liệu trực tiếp đến văn phòng của người nông dân, giúp họ đưa ra quyết định chính xác và có căn cứ. Ông cũng gợi ý thêm rằng các tính chất điện hóa của cây trồng có thể tiết lộ thông tin về chất lượng bên trong, nhưng công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn non trẻ.

Ngoài ra, các nền tảng di động như máy bay không người lái có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu về sự biến đổi của cây trồng trên cánh đồng. Giáo sư Saeys nhấn mạnh rằng những công nghệ này có thể được triển khai thông qua thu hoạch tự động, trong đó các cảm biến trên robot có thể xác định xem trái cây có đạt tới độ chín để thu hoạch hay không.

Tổng kết, hội thảo InnovaTalk đầu tiên trong năm 2023 của Quỹ VinFuture về chủ đề nông nghiệp thông minh đã nêu bật tiềm năng của việc áp dụng các công nghệ mới trong nỗ lực cách mạng hóa ngành này. Buổi hội thảo cung cấp thông tin quý giá về việc sử dụng nông nghiệp thông minh, bao gồm tầm quan trọng công nghệ thu hoạch cây ăn quả với cảm biến quang phổ, và quản lý sau thu hoạch. Các diễn giả và khách mời là những chuyên gia hàng đầu từ châu Âu và Việt Nam, nhấn mạnh cần phải giảm thiểu lượng thực phẩm bị lãng phí, đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển do những thất thoát như vậy có thể gây tác động đáng kể. Việc sử dụng các công nghệ cảm biến và quản lý chất lượng cao được xác định là công cụ chủ chốt để tối ưu hóa việc xử lý sau thu hoạch, điều kiện bảo quản và chế biến, giúp gia tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.