Từ phòng thí nghiệm NTTU đến bằng sáng chế Hoa Kỳ: Hành trình làm chủ công nghệ nuôi vi tảo Haematococcus pluvialis và khai thác Astaxanthin tự nhiên

NTTU – Sáng chế với tên gọi “Apparatus, system, and methods for cultivating green micro algae (H. pluvialis) and for harvesting Astaxanthin therefrom” của các nhà nghiên cứu NTTU được USPTO – Văn phòng Sáng chế và Nhãn hiệu Hoa Kỳ ghi nhận vào ngày 23/12/2025 là sáng chế quốc tế.

Nhóm nghiên cứu trên đến từ Viện Kỹ thuật Công nghệ cao, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành có PGS.TS. Trần Việt Cường, TS. Huỳnh Trần Mỹ Hòa, TS. Nguyễn Hoàng Hưng, ThS. Nguyễn Lương Hiếu Hòa, ThS. Nguyễn Thị Bích Ngọc và TS. Vũ Văn Vân. Từ một giống vi tảo được chuyển giao trong khuôn khổ hợp tác Việt Nam – Hàn Quốc, nhóm nghiên cứu đã từng bước cải tiến hệ thống nuôi, kiểm soát quy trình sinh trưởng và nâng cao khả năng tích lũy Astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis.

Khi bài toán không chỉ là nuôi tảo

Astaxanthin là một sắc tố carotenoid tự nhiên, thường được biết đến nhờ màu đỏ cam đặc trưng trong một số loài sinh vật biển, vi tảo và nấm men. Trong lĩnh vực công nghệ sinh học, Haematococcus pluvialis được xem là một trong những nguồn vi tảo đáng chú ý để khai thác Astaxanthin tự nhiên. Tuy nhiên, việc nuôi cấy loài vi tảo này không đơn giản. Để tạo ra sinh khối ổn định, hạn chế nhiễm khuẩn, kiểm soát điều kiện môi trường và thúc đẩy tích lũy hoạt chất ở mức cao, nhóm nghiên cứu phải giải quyết đồng thời nhiều bài toán về thiết bị, quy trình vận hành, chi phí đầu tư và khả năng mở rộng quy mô.

GS. Chang-Hee Hong (đứng giữa) và PGS.TS. Trần Việt Cường – Phó Viện trưởng Viện Kỹ thuật Công nghệ cao NTT (kế bên phải) cùng nhóm nghiên cứu

Năm 2020, Trung tâm nghiên cứu, phát triển và chuyển giao công nghệ Việt Nam – Hàn Quốc, thuộc Viện Kỹ thuật Công nghệ cao, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, tiếp nhận công nghệ nuôi và giống vi tảo Haematococcus pluvialis từ Giáo sư Chang-Hee Hong, Đại học Quốc gia Jeonbuk, Hàn Quốc. Nền tảng hợp tác này không chỉ bắt nguồn từ quan hệ học thuật quốc tế mà còn từ sự tin tưởng vào năng lực nghiên cứu, cơ sở vật chất và định hướng ứng dụng của Trường Đại học Nguyễn Tất Thành.

Ở giai đoạn đầu, hệ thống nuôi tảo được triển khai theo mô hình dàn ống tuần hoàn, tương tự một số hệ thống nuôi tảo phổ biến trên thế giới. Nhưng khi đưa vào điều kiện thực tế tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu nhận thấy nhiều hạn chế: việc kiểm soát nguồn nước khó khăn, nguy cơ ô nhiễm có thể làm tảo chết hàng loạt trong toàn bộ hệ thống, chi phí lắp đặt cao và khả năng mở rộng quy mô chưa thật sự phù hợp với bài toán thương mại hóa.

Điểm đáng nói là nhóm nghiên cứu không dừng lại ở việc vận hành công nghệ được chuyển giao. Họ đặt lại câu hỏi căn bản hơn: làm sao để một giống tảo có tiềm năng có thể thích nghi với điều kiện sản xuất tại Việt Nam, tạo ra hoạt chất có giá trị cao hơn, nhưng vẫn đảm bảo chi phí hợp lý và có khả năng tiến gần hơn đến ứng dụng thực tiễn?

Cải tiến hệ thống nuôi: từ dàn ống tuần hoàn đến module túi treo độc lập

Sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm, nhóm của PGS.TS. Trần Việt Cường đã phát triển hướng tiếp cận mới: thay vì phụ thuộc vào dàn ống tuần hoàn, nhóm chuyển sang hệ thống túi nhựa treo thẳng đứng, vận hành độc lập theo từng đơn vị. Đây là thay đổi có ý nghĩa quan trọng về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.

Với hệ thống dàn ống, khi một khu vực bị ô nhiễm, nguy cơ lan truyền có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Trong khi đó, với cấu trúc túi treo độc lập, nếu một túi gặp sự cố, nhóm nghiên cứu có thể xử lý cục bộ mà không cần dừng hoặc làm sạch toàn bộ hệ thống. Cách tiếp cận này giúp giảm rủi ro vận hành, tiết kiệm thời gian xử lý và tăng tính linh hoạt khi triển khai ở nhiều quy mô khác nhau.

Theo thông tin công bố năm 2024, nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống từ túi 5 lít lên túi 25 lít cố định, sau đó tiếp tục cải tiến thành các module có thể lắp ráp và di chuyển. Bên cạnh đó, hệ thống khí và phối trộn CO₂ cũng được điều chỉnh để hỗ trợ quá trình sinh trưởng và tích lũy hoạt chất của tảo. Đây là những chi tiết kỹ thuật cho thấy điểm mạnh của sáng chế không nằm ở một thiết bị đơn lẻ, mà ở cách nhóm nghiên cứu tổ chức lại toàn bộ hệ thống nuôi, từ cấu trúc vật lý, điều kiện vận hành đến khả năng kiểm soát chất lượng.

Ý nghĩa thương mại hóa: giảm chi phí để công nghệ có cơ hội ra thị trường

Một trong những điểm đáng chú ý nhất của câu chuyện này là bài toán chi phí. Khi hệ thống nuôi mới được hoàn thiện, giá thành sản xuất Astaxanthin đã giảm đáng kể, từ mức khoảng 1.000 USD/kg xuống còn hơn 300 USD/kg vào năm 2024. Con số này cho thấy hướng đi đúng, nếu muốn thương mại hóa một hoạt chất sinh học giá trị cao, nhóm nghiên cứu không thể chỉ quan tâm đến hàm lượng hoạt chất mà phải giải quyết đồng thời bài toán sản lượng, chi phí, tính ổn định và khả năng mở rộng.

Ở Việt Nam, khoảng cách giữa kết quả nghiên cứu và thị trường thường nằm ở “điểm giao” giữa phòng thí nghiệm và doanh nghiệp. Một công nghệ có triển vọng vẫn có thể gặp khó khăn nếu doanh nghiệp chưa có nhu cầu rõ ràng, chưa có dây chuyền phù hợp, chưa quen với nguyên liệu mới hoặc thị trường tiêu dùng chưa đủ nhận biết. Câu chuyện Astaxanthin của NTTU cũng không nằm ngoài thực tế đó. Nhóm nghiên cứu đã từng làm việc với một số doanh nghiệp dược phẩm trong nước và được kết nối với các đối tác công nghệ cao tại Hàn Quốc để tìm đầu ra cho sản phẩm.

Điểm tích cực là sáng chế này không dừng ở tầng “ý tưởng”. Nó đã đi qua quá trình chuyển giao giống, thử nghiệm hệ thống, cải tiến thiết bị, tối ưu điều kiện nuôi và phát triển hướng ứng dụng. Đó là cấu trúc rất gần với tinh thần R&D-B, tức nghiên cứu và phát triển phải tiến tới kinh doanh, ứng dụng và tạo giá trị thực tế. Với các trường đại học định hướng ứng dụng như NTTU, nghiên cứu khoa học không chỉ để công bố, mà còn để hình thành tài sản trí tuệ, công nghệ lõi và cơ hội hợp tác doanh nghiệp.

‘Đông trùng – Asta’ là sản phẩm đầu tiên trên thế giới kết hợp được lợi ích của Astaxanthin vào nấm đông trùng hạ thảo tới tay người tiêu dùng 

Nét riêng của NTTU: từ hợp tác quốc tế đến năng lực tự chủ công nghệ

Sáng chế về hệ thống nuôi vi tảo H. pluvialis và thu hoạch Astaxanthin cho thấy một hướng đi rõ nét trong chiến lược phát triển khoa học công nghệ của Trường Đại học Nguyễn Tất Thành: chủ động tiếp nhận tri thức quốc tế, nhưng không dừng lại ở vai trò ứng dụng công nghệ được chuyển giao. Từ nền tảng hợp tác ban đầu, nhóm nghiên cứu đã từng bước làm chủ quy trình, nhận diện những điểm nghẽn khi triển khai trong điều kiện Việt Nam và cải tiến hệ thống theo hướng phù hợp hơn với thực tiễn sản xuất, kiểm soát chất lượng và khả năng mở rộng.

Ý nghĩa của sáng chế vì vậy không chỉ nằm ở một hệ thống nuôi tảo hay một hoạt chất sinh học có giá trị cao mà còn ở năng lực biến tri thức chuyển giao thành tài sản trí tuệ của chính nhà trường. Từ kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nhóm tác giả đã phát triển một giải pháp có khả năng kết nối với doanh nghiệp, mở ra triển vọng chủ động nguồn nguyên liệu sinh học tự nhiên tại Việt Nam và tạo tiền đề cho các hướng ứng dụng trong thực phẩm bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm, dược phẩm và nông nghiệp công nghệ cao.

Trong bối cảnh các trường đại học ngày càng được kỳ vọng trở thành trung tâm của hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, thành quả này là một minh chứng cho vai trò của NTTU trong việc tạo ra công nghệ, bảo hộ tài sản trí tuệ và thúc đẩy thương mại hóa kết quả nghiên cứu. Đây cũng là nền tảng để nhà trường tiếp tục khẳng định định hướng phát triển nghiên cứu ứng dụng, gắn khoa học công nghệ với nhu cầu thực tiễn và đóng góp vào sự phát triển bền vững.

Hồ Quý