Không có vi sinh vật tham gia phân hủy rác, rác sẽ bị tồn đọng gây ra ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước; gây ra mùi hôi thối; chiếm chỗ ở của con người và động thực vật; không xảy ra chu trình chuyển hóa vật chất, dẫn đến giảm lượng mùn, khoáng chất cung cấp cho thực vật;… Bởi vậy, nếu không có vi sinh vật tham gia phân hủy rác thì sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của các sinh vật trên Trái Đất. Điều này chứng tỏ vi sinh vật có vai trò rất quan trọng đối với tự nhiên và sự sống trên Trái Đất.

- Sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật thường có đặc điểm là an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, hiệu quả lâu dài.

- Ví dụ: Phân bón vi sinh có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loài vi sinh vật gây hại trong đất nhằm cải thiện đất, tăng năng suất cây trồng, không gây ô nhiễm môi trường.

Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật:

- Sử dụng chế phẩm vi sinh vật được phối trộn với chất mang hoặc chất hữu cơ để tạo phân bón vi sinh giúp tiêu diệt các loài vi sinh vật gây hại trong đất nhằm cải thiện đất, tăng năng suất cây trồng.

- Sử dụng các chế phẩm vi khuẩn có khả năng tiết ra chất độc diệt sâu hoặc nấm kí sinh trên côn trùng để sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh.

- Sử dụng các vi sinh vật có khả năng sản xuất sinh khối nhanh để tạo ra các nguyên liệu trong công nghiệp và đời sống như: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisae để sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học và sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh chữa bệnh cho người và động vật như: Sử dụng nấm Penicillium chrysogenum để sản xuất kháng sinh điều trị vết thương nhiễm khuẩn,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí rác thải hữu cơ giúp bảo vệ môi trường, đồng thời làm phân bón cho cây trồng như: Sử dụng chế phẩm EM (gồm hỗn hợp các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus sibtulis,…) để xử lí bãi rác chôn lấp bằng phương pháp kị khí;…

Một số sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật được sử dụng trong đời sống hằng ngày:

- Thực phẩm, đồ uống từ công nghệ vi sinh vật: Sữa chua, dưa muối, cà muối, làm giấm, bánh mì, rượu vang, bia, phomat,…

- Nước tương, nước mắm,…

- Dược phẩm: thuốc kháng sinh, vaccine, men vi sinh,…

- Phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu vi sinh, đệm lót sinh học trong nuôi gà,…

- Khí biogas.

- Thuốc tiêu hủy bồn cầu vi sinh.

Cơ sở khoa học của việc sản xuất phân bón vi sinh: Chế phẩm vi sinh vật có thể chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật có khả năng cố định đạm hoặc phân giải các chất hữu cơ, vô cơ khó hấp thụ thành các chất vô cơ mà cây có thể hấp thụ. Chế phẩm vi sinh vật được phối trộn với chất mang hoặc chất hữu cơ để tạo phân bón.

Một số loại phân bón vi sinh được sử dụng phổ biến hiện nay:

- Phân vi sinh cố định đạm (N).

- Phân vi sinh phân giải lân.

- Phân vi sinh phân giải cellulose.

- Phân bón vi sinh phân giải silicat.

- Phân bón vi sinh ức chế các vi sinh vật gây bệnh.

- Phân bón vi sinh giữ ẩm cho đất.

Một số loại thực phẩm được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ vi sinh vật là: sữa chua; phomat; thịt, cá, tôm, rau củ muối chua; nước mắm; nước tương; bánh mì; giấm; bia, rượu, nước ngọt;…

Vai trò của công nghệ vi sinh vật đối với ngành chăn nuôi:

- Tạo ra nguồn thức ăn chi phí thấp, giàu dinh dưỡng cung cấp cho ngành chăn nuôi. Ví dụ: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi.

- Tạo ra các chế phẩm men vi sinh giúp nâng cao năng suất của vật nuôi mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng. Ví dụ: Sử dụng nấm mốc Aspergillus niger để sản xuất enzyme amylase, protease bổ sung vào thức ăn chăn nuôi;…

Một số loại kháng sinh:

- Kháng sinh penicillin điều trị vết thương nhiễm khuẩn, có nguồn gốc từ nấm Penicillium chrysogenum.

- Kháng sinh streptomycin điều trị bệnh viêm phôi, có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomyces griseus.

- Kháng sinh Amoxicilin thuộc nhóm kháng sinh beta-lactam, có thể được sử dụng để điều trị cho viêm họng do liên cầu khuẩn, viêm phổi, nhiễm trùng da và nhiễm trùng đường tiết niệu cùng với một số các bệnh khác.

- Kháng sinh Demeclocycline là một loại kháng sinh tetracycline có nguồn gốc từ một chủng đột biến của Streptomyces aureofaciens, có thể được sử dụng để điều trị bệnh Lyme,  mụn trứng cá, và viêm phế quản.

- Sử dụng vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường dựa trên cơ sở hoạt động phân giải các chất của vi sinh vật. Nhờ đó, vi sinh vật phân hủy các chất gây ô nhiễm như các chất hữu cơ, các kim loại nặng,… có trong môi trường giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

- Ví dụ:

+ Sử dụng vi khuẩn Clostridium thermocellum để phân hủy rác hữu cơ.

+ Sử dụng chế phẩm EM (gồm hỗn hợp các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus subtilis,…) để xử lí bãi rác chôn lấp bằng phương pháp kị khí.

+ Sử dụng chế phẩm Bio-EM chứa các vi sinh vật Bacillus sp., Lactobacillus sp.,… giúp phân hủy các chất hữu cơ như: cellulose, tinh bột, protein, lipid,… có trong môi trường nước.

Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật đã thúc đẩy sự phát triển của các ngành nghề liên quan và mở ra triển vọng cho nhiều ngành nghề khác.

Một số ngành nghề có liên quan đến công nghệ vi sinh vật:

- Học sinh lựa chọn ngành nghề yêu thích rồi tìm hiểu để trả lời.

- Câu trả lời tham khảo:

+ Ví dụ: Ngành công nghệ thực phẩm.

+ Kiến thức, kĩ năng cần có: Có kiến thức về hóa sinh học; vệ sinh an toàn thực phẩm; nắm rõ quy trình phân tích, đánh giá chất lượng thực phẩm;… và các kĩ năng như tư duy sáng tạo, phân tích, nghiên cứu,…

Một số triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:

- Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải.

- Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor để xử lí nước thải.

- Tạo giống vi sinh vật bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, tạo đột biến định hướng chỉnh sửa gene, phân lập gene.

- Sử dụng công nghệ chuyển gene để sản xuất các chế phẩm sinh học.

- Bảo quản giống vi sinh vật bằng công nghệ làm lạnh sâu.

- Lên men quy mô lớn, thu hồi sản phẩm bằng cách tăng tính đồng bộ hóa, ứng dụng công nghệ 4.0 trong kiểm soát, điều khiển quá trình lên men, tự động hóa trong các khâu.

- Thu hồi và tạo sản phẩm bằng công nghệ lọc tiếp tuyến; li tâm liên tục, siêu li tâm, công nghệ sấy phun, công nghệ tạo vi nang,…

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật Microbiome trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da.

Học sinh đề ra ý tưởng và phân tích hiệu quả của ý tưởng đó:

- Tên ý tưởng

- Lĩnh vực ứng dụng

- Đối tượng nghiên cứu

- Phương pháp, quy trình thực hiện

- Hiệu quả mang lại

Một số chủng vi sinh vật được con người ứng dụng trong đời sống hằng ngày:

Một số sản phẩm có ứng dụng công nghệ vi sinh vật được sản xuất ở Việt Nam:

Phân biệt phân bón vi sinh vật và phân bón hữu cơ vi sinh vật: