Đại dương có thể là kho khổng lồ hấp thụ khí CO2

Theo báo cáo của Viện Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia (Mỹ) cần thực hiện chương trình nghiên cứu lớn về khả năng khai thác các đại dương để loại bỏ carbon dioxide khỏi không khí.

Để đáp ứng các mục tiêu khí hậu được quốc tế thống nhất, các quốc gia trên thế giới cần loại bỏ khoảng 10 tỷ tấn CO2 từ không khí hàng năm vào năm 2050, gần 1/4 lượng khí thải hàng năm hiện nay, song hành cùng với ứng dụng công nghệ xanh giảm lượng khí thải nhà kính.

Sử dụng đại dương để loại bỏ CO2 trong khí quyển như thế nào?

Vì thế, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Los Angeles (UCLA) đã đề xuất con đường loại bỏ hàng tỷ tấn CO2 từ khí quyển mỗi năm. Thay vì thu CO₂ trực tiếp trong khí quyển, công nghệ này sẽ chiết xuất CO2 từ nước biển, giúp nước biển hấp thụ nhiều CO₂ hơn. Tính trên một đơn vị thể tích, nước biển chứa nhiều CO₂ gấp gần 150 lần không khí. Công nghệ được đề xuất có tên là sCS₂ (cô lập và lưu trữ cacbon một bước). Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

"Để giảm thiểu biến đổi khí hậu, chúng ta cần loại bỏ khỏi khí quyển mỗi năm từ 10-20 tỷ tấn CO₂", GS. Gaurav Sant, đồng tác giả nghiên cứu nói. "Để triển khai giải pháp trên quy mô đó, chúng tôi phải lấy cảm hứng từ thiên nhiên".

Do khí quyển và đại dương ở trạng thái cân bằng, nên nếu CO₂ được chiết xuất từ đại dương, thì CO₂ từ khí quyển có thể hòa tan vào đó. Trong trường hợp này, nước biển giống như một miếng xốp hấp thụ CO₂ hết công suất và quá trình sCS2 nhằm mục đích đẩy khí ra, cho phép miếng xốp hấp thụ nhiều CO₂ hơn từ khí quyển.

Công nghệ được đề xuất sẽ kết hợp một lò phản ứng dòng chảy, hệ thống liên tục được cung cấp nguyên liệu thô và tạo ra sản phẩm. Nước biển sẽ chảy qua một tấm lưới cho phép điện tích truyền vào nước, khiến nước có tính kiềm. Qua đó, một loạt các phản ứng hóa học được khởi động, kết hợp CO₂ hòa tan với canxi và magiê có nguồn gốc từ nước biển để tạo ra đá vôi và magnesit thông qua một quá trình tương tự như cách hình thành vỏ sò. Nước biển chảy ra sau đó sẽ không còn chứa CO₂ hòa tan và sẵn sàng hấp thụ nhiều CO₂ hơn. Ngoài các khoáng chất, còn có thêm một sản phẩm phản ứng là hydro - nhiên liệu sạch.

Phương pháp mới ngoài quy mô xử lý hàng tỷ tấn CO₂, còn có nhiều ưu điểm hơn so với các ý tưởng hiện có để giải quyết sự tích tụ CO₂ trong khí quyển. Phương pháp "một bước" này có sự khác biệt so với các phương pháp khác đòi hỏi CO₂ được lấy từ khí quyển phải trải qua quá trình cô đặc qua nhiều bước trước khi được lưu trữ. Dù một số kế hoạch đề xuất lưu trữ CO₂ dưới lòng đất như các bể chứa dầu và khí thiên nhiên đã cạn kiệt, nhưng vẫn có nguy cơ gây rò rỉ CO₂ trở lại khí quyển. Trái lại, sCS₂ giúp lưu trữ lâu dài CO₂ ở dạng khoáng rắn.

Nhóm đã thực hiện phân tích chi tiết về các nguyên liệu, năng lượng đầu vào và chi phí cần để triển khai phương pháp mới, cũng như những việc cần làm với các sản phẩm phụ. Với lượng CO₂ lớn như hiện nay, theo ước tính cần khoảng 1.800 nhà máy sCS2 để cố định 10 tỷ tấn CO₂ mỗi năm với chi phí lên đến hàng nghìn tỷ đô la.

Các nhà nghiên cứu tin rằng sCS2 ngay cả khi triển khai ở quy mô nhỏ, cũng là bước tiến trong việc thu giữ và lưu trữ cacbon. Do đó, sCS2 cần được xem là một nội dung tiềm năng của bất kỳ chiến lược tổng thể nào để đối phó với biến đổi khí hậu.

Những phương pháp khác:

Hiện có những chiến lược loại bỏ CO2 trên đất liền như lưu trữ carbon trong đất nông nghiệp hoặc thay đổi phương pháp quản lý rừng sẵn sàng được triển khai. Romany Webb, tác giả bản Báo cáo và Học giả nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm Sabin của Đại học Columbia về Luật Biến đổi Khí hậu cho biết, các phương pháp tiếp cận hấp thu CO2 trên đất liền đều có những hạn chế, vấn đề quan trọng đặt ra là phải đánh giá khả năng sử dụng đại dương để loại bỏ carbon dioxide. 

Bản báo cáo đưa ra 6 phương pháp tiếp cận cơ bản:

Cung cấp dinh dưỡng: Giải pháp này liên quan đến phương án bổ sung các chất dinh dưỡng như photpho hoặc nitơ lên ​​bề mặt đại dương nhằm tăng khả năng quang hợp của thực vật phù du. Một phần thực vật phù du chìm xuống khi chết, làm gia tăng vận chuyển carbon xuống đáy sâu đại dương, có thể lưu trữ hàng thế kỷ.

Phương án sử dụng Sargassum, một chi tảo nâu trong bộ Fucales, phân bổ rộng rãi ở vùng ôn đới và nhiệt đới để hấp thu CO2 trong nước biển. 

Phương pháp tiếp cận này có hiệu quả cao và có thể mở rộng, rủi ro môi trường trung bình, chi phí mở rộng quy mô thấp ngoài chi phí giám sát môi trường. Ước tính sẽ cần 290 triệu USD cho nghiên cứu bao gồm những thí nghiệm hiện trường và quá trình theo dõi lượng khí carbon trong khu vực được cô lập.

Trồng rong biển: Theo Bản báo cáo, nuôi trồng rong biển quy mô lớn vận chuyển carbon xuống đại dương sâu hoặc vào trầm tích sẽ có hiệu quả mức trung bình và lưu trữ CO2 từ khí quyển thời gian nhiều thế kỷ. Nhưng sẽ có rủi ro môi trường cấp độ từ trung bình đến cao. Dự kiến cần 130 triệu USD cho nghiên cứu để làm rõ những công nghệ nuôi trồng và thu hoạch quy mô lớn hiệu quả, vòng đời của sinh khối rong biển và những tác động môi trường.

Phục hồi hệ sinh thái: Bảo vệ và phục hồi những hệ sinh thái ven biển, tiếp theo là sự phục hồi của các loại cá, cá voi và những động vật hoang dã biển khác có thể thu giữ và cô lập carbon. Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, phương pháp tiếp cận này đi cùng với rủi ro môi trường thấp nhất và lợi ích cao. Hiệu quả hấp thụ CO2 từ thấp đến trung bình. Dự kiến khoảng 220 triệu USD cho nghiên cứu, bao gồm những nghiên cứu về tác động đến tảo vĩ mô, động vật biển và những khu bảo tồn biển.

Quy trình điện hóa: Cho dòng điện chạy qua nước có thể hoặc làm tăng tính axit của nước biển, giải phóng CO2 hoặc tăng độ kiềm trong nước, tăng cường khả năng thu giữ carbon dioxide. Quy trình có độ tin cậy cao về hiệu quả, độ tin cậy từ mức trung bình đến cao về khả năng mở rộng quy mô. Nhưng phương thức tiếp cận này có chi phí mở rộng quy mô cao nhất trong số những phương thực tiếp cận được đánh giá, đồng thời rủi ro môi trường từ trung bình đến cao. Báo cáo ước tính cần 350 triệu USD cho nghiên cứu, bao gồm cả các dự án thử nghiệm, phát triển và đánh giá những vật liệu cần thiết để thực hiện.

Nước trồi (Upwelling) và Nước chìm (Downwelling) nhân tạo: Nước trồi di chuyển nước sâu hơn, mát hơn, giàu dinh dưỡng và CO2 lên bề mặt, kích thích sự phát triển của thực vật phù du. Nước chìm di chuyển nước trên bề mặt và carbon xuống dưới đại dương sâu.

Phương pháp nhân tạo này có độ tin cậy thấp vào hiệu quả và khả năng mở rộng, hơn thế nữa mang lại độ rủi ro môi trường từ trung bình đến cao, chi phí thực hiện cao và những thách thức trong giải quyết vấn đề giải phóng carbon từ đáy biển. Ước tính sẽ cần 25 triệu USD cho những nghiên cứu như khả năng sẵn có của công nghệ, tiến hành những thử nghiệm hạn chế và có kiểm soát trên đại dương.

* Có một sự thật thú vị nữa: Cá voi giúp xử lý CO2 tốt hơn cả cây xanh

Có một loài động vật có thể sẽ là chìa khóa trong việc giảm lượng CO2 trong khí quyển, đó là cá voi. Các đại dương và toàn bộ hệ sinh thái trên trái đất hấp thụ khoảng 25% lượng khí thải hiện nay.

Tờ Telegraph trích lời các nhà khoa học cho biết, việc cứu những con cá voi còn quan trọng hơn việc trồng cây để chống biến đổi khí hậu. Và họ có lý do để nói như vậy.

Mỗi con cá voi sinh sống trong đại dương đều là một "nhà máy" thu giữ carbon khổng lồ. Trong quá trình ăn động vật phù du, cá voi sẽ hấp thụ và giữ luôn khí CO₂ trong cơ thể chúng mà không cần thải ra ngoài. Trung bình, mỗi con cá voi có tuổi thọ 90 năm. Các nhà khoa học ước tính rằng đến khi chết, một con cá voi có thể hấp thụ 30 tấn CO₂. Theo đó, trung bình mỗi năm một con cá voi có thể hấp thụ 333kg khí CO₂, trong khi một cây xanh chỉ hấp thụ tối đa được 21kg CO₂.

Ngay cả khi chết đi, cá voi cũng sẽ giữ lượng khí CO₂ này trong cơ thể và mang chúng xuống đáy đại dương. Sau nhiều thế kỷ, khi xác của chúng phân hủy, lượng khí CO₂ này sẽ biến thành nguồn nhiên liệu hoá thạch như dầu mỏ.

Ngoài việc tự nạp vào cơ thể mình một lượng CO₂ đáng kể, cá voi còn hỗ trợ các loài thực vật phù du phát triển, đóng góp ít nhất 50% lượng oxy cho bầu khí quyển Trái đất và thu lại lượng CO₂ nhiều hơn cả 1,7 nghìn tỷ cây xanh cộng lại. Đó là một diện tích tương đương với 4 khu rừng Amazon.

Các nhà khoa học ước tính, giá trị của một con cá voi lên tới hơn 2 triệu USD, bao gồm giá trị Carbon được cô lập trong suốt cuộc đời của nó cũng như các đóng góp kinh tế khác như: thúc đẩy ngư nghiệp và du lịch sinh thái. Do đó, việc bảo vệ cá voi trước tình trạng săn bắt công nghiệp sẽ không chỉ giúp phát triển kinh tế mà còn có thể bảo vệ được thiên nhiên trước biến đổi khí hậu.

Thắm Lê tổng hợp theo dantri.com.vn, khoahocdoisong.vn, vtv.vn