Sáng kiến cải thiện khả năng hấp thụ CO2 trong khí quyển và cất giữ nó sâu trong đất

Joseph Noel, nhà sinh hóa học tại Salk, người đang làm việc cho dự án nói: "Có rất nhiều nỗ lực về địa kỹ thuật để tìm ra cách kéo carbon dioxide ra khỏi không khí. Thực vật vẫn làm việc này, vậy tại sao không thử một giải pháp sinh học nữa."

Trong suốt quá trình phát triển, các cây xanh kéo hơn 100 gigaton carbon ra khỏi khí quyển thông qua quá trình quang hợp. Nhưng phần lớn lượng carbon đó cuối cùng được giải phóng vào không khí như CO2 - vì chúng ta và các động vật khác ăn thực vật hoặc đốt chúng, hoặc chúng trở lại đất nơi mà vi khuẩn và nấm phân hủy chúng.

Tác động của chu trình hàng năm này có thể đo được trên quy mô toàn cầu. Nồng độ carbon dioxide trong khí quyển giảm liên tục trong mùa xuân và mùa hè ở Bắc bán cầu, khi cây đang phát triển trên khắp các vùng đất rộng lớn ở Bắc Mỹ, Châu Âu và Châu Á. Khi mùa đông xuống, ít cây trồng phát triển và những cây khác đang phân hủy, nồng độ CO2 lại tăng lên.

Một trong những mục tiêu của nhóm nghiên cứu tại Salk là tìm ra cách giúp cây trồng làm tốt hơn việc lấy đi lượng carbon chúng hấp thụ từ khí quyển và giữ nó trong đất.

Họ đã có một hướng dẫn về làm thế nào để điều này xảy ra.

Tất cả các thực vật tạo ra một chất được gọi là suberin bảo vệ gốc rễ của chúng. Bạn có thể quen thuộc với suberin ngay cả khi bạn không biết về nó. Đó là chất liệu giống như nút chai trong chai rượu vang hoặc trên bảng gỗ của bạn. Nó cũng là chất liệu tạo nên lớp vỏ khoai tây.

Các đặc tính độc đáo của suberin giúp cây trồng theo nhiều cách. Nó làm cho cây trồng chịu đựng hạn hán nhiều hơn và một cách nghịch lý, chịu đựng hạn hán tốt hơn lũ lụt. Cây trồng trong nước mặn tạo ra rất nhiều suberin bởi vì nó giúp điều chỉnh lượng muối được hấp thu bởi bộ rễ của chúng. Nó cũng như một chất bảo vệ cây trồng chống lại bệnh tật.

Nhưng có lẽ đặc điểm quan trọng nhất cho mục tiêu của nhóm nghiên cứu, suberin là một polymer giàu cacbon rất khó để vi khuẩn và nấm phá vỡ.

Noel lần đầu tiên quan sát thấy điều này sau khi ném một cái nút chai rượu vang vào cùng với phân ủ ở nhà.

"Đó là một sản phẩm thực vật tự nhiên, nhưng khi tôi bỏ nó vào đống ủ, không có gì xảy ra với nó ngay cả khi mọi thứ khác bị phân hủy" ông nói.

Các nghiên cứu sâu hơn trong phòng thí nghiệm cho thấy rằng suberin là một trong những dạng carbon ổn định nhất trong đất. Điều đó có nghĩa là một khi cácbon từ khí quyển được đưa vào đất dưới dạng suberin, nó sẽ không bị trôi đi.

Với thông tin này, một trong những mục tiêu đầu tiên của nhóm là tạo ra nhiều loại thực vật có thể sản sinh ra nhiều suberin hơn hiện nay.

Joanne Chory, nhà sinh học thực vật tại Salk, người đang lãnh đạo sáng kiến ​​này cho biết: "Chúng tôi không muốn thay đổi quá trình quang hợp bởi vì thực vật đã làm rất tốt. Nhưng chúng tôi muốn chúng tạo ra những bộ rễ lớn hơn và sâu hơn với nhiều suberin hơn. Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi có thể khiến chúng làm gấp 20 lần những gì chúng làm bây giờ một cách khá dễ dàng".

Tất nhiên, đối với các cây giàu suberin, để có sẽ ảnh hưởng đến chu kỳ carbon toàn cầu, chúng sẽ phải được triển khai trên quy mô khổng lồ. Về lâu dài, nhóm dự kiến ​​sẽ hợp tác với các chính phủ trên thế giới để phân phát hạt giống cho nông dân.

"5% đất canh tác trên thế giới là điều mà chúng tôi muốn thay đổi," Chory nói.

Đó là một mục tiêu to lớn, và thậm chí Chory thừa nhận có vẻ hơi điên. Nhưng cô cũng tin rằng công việc của nhóm là một bước thiết yếu hướng tới việc tạo ra một hành tinh bền vững hơn.

"Tôi không nghĩ rằng chúng ta có lựa chọn khác", cô nói.

Các nhà khoa học không tham gia sáng kiến ​​đã đồng ý.

V. Ram Ramanathan, Giáo sư về Khoa học Khí hậu tại Viện Hải dương học Scripps, cho biết: "Chúng ta phải lấy khoảng 1 nghìn tỷ tấn CO2 ra khỏi không khí và cho đến nay, không có cách nào khả thi và có khả năng nhân rộng để lấy carbon ra khỏi không khí. Việc phục hồi đất và khóa carbon trong sinh khối là một lựa chọn chủ yếu và chúng ta phải làm mọi thứ có thể để phát triển phương pháp và công nghệ này. Tôi thực sự ấn tượng với sáng kiến ​​này từ Salk. "

Michael Strano, một kỹ sư hóa học làm việc với các cây xanh ở MIT, chú ý rằng có một số lợi thế của việc sử dụng thực vật để cô lập carbon. Năng lượng duy nhất mà chúng cần để làm công việc này chính là năng lượng mặt trời, cộng thêm chúng có thể tái tạo bản thân và có khả năng tự sửa chữa.

Ông nói: "Chúng ta cần phải bắt đầu suy nghĩ theo hướng hấp thụ các-bon, và tôi nghĩ rằng các cây xanh sẽ là một phần quan trọng trong đó.

Viện Salk đã đầu tư hơn 7 triệu đô la Mỹ cho sáng kiến, bao gồm xây dựng 6 phòng điều khiển khí hậu công nghệ cao cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra hạt giống trong nhiều điều kiện khí hậu và khí hậu tương lai từ khắp nơi trên thế giới.

Chory cho biết nhóm sẽ bắt đầu bằng cách sử dụng các quy trình gieo trồng truyền thống để phát triển hạt giống trong phòng thí nghiệm sản sinh suberin nhiều hơn. Họ hy vọng chúng sẽ sẵn sàng để kiểm tra trên đất đồng cỏ trong vòng năm năm.

"Con đường duy nhất để duy trì sự bền vững sẽ liên quan đến cây xanh", Chory nói.

Đào Hiền (Theo Latimes)