Tảo có thể được sử dụng như một phần của chiến lược giảm thiểu nhằm giảm nồng độ carbon dioxide trong khí quyển liên quan đến hiệu ứng nhà kính và cuộc khủng hoảng khí hậu toàn cầu. Trong bài báo này, chúng ta thảo luận về điều gì khiến tảo trở nên đặc biệt, cuộc khủng hoảng khí hậu toàn cầu và bằng cách nào mà tảo có thể đóng góp vào việc giúp chống lại các tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Tại sao tảo lại đặc biệt như vậy?
Tảo là sinh vật quang hợp với các đặc điểm giống dạng hình đĩa, chủ yếu được tìm thấy trong môi trường nước. Chúng được phân loại là Protista và đôi khi là Plantae, mặc dù tên gọi sau này gây tranh cãi.
Nhưng bất kể cấp bậc phân loại nào được ấn định, ngày tay chúng ta không nghi ngờ gì về tầm quan trọng to lớn của những sinh vật có năng suất cực lớn này.
Có 7 loại tảo, được phân loại dựa trên loại sắc tố và dự trữ thức ăn:
- Tảo lục (Chlorophyta)
- Tảo euglenoids (Euglenophyta)
- Tảo nâu vàng và tảo cát (Chrysophyta)
- Tảo lửa (Pyrrophyta)
- Tảo đỏ (Rhodophyta)
- Tảo xanh (Xanthophyta)
- Tảo nâu (Paeophyta)
Tảo tạo ra một lượng lớn (được cho là khoảng một nửa) oxy trong các đại dương, sông và hồ trên thế giới. Kỳ tích này đạt được một cách thần kỳ chỉ chiếm khoảng 1/10 sinh khối của toàn bộ quần thể thực vật trên Trái đất. Tảo cần nitơ, photphat, nước, CO2 và ánh sáng mặt trời để phát triển hiệu quả.
Thành phần chính của tảo bao gồm carbohydrate, lipid, protein, carotenoid như lutein, astaxanthin và fucoxanthin, và axit nucleic. Thành phần cụ thể phụ thuộc vào chủng tảo và cũng có thể bị ảnh hưởng bởi phương pháp canh tác.
Tảo có khả năng quang hợp đáng chú ý và do đó hấp thụ CO2, sản xuất sinh khối quá mức, tích tụ lipid cao và sản xuất các sản phẩm phi nhiên liệu có giá trị.
Việc tảo cô lập carbon để tăng trưởng khiến những sinh vật này trở thành tài sản vô giá trong việc giảm thiểu khí nhà kính (KNK) và biến đổi khí hậu và vai trò không thể thiếu của chúng trong các hệ sinh thái đại dương và ven biển của thế giới có nghĩa là chúng là một bể chứa carbon màu xanh lam quan trọng.
Nghiên cứu cũng đã chứng minh khả năng vượt trội của tảo trong việc sản xuất năng lượng sinh học, nhiên liệu sinh học và vật liệu sinh học từ sinh khối trên cạn – hầu hết đây là sản phẩm phụ của chất thải nông nghiệp hoặc phân hủy sinh học.
Vấn đề biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu đề cập đến sự thay đổi nhiệt độ trung bình và các kiểu thời tiết theo thời gian xảy ra do sự gia tăng khí nhà kính trong bầu khí quyển của Trái đất. Phát thải KNK cùng với quá trình công nghiệp hóa, axit hóa đại dương, xói mòn đất và phá rừng đều liên quan đến quá trình biến đổi khí hậu. Sự gia tăng đồng thời mức CO2 chiếm hơn một nửa khả năng làm ấm.
Một giải pháp để giảm thiểu và giảm nồng độ carbon dioxide trong không khí là công nghệ thu giữ và lưu trữ CO2.
Công nghệ này được chia thành hai nhóm quy trình vật lý và sinh học, trong đó quy trình sinh học được gọi là công nghệ xanh.
Về mặt sinh học, quang hợp liên quan đến việc hấp thụ CO2 do thực vật và tảo thực hiện là giải pháp bền vững và thân thiện nhất với môi trường. Quá trình này được thúc đẩy thông qua các cải tiến được thực hiện đối với các bể tự nhiên như trồng rừng, thụ tinh trong đại dương và nuôi trồng vi tảo.
Thỏa thuận Paris là một hiệp ước năm 2015 về biến đổi khí hậu kêu gọi loại bỏ carbon khỏi khí quyển và giảm lượng khí thải. Kể từ đó, Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) đã ủng hộ việc cắt giảm mức các-bon nhằm hạn chế sự nóng lên toàn cầu. Nó nhằm mục đích tăng nhiệt độ dưới 2 ° C so với mức tiền công nghiệp.
Các hệ sinh thái thực vật ven biển đóng góp một lượng không cân xứng về lượng carbon hấp thụ và cộng đồng quốc tế đã đồng ý về sáng kiến carbon xanh. Quá trình hấp thụ CO2 bằng vi tảo có thể là một trong những phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất trong số các phương án công nghệ hiện có.
Macroalgae và carbon xanh (blue carbon)
Rong biển là một bể chứa carbon màu xanh lam. Loại tảo vĩ mô này cô lập carbon xanh và do đó đại diện cho một giải pháp thay đổi khí hậu, mặc dù điều này mới được thực hiện gần đây. Không chỉ điều này mà còn mang lại tiềm năng giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch và nuôi trồng tái sinh ở đại dương với những tác động tích cực đối với an ninh lương thực trong tương lai.
Carbon xanh là carbon hữu cơ được các hệ sinh thái đại dương và ven biển thu giữ và lưu giữ. Hệ sinh thái rong biển cô lập CO2 và góp phần xử lý sinh học các chất ô nhiễm ven biển và môi trường sống của các sinh vật biển khác.
Tuy nhiên, vai trò của rong biển trong chiến lược carbon xanh vẫn còn gây tranh cãi, đặc biệt là cho đến gần đây, các nhà nghiên cứu tin rằng rong biển bị phân hủy trong đại dương và không đóng vai trò gì trong việc thu giữ carbon.
Một nguồn dự trữ năng lượng sinh học?
Tảo là một nguồn năng lượng bền vững hấp dẫn.
Các chủng vi tảo hiệu quả nhất trong việc chuyển đổi sinh học CO2 để sản xuất sinh khối bao gồm Scenedesmus obquus, Botryococcus braunii, Chlorella vulgaris và Nannochloropsis oculate.
Chlorella sp. cũng đã được chứng minh là có sản lượng sinh khối cao (lên đến 1,06 g L / ngày).
Các loài lý tưởng phải có khả năng chìm cao và chịu được các điều kiện khác nhau như nồng độ CO2, mức độ ô nhiễm độc hại, nhiệt độ, giới hạn chất dinh dưỡng và ảnh hưởng của pH.
Hai loại hệ thống nuôi trồng tảo là ao mở (open pond, OP) và hệ thống phản ứng quang học (photobioreactor, PBR), trong đó OP được sử dụng thường xuyên nhất trong nuôi trồng vi tảo thương mại. Tảo quang hợp xanh có tốc độ phát triển cao và yêu cầu về không gian tối thiểu (so với thực vật).
Tuy nhiên, tiềm năng của tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học hiện nay vẫn còn hạn chế về mặt công nghệ. Sẽ cần một tổng diện tích lớn gấp ba lần Bỉ để chỉ tiếp cận 10% nhiên liệu vận tải của EU.
Theo News Medical
Nguồn: Williams, Dr. Nicola. 2022. Could Algae Solve the Global Climate Crisis?. News-Medical, viewed 25 June 2022, https://www.news-medical.net/life-sciences/Could-Algae-Solve-the-Global-Climate-Crisis.aspx.