Lượng khí thải cacbon từ phân bón có thể giảm tới 80% vào năm 2050

Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain.

Các nhà nghiên cứu đã tính toán lượng khí thải cacbon cho toàn bộ vòng đời của phân bón, một trong những nguyên nhân góp phần vào khoảng 5% tổng khí thải nhà kính – lần đầu tiên được định lượng chính xác – và nhận thấy rằng lượng khí thải cacbon có thể giảm xuống còn 1/5 mức hiện tại vào năm 2050.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã phát hiện ra rằng 2/3 lượng khí thải từ phân bón sinh ra sau khi chúng được rải trên các cánh đồng và 1/3 lượng khí thải đến từ các quy trình sản xuất.  

Mặc dù phân bón gốc nitơ đã được biết đến là nguồn gốc chính sản xuất ra khí thải nhà kính, nhưng đây là lần đầu tiên toàn bộ lượng khí thải của phân bón được định lượng đầy đủ từ khi sản xuất đến quá trình triển khai. Thông qua sự phân tích cho thấy rằng phân bón và phân bón tổng hợp thải ra lượng khí thải tương đương 2,6 tỷ tấn cacbon mỗi năm – nhiều hơn cả ngành hàng không và vận chuyển toàn cầu cộng lại.

Việc cắt giảm lượng khí thải cacbon từ phân bón là vấn đề cấp bách, tuy nhiên việc này cần phải cân bằng với nhu cầu về an ninh lương thực toàn cầu. Nghiên cứu trước đó đã ước tính rằng 48% dân số toàn cầu được nuôi sống bằng các loại cây trồng được trồng bằng phân bón tổng hợp và dân số thế giới dự kiến sẽ tăng 20% cho đến năm 2050.

Các nhà nghiên cứu của Cambridge phát biểu rằng cần có sự kết hợp các giải pháp chính sách và công nghệ có thể mở rộng để giảm lượng khí thải phân bón đồng thời vẫn duy trì an ninh lương thực. Mặt khác, họ ước tính rằng nếu các giải pháp như vậy có thể được thực hiện trên quy mô lớn, lượng khí thải từ phân chuồng và phân bón tổng hợp có thể giảm tới 80% xuống còn 1/5 mức hiện tại mà không làm giảm năng suất. Kết quả của họ được báo cáo trên tạp chí Nature Food.

Đồng tác giả của nghiên cứu tiến sỹ André Cabrera Serrenho từ Khoa Kỹ Thuật của Cambridge cho biết: “Thật đáng kinh ngạc, chúng ta thực sự không biết mình sản xuất bao nhiêu hóa chất trên toàn cầu, chúng kết thúc ở đâu, tích lũy ở đâu và như thế nào, bao nhiêu lượng khí thải được tạo ra và bao nhiêu lượng chất thải được gia tăng”.

Serrenho và cộng sự Yunhu Gao đã thực hiện dự án đo lường chính xác tổng tác động của phân bón, một trong hai sản phẩm chính của ngành hóa dầu. Trong số tất cả các sản phẩm do ngành công nghiệp hóa dầu tạo ra, phần lớn khoảng 74% là nhựa hoặc phân bón.

Serrenho nhấn mạnh: “Để giảm lượng khí thải, điều quan trọng là chúng tôi phải xác định và ưu tiên bất kỳ biện pháp can thiệp nào có thể thực hiện để làm cho phân bón ít gây hại hơn cho môi trường. Nhưng nếu chúng ta định làm điều đó, trước tiên chúng ta cần có một bức tranh tổng thể về toàn bộ vòng đời của những sản phẩm này. Nghe có vẻ khả thi nhưng chúng ta thực sự biết rất ít về những thứ này”.

Các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ các dòng phân bón và phân bón tổng hợp toàn cầu cũng như lượng khí thải của chúng vào năm 2019, dựa trên từng giai đoạn của vòng đời, bằng cách tạo ra sự đồng nhất giữa việc sản xuất và tiêu thụ phân bón nitơ cũng như các hệ số khí thải ở chín khu vực trên thế giới.

Sau khi hoàn thành phân tích của mình, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng không giống như nhiều sản phẩm khác, phần lớn lượng khí thải từ phân bón không xảy ra trong quá trình sản xuất mà trong quá trình sử dụng chúng.

Serrenho nói: “Thật ngạc nhiên khi đây là nguồn phát khí thải chính. Nhưng chỉ sau khi định lượng được tất cả lượng khí thải, tại mọi thời điểm của vòng đời, chúng ta mới có thể bắt đầu xem xét các phương pháp giảm thiểu khác nhau để giảm lượng khí thải mà không làm giảm năng suất”.

Các nhà nghiên cứu đã liệt kê và định lượng tác động tối đa của các phương pháp giảm thiểu khác nhau trên lý thuyết, mà hầu hết các phương pháp này đã được biết đến, nhưng tác động tiềm năng tối đa của chúng chưa được định lượng.

Khí thải từ quá trình sản xuất phân bón tổng hợp phần lớn là từ quá trình tổng hợp amoniac, một phần là do các phản ứng hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất. Biện pháp giảm thiểu hiệu quả nhất ở giai đoạn sản xuất sẽ là ngành công nghiệp khử cacbon cho hệ thống sưởi và sản xuất hydro. Ngoài ra, phân bón có thể được trộn với các hóa chất đóng vai trò là chất ức chế nitrat hóa giúp ngăn vi khuẩn hình thành oxit nitơ. Tuy nhiên, những hóa chất này có khả năng làm cho phân bón đắt hơn.

Serrenho phát biểu: “Nếu chúng ta định làm cho phân bón đắt hơn thì cần phải có một số hình thức khuyến khích tài chính cho nông dân và các công ty phân bón. Nông nghiệp là một ngành kinh doanh cực kỳ khó khăn và hiện nay nông dân không được khen thưởng dù làm giảm lượng khí thải thấp hơn”.

Cách hiệu quả nhất là làm giảm khí thải liên quan đến phân bón, tuy nhiên điều này sẽ làm giảm lượng phân bón mà chúng ta sử dụng. Serrenho nói: “Cách chúng ta sử dụng phân bón cực kỳ kém hiệu quả. Chúng ta đang sử dụng lượng phân bón nhiều hơn mức cần thiết do tập quán canh tác và điều này không hiệu quả về mặt kinh tế. Nếu chúng ta sử dụng phân bón một cách hiệu quả hơn, lượng phân bón chúng ta cần dùng sẽ giảm một cách đáng kể, điều này góp phần làm giảm lượng khí thải mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng”.

Các nhà nghiên cứu cũng xem xét hỗn hợp phân bón được sử dụng trên khắp thế giới và nhiều loại khác nhau tùy theo từng khu vực. Các nhà nghiên cứu cho rằng việc thay thế một số loại phân bón có lượng khí thải cao nhất, chẳng hạn như thay thế urea bằng amoni nitrat trên toàn thế giới có thể làm giảm lượng khí thải từ 20% đến 30%. Tuy nhiên, điều này chỉ mang lại lợi ích sau khi cắt giảm lượng khí cacbon trong ngành phân bón.

Serrenho nói: “Không có giải pháp nào là hoàn hảo. Chúng ta cần suy nghĩ lại cách thức chúng ta sản xuất lương thực và hình thức khuyến khích hoạt động kinh tế nào tốt nhất. Có thể cần chi trả cho nông dân để tạo ra ít khí thải hơn, đồng nghĩa với việc nâng giá lương thực cao hơn. Chúng ta cần tìm ra sự kết hợp phù hợp giữa các giải pháp tài chính, công nghệ và chính sách để làm giảm lượng khí thải trong khi vẫn đảm bảo an ninh lương toàn cầu”.

Serrenho và Gao ước tính rằng bằng cách thực hiện tất cả các biện pháp giảm thiểu mà họ đã phân tích, lượng khí thải từ lĩnh vực phân bón có thể giảm tới 80% vào năm 2050.

Serrenho cho biết: “Công việc của chúng tôi cho chúng tôi ý tưởng tốt về những gì có thể mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật, những điều có ý nghĩa lớn và các biện pháp can thiệp sẽ có ý nghĩa ở đâu – điều quan trọng là chúng tôi hướng các biện pháp can thiệp vào những vấn đề quan trọng nhất nhằm giúp việc giảm lượng khí thải có ý nghĩa và đạt được nhiều tiến bộ”.

Bùi Thị Huyền Nhung theo Phys.org