Sử dụng đá bazan để hấp thụ carbon trong khí quyển

Các tập đoàn lớn trên khắp thế giới đã đầu tư một khoản tiền vào ý tưởng rắc bụi đá bazan trên đất nông nghiệp để hấp thụ carbon trong khí quyển. Đây là cách để họ thể hiện cam kết khí hậu bền vững của mình, thay vì tổ chức các chiến dịch bảo vệ môi trường rầm rộ nhưng ngắn hạn.

Bà Mary Yap – đồng sáng lập Lithos, đã dành hơn một năm qua vào việc cố gắng thuyết phục nông dân sử dụng đá bazan. Loại đá núi lửa chứa đầy chất dinh dưỡng, được thu giữ khi nham thạch nguội đi nhanh chóng. Nó có thể làm cho đất bớt chua hơn – tương tự như cách nông dân thường dùng đá vôi để cải tạo đất. Việc sử dụng đá bazan không dễ như đá vôi, và có phần xạ lạ hơn. Nhưng đá bazan có một lợi ích quan trọng: Nó có thể thu giữ carbon từ khí quyển một cách tự nhiên.

Ý tưởng sử dụng đá bazan của bà Yap là một phần trong nỗ lực kéo dài hàng chục năm nhằm mở rộng quá trình phong hóa tự nhiên và chứng minh rằng nó có thể thu giữ carbon hiệu quả để tạo ra sự thay đổi tích cực cho môi trường. “Vấn đề là làm thế nào để khiến nông dân quan tâm đến phương pháp này”, bà Yap chia sẻ.

Năm 2022, bà đã thành lập nên Lithos Carbon, một startup phát triển công nghệ “phong hóa đá tăng cường”. Các nhà nghiên cứu sẽ rải một lớp bụi bazan mịn trên khắp các cánh đồng trước khi trồng trọt. Khi đá bị phong hóa do mưa, nó sẽ phản ứng với CO2 trong không khí. Quá trình này tạo ra bicarbonate có tính kiềm – giúp “khóa” carbon bằng cách kết hợp nó với các nguyên tử hydro và oxy. Cuối cùng, hợp chất này bị cuốn trôi vào đại dương, nơi carbon sẽ được thu giữ.

Gần đây, Lithos Carbon đã nhận được khoản đầu tư trị giá 57,1 triệu USD từ Công ty Frontier cho nỗ lực biến bụi bazan thành một giải pháp khí hậu khả thi. Đây là một tập đoàn được hậu thuẫn bởi các công ty lớn, nhằm tài trợ cho các phương pháp tiếp cận đầy hứa hẹn để loại bỏ carbon dioxide. Lithos cho biết họ sẽ sử dụng nguồn vốn này để hấp thụ 154.000 tấn CO2 vào năm 2028, thông qua việc rắc bụi bazan lên hàng nghìn mẫu đất nông nghiệp của Hoa Kỳ.

Đây là thương vụ lớn nhất từ ​​trước đến nay của Frontier. Các tập đoàn sở hữu Frontier là những gã khổng lồ công nghệ như Meta (công ty mẹ của Facebook), Alphabet (công ty mẹ của Google), Stripe. Họ đã bỏ ra 1 tỷ USD để thành lập nên Frontier, như một cách thể hiện các cam kết về khí hậu.

Trước đó, đã có nhiều công ty bù đắp lượng carbon mà mình phát thải bằng cách bỏ tiền ra để bảo vệ những khu rừng lẽ ra sẽ bị đốn hạ. Tuy nhiên, một số tập đoàn nhận thấy những phương pháp này thường bị xem là chiến lược “tẩy xanh” và chỉ có giá trị ngắn hạn, họ liền chuyển sang áp dụng các kỹ thuật bền vững hơn trong việc loại bỏ carbon.

Tuy vậy, không có nhiều kỹ thuật tiềm năng để họ có thể đầu tư. Các khoản đầu tư của Frontier về cơ bản là các khoản trả trước cho những ý tưởng vẫn còn ở giai đoạn sơ khai – thường quá khó để xác minh tính hiệu quả hoặc chưa tối ưu hóa được chi phí để thu hút người dùng. “Chúng tôi đang cố gắng đánh giá các phương pháp có đang đi đúng quỹ đạo để triển khai hiệu quả hay không”, bà Nan Ransohoff, người đứng đầu Frontier và phụ trách công tác khí hậu tại Stripe, cho biết. Frontier bắt đầu với những khoản đầu tư nhỏ nhằm giúp đỡ các công ty khởi nghiệp đầy triển vọng, sau đó khi startup đã thu hồi được một lượng carbon lớn, họ sẽ chuyển sang các thỏa thuận để lượng carbon này có thể được tính vào mục tiêu giảm phát thải của họ.

Khoản đầu tư vào Lithos là một trong những giao dịch như vậy. Starup này định giá việc loại bỏ carbon ở mức 370 USD/tấn, khoảng một phần tư trong số đó sẽ chi trả cho việc giám sát và lập mô hình tại hiện trường để xác minh rằng carbon đang được cô lập khỏi khí quyển trong thời gian dài. Bà Ransohoff khẳng định Frontier tin rằng Lithos đang trên con đường đạt được mục tiêu loại bỏ CO2 cho khách hàng với chi phí dưới 100 USD mỗi tấn và với tốc độ ít nhất nửa tỷ tấn mỗi năm.

Đầy triển vọng nhưng lắm rủi ro

Trước khi kỹ thuật thu giữ của Lithos ra đời, nhiều công ty đã gợi ý áp dụng các kỹ thuật như thu khí trực tiếp. Cụ thể, họ sẽ xây dựng các nhà máy công nghiệp hút carbon ra khỏi khí quyển. Cách này giúp các công ty dễ dàng đo lường lượng carbon bị loại bỏ – tất cả đều được thu giữ tại chỗ – nhưng nhiều nhà khoa học cho rằng phương pháp này rất khó để triển khai trên quy mô lớn, vì việc loại bỏ đủ lượng carbon để tạo ra sự khác biệt sẽ đòi hỏi hàng nghìn cơ sở chuyên dụng, sử dụng nhiều tài nguyên để vận hành.

Việc sử dụng bụi bazan để thu hồi carbon dễ dàng triển khai trên quy mô lớn hơn. Trên khắp thế giới là bạt ngàn cánh đồng để rắc bụi bazan. Song tính chất phân tán của quá trình cũng khiến việc đo lường lượng carbon thực sự được loại bỏ khỏi khí quyển trở nên khó khăn hơn.

Bài toán đầu tiên đó là làm thế nào để biết đã có bao nhiêu lượng carbon dioxide đã bị giữ lại trong đất nhờ bổ sung bazan. Con số có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thời tiết trong vùng, tính chất hóa học của đất, tính chất của đá bazan và các yếu tố khác. Lithos hiện đang theo dõi quá trình bụi bazan thu giữ carbon bằng cách sử dụng các thiết bị chuyên dụng – nhưng thiết bị này rất tốn kém nên chỉ có thể sử dụng với số lượng ít. Bà Yap hy vọng rằng khoản đầu tư từ Frontier sẽ giúp công ty thu thập đủ dữ liệu để chuyển sang dự đoán trên mô hình máy tính.
Một thách thức khác là các nhà khoa học không chắc các phản ứng phong hóa sẽ giữ lại carbon trong bao lâu. Bicarbonate có thể trải qua một hành trình dài, xuất phát từ một trang trại ở Illinois đến Vịnh Mexico, qua mạch nước ngầm, sông ngòi và vùng đất ngập nước. Ông David Ho, nhà hải dương học tại Đại học Hawaii, cho biết rất nhiều điều có thể xảy ra trên hành trình đó, bao gồm cả việc một số carbon dioxide được thải trở lại khí quyển.

Nghiên cứu mô phỏng hóa học đại dương nhìn chung có thể giúp dự đoán số phận của bicarbonate. Nhưng quá trình đi ra biển khá phức tạp do sự biến động của dòng nước và môi trường hóa học khác nhau. Ông Ho, người đồng sáng lập một tổ chức phi lợi nhuận có tên [C]Worthy đang phát triển các công cụ để xác thực các kỹ thuật thu giữ carbon, gọi cách tiếp cận của startup Lithos là một trong những chiến lược loại bỏ carbon “hứa hẹn nhất”. Tuy nhiên, ông cũng đặt câu hỏi về mục đích thực sự của các tập đoàn đứng sau Frontier khi mua các kỹ thuật thu giữ carbon mới ra đời để đáp ứng các cam kết về khí hậu của họ.

Ông cho rằng có quá nhiều vấn đề cần đặt ra trong cách họ tính toán chính xác lượng carbon mà họ loại bỏ – quá trình này thiếu sự xác minh độc lập. “Chả khác gì họ làm bài tập về nhà rồi tự chấm bài cho bản thân”, ông David Beerling, Giám đốc Trung tâm Giảm thiểu Biến đổi Khí hậu Leverhulme và là nhà địa chất sinh học, người đã làm việc với các đối tác khoa học của Lithos nhưng không tham gia vào vận hành công ty, ví von.

Tuy nhiên, ông Beerling và ông Ho đều thừa nhận rằng số tiền mà Frontier đầu tư cho Lithos sẽ giúp đẩy mạnh việc nghiên cứu mở rộng kỹ thuật phong hóa đá, thu thập dữ liệu về kỹ thuật này, đến mức các công ty và chính phủ cảm thấy tin tưởng rằng nó hoạt động hiệu quả. “Điều tuyệt vời là các tập đoàn sẽ chung tay giải quyết những câu hỏi như ‘Làm thế nào để có được sự ủng hộ của người nông dân?’ ‘Cần thu thập mẫu như thế nào?’ ‘Làm sao để xử lý dữ liệu?’”, ông Beerling.

Đến hiện tại đó vẫn là những câu hỏi mà bà Yap chưa tìm ra câu trả lời. Đối với nông dân, Lithos về cơ bản là nhà cung cấp phân bón, bán một loại bụi được cho là có tác dụng cải tạo đồng ruộng và thay thế đá vôi, đồng thời mang lại lợi ích cho khí hậu. “Chúng tôi định vị bản thân là một công ty nông nghiệp”, bà Yap kể.

Ban đầu, Lithos lôi kéo khách hàng bằng cách đề nghị rắc đá bazan miễn phí lên đất nông nghiệp. Công ty thu gom chất thải bazan từ các mỏ đá và vận chuyển bằng xe tải đến các cánh đồng lân cận. Sau khi sử dụng bazan, các cánh đồng được theo dõi cẩn thận không chỉ về khả năng hấp thụ carbon mà còn cả những thay đổi trong năng suất cây trồng. Diều này phụ thuộc vào các loại cây và đất cụ thể ở một địa điểm cũng như thành phần hóa học của bazan địa phương. Lithos hiện đang hoạt động tại bảy tiểu bang trên khắp nước Mỹ.

Bà Yap cho biết bà đã có một danh sách dài các nông dân sẽ tham gia vào việc áp dụng kỹ thuật, những người sở hữu cánh đồng với diện tích lớn có thể thu giữ hàng trăm nghìn tấn carbon. Nhiều người nông dân quan tâm, bởi họ nhận ra mình không cần phải bỏ tiền ra mua đá vôi để cải tạo đất. Bà Yap hé lộ chi phí đã giảm, nhưng để đạt được mục tiêu 100 USD/tấn do Frontier đặt ra, vẫn còn một chặng đường dài.

Sau khi Lithos mở rộng thành công quy mô, họ sẽ phải đối diện với những bài toán mới. Chẳng hạn, họ sẽ phải đảm bảo rằng một lượng lớn dòng chảy giàu bicarbonate không làm xáo trộn hệ sinh thái địa phương. Ngoài ra, họ sẽ cần lưu ý sao cho việc chuyển một lượng lớn bụi bazan trên một chặng đường dài sẽ không gây ra các vấn đề về môi trường và sức khỏe.

“Chúng tôi đang dò dẫm từng bước, bởi đây là điều mà chưa ai từng làm”, bà Yap gợi mở. “Mỗi bước đi của chúng tôi là mỗi bài học mới”.

Huyền Trang