Trồng rau quả bằng nắng nóng sa mạc và nước biển

• Chloe Berge và Sunny Fitzgerald
• BBC Future

2 giờ trước

Trong khi đại dịch virus corona đã làm nổi bật sự yếu kém của chuỗi cung ứng, thì đối với nhiều người, sự mong manh của mạng lưới thực phẩm của chúng ta không có gì mới.

Dân số gia tăng ở các khu vực căng thẳng về nguồn nước trên thế giới làm tăng nhu cầu lương thực ở những nơi khó trồng trọt nhất, và cuộc khủng hoảng khí hậu chỉ làm mọi thứ trở nên tồi tệ hơn.

Thiếu nước ngọt là mối đe dọa nghiêm trọng đối với sự sống còn của nhiều người trên toàn thế giới; hạn hán do biến đổi khí hậu càng làm phức tạp vấn đề.

Nước biển và ánh nắng

Tổ chức Y tế Thế giới dự đoán rằng đến 2025, phân nửa dân số toàn cầu sẽ sống trong các khu vực thiếu nước, nơi mà nhu cầu về nước sạch và nước có thể sử dụng được sẽ cao hơn lượng nước có sẵn.

Nhưng nếu nước ngọt không phải là câu trả lời thì sao? Chuyện gì sẽ xảy ra nếu có cách nuôi sống thế giới mà không làm tăng thêm áp lực cho nguồn nước của chúng ta? Sẽ như thế nào nếu trên thực tế có một nguồn nước gần như vô hạn mà chúng ta có thể dùng trong nông nghiệp?

Một số nhà sáng tạo nói rằng giải pháp để tiết kiệm nguồn tài nguyên quý giá nhất của chúng ta có thể là ngay trước mắt.

\”Thật sai lầm khi nói rằng nước là tài nguyên hữu hạn bởi vì nó là tài nguyên vô hạn; chỉ là chúng ta không quản lý nó tốt,\” ông Charlie Paton, người sáng lập kiêm giám đốc dự án Seawater Greenhouse đặt tại Anh, cho biết.

Trong khi nguồn nước ngọt của hành tinh có thể giới hạn, dự án Seawater Greenhouse tận dụng sức mạnh của hai thứ mà chúng ta có dồi dào – nước biển và ánh nắng – để trồng trọt lương thực giữa sa mạc.

Paton và đội ngũ của ông đã tạo dựng thành công các nhà kính nước mặn ở các địa điểm ven biển khô cằn, nhiều nắng như Oman, Các Tiểu vương quốc Ả-rập Thống nhất và Australia trong thập kỷ qua và gần đây nhất là Somaliland. Bằng phương pháp khử mặn sáng tạo, các hoạt động của nhà kính chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời này sử dụng nước mặn – dẫn trực tiếp từ biển vào giếng – để tạo ra các điều kiện trồng trọt lý tưởng.

Một số những nhà kính này là các công trình ấn tượng – các tòa nhà làm bằng khung thép và kính nằm trên các bãi đất đặt các tấm năng lượng mặt trời, trong khi có những chỗ khác thì chỉ là các tấm bạt quấn quanh gỗ.

Nhưng quan trọng là những thứ bên trong. Những hàng hoa quả hoặc rau củ không thể trồng trên sa mạc; dưa chuột mọng nước, cà chua tròn trịa và quả mâm xôi đỏ sáng chói thách thức thời tiết.

Các dự án đã nhận được sự khen ngợi của quốc tế, và vào năm 2017, hiện lên như ảo ảnh từ mặt đất nóng như thiêu đốt cách Biển Đỏ 15 km và gần Vịnh Aqaba ở Jordan là Dự án Rừng Sahara, khu nhà kính nước mặn cạnh tranh với các dự án trên, có kích thước bằng bốn sân bóng.

Giống như cảnh quan ở Somaliland và các vùng của Úc, Jordan là một ứng cử viên hoàn hảo để ứng dụng công nghệ nhà kính nước mặn: quốc gia này có khí hậu khô cằn, nóng – đứng thứ năm trong danh sách các quốc gia thiếu nước ngọt nhất thế giới của Viện Tài nguyên Thế giới – và nằm gần với nguồn nước mặn.

\”Hãy tận dụng những gì chúng ta có đủ trên hành tinh, đó là nước mặn, ánh nắng và sa mạc,\” Kjetil Stake, giám đốc điều hành dự án, nói. \”Hãy sử dụng những nguồn tài nguyên đó để sản xuất những thứ chúng ta cần, đó là lương thực được sản xuất bền vững, nước ngọt và năng lượng sạch. Có đến 80% lượng nước ngọt đang được sử dụng ngày nay là trong nông nghiệp. Khi dân số hành tinh đạt đến 10 tỷ vào năm 2050, thì chúng ta sẽ sản xuất lương thực mà không gây hại cho hành tinh như thế nào?\”

Trồng lương thực, rau quả từ nước biển

Bên trong những nhà kính này là một ốc đảo ẩm ướt, mát mẻ với cây cỏ và rau củ sinh sôi. Hoa quả mọng nước, rau ăn lá và những quả cà tím óng mượt là những thứ thường cần rất nhiều nước để sinh trưởng. Nhưng cái đẹp của nhà kính nước mặn là nước có thể được tái sử dụng một cách hiệu quả.

Khi cây lớn lên, chúng bốc hơi nước qua lá và hoa trong quá trình được gọi là thoát hơi nước. Cây mất nước nhanh hơn trong điều kiện khô nóng. \”Cũng giống như treo một tờ giấy lên dây để phơi khô,\” Paton giải thích. \”Nếu vào một ngày mây mù, xám xịt như ở Anh, nó không khô được nhưng nếu giữa Ả-rập Saudi, nó sẽ khô trong 10 phút.\”

Vì vậy, để trồng trọt trên sa mạc, ông giải thích, bạn cần phải tái tạo điều kiện tương tự như khí hậu ẩm ướt của Anh trong nhà kính. Môi trường tiểu khí hậu ẩm và mát hơn có nghĩa là cây trồng cần ít nước ngọt hơn và ít phải tưới hơn, do đó lượng nước sử dụng và chi phí tổng thể được giảm bớt.

Các nhà kính nước mặn có thể làm được điều này nhờ công nghệ quạt và tấm đệm được thích ứng. Quạt (hoặc trong một số trường hợp là gió) đẩy không khí qua các \’miếng đệm\’ đẫm nước – các lớp bảng lượn sóng xếp thẳng đứng – tạo ra hơi nước làm tăng độ ẩm cho nhà kính và làm giảm nhiệt độ xuống khoảng 15 độ C.

Trong khi các hệ thống quạt và miếng đệm truyền thống sử dụng nước ngọt, các nhà kính nước biển sử dụng nước mặn. Hiệu quả là như nhau. Khi nước được đẩy qua tấm đệm, muối được tách ra khỏi nước ngọt và nước có độ mặn cao này, được gọi là nước muối, được sử dụng để làm mát nhà kính.

Paton nói rằng nước mặn hiệu quả hơn nước ngọt trong mục đích \’làm mát bằng cách bay hơi\’ này.

Nước mặn có nhiệt độ sôi cao hơn và nhiệt độ đóng băng thấp hơn so với nước tinh khiết, khiến cho nó giúp làm mát tốt hơn.

Năng lượng nhiệt được nước mặn hấp thụ khi nước tiếp tục bốc hơi, giúp làm mát không khí xung quanh miếng đệm. Khi nó ngưng tụ, nước ngọt đã được khử mặn sẽ tưới cho cây trồng, giúp cảnh quan xung quanh bên ngoài nhà kính có cây cối trở lại và cung cấp nước uống sạc

Và khác với các phương pháp khử mặn truyền thống, vốn có thể rất tốn kém và thải một lượng lớn nước mặn trở lại biển, phá vỡ các hệ sinh thái mong manh, mô hình nhà kính nước mặn như thế này rất thân thiện với môi trường.

Bất kỳ lượng nước mặn nào còn sót lại mà không được sử dụng trong quá trình làm mát sẽ bị bay hơi và tạo thành muối. Paton cho biết mục tiêu của ông là \’khử mặn nhưng không thải ra bất cứ thứ gì\’.

Nhìn lại để xây dựng một tương lai tốt đẹp hơn

Mặc dù nhà kính nước mặn là một ý tưởng khá mới, nó tập hợp các yếu tố công nghệ và thiết kế có sẵn – một số đó có nguồn gốc từ Trung Đông và Bắc Phi.

\”Kiến trúc Ả-rập sử dụng đài phun nước và nước chảy thành tầng xuống các bức tường và hồ nước vì họ biết rằng nước bốc hơi sẽ giúp làm mát những chỗ đó,\” Paton nói. \”Có nhiều cung điện cổ ở Iran sử dụng hệ thống làm mát bằng cách bay hơi rất tinh vi để tự điều hòa không khí, vì vậy đó là một công nghệ rất xưa.\”

Hơi nước còn sót lại tạo ra hiệu ứng ốc đảo ra cả bên ngoài nhà kính và bằng cách sử dụng nước khử mặn để tái tạo lại cây xanh cho khu vực xung quanh, Dự án Rừng Sahara hy vọng sẽ tạo ra sự thay đổi lâu dài về cảnh quan, phục hồi lại sa mạc hiện giờ thành những khu rừng trước đây.

\”Trong cuộc đời tôi, tôi đã thấy nhiều nơi trên thế giới chuyển từ khu vực ẩm ướt vừa phải với thảm thực vật thành nơi hoàn toàn khô cằn,\” Paton nói. Nạn phá rừng trên toàn thế giới không chỉ tàn phá các hệ sinh thái mà còn làm giảm đáng kể số lượng cây xanh hút CO2 từ không khí, làm cân bằng lại lượng khí thải carbon của chúng ta.

\”Chúng tôi muốn phủ xanh sa mạc,\” Stake nói. \”Chúng tôi phủ xanh được càng nhiều thì càng có thêm carbon được lưu trữ trong đất.\”

Sự tái phủ xanh có thể giúp điều chỉnh lại chu trình nước bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bốc hơi tự nhiên, cuối cùng đưa nước trở lại mặt đất dưới dạng mưa.

Phá rừng và phát triển đô thị ngày càng tăng để đáp ứng nhu cầu của dân số đã tạo ra một chỗ rạn nứt trong quá trình này. \”Mỗi khi bạn phủ một bề mặt bằng bê tông hoặc nhựa đường, bạn sẽ giảm bớt nhân tố bốc hơi đó,\” Paton giải thích. \”Vì vậy, khi xã hội phát triển và lớn mạnh, nó phát triển mà không cần quan tâm nhiều đến chu trình nước.\”

Lý thuyết này vô cùng hấp dẫn; sử dụng một nguồn tài nguyên mà chúng ta có nhiều và biến nó thành một thứ hữu ích, sau đó lấy phụ phẩm và dùng nó cho mục đích có ích nữa.

Có bao nhiêu phương thức trồng trọt thực sự có lợi đủ đường như vậy?

Cây cối xanh tốt bên ngoài các nhà kính ở Jordan chỉ sau vài tháng. Các dự án nhà kính nước mặn của Paton cũng chứng kiến thành công tương tự trong việc tái phủ xanh.

Ông nói sau hai năm, vùng đất xung quanh khu vực nhà kính ở Oman bắt đầu tươi tốt.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà kính đều tiến xa như vậy. Một vài trong số đó vẫn có vẻ trơ trọi giữa sa mạc – không hoàn toàn là những ốc đảo sum suê mà các dự án mong muốn.

Tính khả thi kinh tế

Bên cạnh những lợi ích môi trường mà nhà kính nước mặn mang lại, công nghệ này có thể đem đến cú hích kinh tế mạnh mẽ.

Việc làm xanh, cũng như tiềm năng tự cung tự cấp nông nghiệp, cho phép các quốc gia ít phụ thuộc hơn vào nhập khẩu, hoặc trong trường hợp của những nơi như Somaliland, phụ thuộc ít hơn vào viện trợ lương thực.

Nhà kính nước mặn mang lại khả năng sản xuất nông nghiệp ổn định, chịu được khí hậu biến đổi ở những nơi như Úc, nơi khí hậu cực đoan có thể gây khó khăn cho việc canh tác.

Seawater Greenhouse đã thành lập một dự án thương mại lớn với Sundrop Farms ở Port Augusta, Australia, hiện sản xuất 15% sản lượng cà chua của Australia. \”Chúng tôi tự túc trong việc sản xuất nước ngọt, làm mát và điều hòa không khí,\” Paton nói. \”Chúng tôi rất giỏi chịu đựng trước khí hậu – và các siêu thị thích như vậy.\”

Dự án Rừng Sahara bán một số loại rau quả của họ tại các chợ địa phương ở Jordan (mặc dù chỉ ở mức tối thiểu để không gây xích mích với các nông dân địa phương), và công ty cũng đã giành được một hợp đồng lớn với các tàu du lịch Costa và AIDA của Ý để đưa rau của nước mặn của họ vào menu trên tàu.

Mối quan hệ hợp tác này tạm thời bị đình trệ trong khi du lịch bị hạn chế vì Covid-19 nhưng dự kiến sẽ nối lại sau đại dịch. Kế hoạch xuất khẩu rau sang Na Uy cũng đang được tiến hành.

Paton nói rằng có tiềm năng cho các nhà kính nước mặn đóng vai trò phụ trội trong việc cung cấp các lựa chọn bền vững hơn cho tăng trưởng du lịch. Chẳng hạn ở Ả-rập Saudi, một dự án du lịch quy mô đang được thực hiện sẽ đòi hỏi một lượng lớn nước khử mặn.

Paton nói: \”Nếu họ theo đuổi cách làm như lâu nay, thì độ mặn tăng lên từ nước mặn thải ra ở Vùng Vịnh và Biển Đỏ sẽ có tác hại nghiêm trọng đến tất cả các sinh vật biển,\” Paton nói. \”Nếu thay vào đó, họ sử dụng [nước mặn] để làm mát theo cách bay hơi, thì tiềm năng làm xanh và làm mát là rất lớn. Nếu họ cũng sử dụng năng lượng tái tạo để thúc đẩy quá trình, thì khả năng thu giữ carbon thậm chí còn lớn hơn,\” Paton nói.

Một lợi ích khác chưa được tận dụng của nhà kính nước mặn là khả năng \’khai khoáng\’ các nguyên tố như lithium, coban và ma-giê từ nước biển. Sau đó chúng có thể được bán để sử dụng trong các ngành công nghiệp khác.

\”Có một lượng lớn lithium trong nước biển nhưng nó rất loãng,\” Paton nói. \”Nhưng vì chúng ta làm bay hơi nước biển, cuối cùng sẽ được nước muối cô đặc, khiến việc chiết xuất những kim loại quý dễ hơn nhiều.\”

Công nghệ này đã được thử nghiệm ở những nơi như Somalia và Kenya, nơi mà Paton sẽ hợp tác với Salt-Mine, một dự án nhà kính nước mặn của Diễn đàn Belmont vốn cũng chiết xuất lithium từ nước biển đã khử mặn. Đã có nỗ lực thương mại trên khắp thế giới trong nhiều năm để khai thác khoáng chất từ nước mặn trên các bãi muối có nồng độ kim loại cao như lithium và ma-giê, nhưng Paton hiện sắp sửa thử nghiệm chiết xuất lithium từ nước biển khử mặn ở Somaliland, nơi ông sẽ hợp tác với Salt-Mine trong những tháng tới.

Ruba Al Zubi, cố vấn cho chủ tịch chính sách khoa học tại Hiệp hội Khoa học Hoàng gia Jordan, nói rằng sự hiểu biết về thái độ của địa phương đối với nông nghiệp là rất quan trọng.

\”Công nghệ, sáng tạo và chuyển đổi văn hóa cần phải được giải quyết thỏa đáng,\” bà nói. \”Ở Jordan, chúng tôi cần một sự thay đổi văn hóa trong cách nhìn nhận ngành nông nghiệp từ góc độ kinh tế xã hội và sự truyền đạt về nông nghiệp như một ngành kinh tế chủ chốt của Jordan để khuyến khích sự chuyển đổi ở cấp độ quốc gia.\”

Dự án Rừng Sahara đã đóng vai trò then chốt trong việc biến điều này thành hiện thực. \”Việc chứng tỏ được tác động đến năng suất và phát triển kinh tế xã hội chính là công cụ tiếp thị thực sự cho sự chuyển đổi mà chúng tôi muốn có, qua đó huy động được các nguồn hỗ trợ,\” Al Zubi nói.

Các dự án như thế này cũng có thể chứng minh khả năng của ba điểm chính: nếu được làm đúng, Stake phân tích, doanh nghiệp có thể tốt cho mọi người vì nó tạo ra việc làm, tốt cho hành tinh và có lãi.

\”Chúng tôi muốn trở thành nguồn cảm hứng cho người khác, để chứng tỏ rằng có thể kiếm tiền từ kinh doanh có ích,\” ông nói.

Cũng như triển khai bất kỳ ngành công nghiệp xanh mới nào, mở rộng công nghệ này có thể đồng nghĩa với vượt qua những trở ngại – văn hóa, kinh tế…

Nhưng ở các sa mạc của Jordan, Somaliland và những nơi khác, những loại rau củ tròn trịa, đủ màu trong các nhà kính nước mặn đang hé những tia hy vọng.

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Future.