Thuật ngữ "geoengineering" có thể hiểu là “những can thiệp kỹ thuật một cách trực tiếp để sửa đổi tình trạng địa cầu theo ý con người cho dễ sống hơn”.
Trong một cuộc chạy đua để cứu hành tinh khỏi sự hủy diệt của hiện tượng ấm dần lên toàn cầu, giới khoa học đã đưa ra nhiều biện pháp quyết liệt.
Họ khởi xướng việc đưa những tấm gương khổng lồ vào không gian, tạo ra các núi lửa giả, xây dựng những cỗ máy “ăn” carbon!
Những kế hoạch như thế thường dễ dàng bị gạt bỏ nhưng mọi chuyện đã khác với nhiều dự án xuất hiện từ cuối những năm 1970.
Núi lửa Pinatubo phun trào nham thạch hồi năm 1991. (Ảnh: USGS)
Tuy nhiên, phải đến năm 2006, geoengineering mới bắt đầu được biết đến rộng rãi. Nhà hóa học đoạt giải Nobel và là người bảo vệ tầng ozone Paul Crutzen đã đăng một bài xã luận khoa học về đề tài này trong chuyên san Climate Change (Biến đổi khí hậu).
Và gần đây, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học East Anglia (Anh) công bố đánh giá toàn diện đầu tiên về các dự án geoengineering bao quát nhất từng được đưa ra.
Đối với mỗi kế hoạch được đề xuất, các nhà khoa học đều tính toán một giá trị gọi là "cưỡng bức bức xạ", một dạng chỉ số được áp dụng cho việc lập mô hình khí hậu để thể hiện ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo đối với Trái đất.
Kể từ khi kỷ nguyên công nghiệp bắt đầu, loài người chúng ta là nguyên nhân lớn đẩy chỉ số cưỡng bức bức xạ lên đến 1,6, một giá trị có thể dễ dàng tăng gấp đôi trong tương lai. Mục tiêu của geoengineering là làm giảm con số đó.
Dưới đây là những dự án đáng chú ý nhất dựa trên phương pháp luận của Đại học East Anglia, theo Discovery.
Tăng cường tầng mây trên biển
Kịch bản này do giáo sư Stephen Salter thuộc Đại học Edinburgh đề xướng bằng cách sử dụng tàu chạy bằng sức gió để phun nước biển vào không khí nhằm tăng độ tương phản cho các đám mây.
Mô hình hóa lý thuyết cho thấy, kỹ thuật này sẽ có hiệu quả nhất trong vùng đại dương mở, cách ly với sự ô nhiễm do con người tạo ra. Độ phản xạ tích lũy đủ sẽ hoạt động giống như một vành nón rộng che phủ Trái đất.
Đại học East Anglia phát hiện ra rằng tăng cường đám mây ở quy mô này sẽ cho ta chỉ số cưỡng bức bức xạ là -3,71. Tuy nhiên, theo nhận định của Naomi Vaughan, một nhà nghiên cứu cùng trường với giáo sư Salter, “có những quan ngại về ảnh hưởng đến tầng ozone”.
Ngoài ra, chúng ta cần ít nhất 1.000 tàu biển để thực hiện công việc này. Ngay cả khi đạt hiệu quả cao nhất, sự phản xạ ánh mặt trời cũng sẽ khó đảo ngược thiệt hại trên diện rộng do sự ấm lên toàn cầu gây ra, chẳng hạn như hiện tượng a-xít hóa trên các đại dương.
Phun khí tầng bình lưu
Theo cách hiểu đơn giản thì phun khí tầng bình lưu là việc các hạt rất nhỏ được xịt vào lớp giữa của bầu khí quyển Trái đất.
Chuyên gia Crutzen đề xuất ý tưởng này như một công cụ khả dĩ trong cuộc chiến chống lại sự ấm lên toàn cầu, lấy cảm hứng từ vụ phun trào của ngọn núi lửa Pinatubo ở Philippines hồi năm 1991. Pinatubo từng nhả ra những dải tro bụi cao hơn 35.000 mét vào trong không khí và mạnh đến mức làm giảm nhiệt độ trung bình toàn cầu.
Để làm được điều này theo cách nhân tạo, chúng ta sẽ cần tới một chuyến bay bằng máy bay giống loại dùng cho quân sự hoặc thậm chí cả bóng bay để phát tán các hạt khí.
Dù Đại học East Anglia đã đánh giá phương pháp này có cùng các độ cưỡng bức bức xạ giống kế hoạch nước biển là -3,71 nhưng các nhà khoa học cho rằng nó cũng đem lại những rủi ro tương tự.
Gương phản xạ trong không gian
Đó chính là những tấm gương khổng lồ trong không gian được sử dụng để làm chệch hướng ánh sáng mặt trời. Nên biết rằng, chúng ta đã có một trạm không gian quốc tế, những tàu thăm dò trên sao Hỏa và khoảng 8.000 vật thể nhân tạo bay quanh Trái đất, do đó, ý tưởng này cũng không phải là hoàn toàn xa vời.
Đối với lựa chọn này, Đại học East Anglia đã xem xét ý tưởng của chuyên gia thiên văn học Roger Angel thuộc Đại học Arizona. Angel ước tính rằng chúng ta sẽ cần phải phóng lên hàng ngàn tỉ chiếc gương vào không gian để tạo thành một chiếc dù che nắng trải rộng hơn 160.000 km. Cũng giống như các mô hình phun khí, gương phản xạ không gian có độ cưỡng bức bức xạ -3,71 nhưng thách thức cũng rất đáng kể.
Công tác hậu cần cho việc phóng số gương khổng lồ này có thể mất nhiều thập niên, chi phí cũng thuộc loại “trên trời” trong khi các tấm gương có thể cần phải thay thế sau 50 năm.
Kế hoạch này cũng sẽ đòi hỏi một cam kết xuyên thế hệ đầy ấn tượng. Không nản lòng, Angel đã xin tài trợ từ Cơ quan Hàng không và Không gian Mỹ và nhà phát minh người Anh đang thử nghiệm với một mẫu thử pháo phóng gương quy mô nhỏ.
Than củi
Nhánh cây, phân gà và các loại chất thải hữu cơ khác thường vương vãi khắp nơi, sinh ra khí carbon dioxide khi chúng phân hủy.
Chuyển đổi hoàn toàn lượng sinh khối này thành nhiên liệu vẫn còn là một quá trình nhưng đun vật liệu từ từ có thể biến nó thành một loại than sinh học được gọi là than củi.
Than củi, một trong những hoạt động geoengineering đáng chú ý. (Ảnh: Discovery)
Hiện tượng cháy chậm được gọi là nhiệt phân ngăn chặn sự hình thành CO2 và giữ lại gần một nửa lượng carbon của vật liệu.
Than sinh học cũng vẫn bền theo thời gian và có thể có tác động tích cực đến độ mầu mỡ của đất và sản lượng cây trồng.
Johannes Lehmann, giáo sư về khoa học đất đai và cây trồng thuộc Đại học Cornell, tính toán rằng áp dụng phương pháp than sinh học quy mô lớn tại Mỹ có thể cô lập khoảng 10% lượng khí thải hằng năm từ nhiên liệu hóa thạch của nước này.
Tính đến năm 2100, nếu chúng ta thống nhất áp dụng, than sinh học có tác dụng làm mát tương đương với -0,4 độ cưỡng bức bức xạ.
Cây nhân tạo và máy lọc không khí khác
Phương pháp này liên quan đến việc thu giữ khí carbon dioxide thông qua công nghệ hóa học hoặc sản xuất năng lượng sinh khối. Từ đó, CO2 được tập trung trong tầng chứa nước mặn hoặc các vùng dưới lòng đất từng là nơi chứa dầu khí.
Nhà khoa học về khí hậu David Keith thuộc Đại học Calgary đang chế tạo một máy hút khí có thể kéo 20 tấn CO2/mét vuông ra khỏi bầu khí quyển mỗi năm.
Tương tự như vậy, chuyên gia địa vật lý Klaus Lackner thuộc Đại học Columbia đã phát triển "cây nhân tạo" hút khí CO2 tốt hơn nhiều so với cây thật. Chúng ta cần khoảng hàng trăm ngàn cái máy cao chót vót này để xử lý với lượng khí thải hằng năm - một thách thức cả về kinh tế và lẫn tính thẩm mỹ tương tự như với các turbine gió.
Trong khoảng 90 năm nữa, các kế hoạch thu giữ và lưu trữ không khí quyết liệt nhất sẽ đạt độ cưỡng bức bức xạ -1,99. Đó không phải là -3,71 nhưng cũng là kết quả đáng khích lệ.