"Nguyên tố của sự sống" sắp cạn kiệt: Thế giới đang đứng trước bờ vực khủng hoảng?

Theo The Guardian, các nhà khoa học đang phát đi cảnh báo rằng thế giới đang phải đối mặt với một "cuộc khủng hoảng tiềm tàng" trong sản lượng phân bón phốt phát, một loại phân bón quan trọng mang tính nền tảng cho nguồn cung cấp lương thực của thế giới.

Phốt pho là gì?

Phốt pho là 1 trong 6 nguyên tố hóa học cấu tạo nên tất cả các loài động thực vật. Bộ khung của DNA và RNA, màng tế bào, xương và răng đều cần tới phốt pho.

Khác với các nguyên tố thiết yếu khác cho sự sống - bao gồm oxy, hydro, carbon, nitơ và lưu huỳnh - phốt pho vô cơ không thể được tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên, nó tồn tại trong các khoáng chất không hòa tan. Do đó, động thực vật chỉ có thể bổ sung phốt pho thông qua các sinh vật khác, các mô chết hoặc các chất thải của chúng.

Phốt pho tồn tại dưới 3 dạng thù hình cơ bản có màu: trắng, đỏ và đen. Các dạng thù hình khác cũng có thể tồn tại. Dạng phổ biến nhất là phốt pho trắng và phốt pho đỏ.

Phốt pho vô cơ không thể được tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

Cơ thể con người trung bình chứa 1 kg phốt pho, đủ để sản xuất hàng trăm bao diêm. Phốt pho phân bố không đều trong cơ thể, tập trung nhiều nhất ở trong xương, khoảng 100g tập trung ở bắp thịt và gần 10g ở tổ chức thần kinh.

Phốt pho được nông dân bổ sung với số lượng rất lớn để đảm bảo vụ mùa bội thu. Nhưng các mỏ phốt phát là nguồn tài nguyên hữu hạn.

Chưa kể, nguồn cung lớn nhất lại nằm ở những nơi có bất ổn về chính trị, gây ra rủi ro cho nhiều quốc gia có ít hoặc không có trữ lượng phốt pho.

Thay đổi lịch sử nông nghiệp thế giới

Phốt pho là yếu tố khiến dân số thế giới gia tăng nhanh chóng trong 2 thế kỉ qua. Theo Sputnik, vào những năm 1840, các nhà địa chất Anh đã phát hiện những viên đá hình tròn màu cà phê giàu phốt pho trong đá trầm tích ở khu vực gần Cambridge.

Trong vài thập kỷ sau đó, hơn 2 triệu tấn đá phốt phát đã được khai thác. Các cánh đồng và đầm lầy ở phía đông nam nước Anh trở thành công trường với vô số các hố và hầm. Các viên đá quặng được phân loại, rửa sạch và vận chuyển đến các nhà máy đặc biệt để nghiền và xử lý bằng axit. Thành phẩm của quá trình này là Supephotphat - loại phân bón hóa học đầu tiên trên thế giới.

Quặng phốt phát đã làm nên cuộc cách mạng nông nghiệp toàn cầu. Lần đầu tiên trong lịch sử, con người có thể sản xuất thực phẩm hầu như trên khắp hành tinh, ở những nơi có nước để tưới tiêu. Kể từ thời điểm đó, dân số Trái đất đã tăng lên nhanh chóng, và loài người dần dần phụ thuộc nặng nề vào phân bón.

Phốt pho tồn tại dưới 3 dạng thù hình cơ bản có màu: trắng, đỏ và đen. (Ảnh: Sputnik)

Và hàng trăm nhà địa chất vẫn tiếp tục tìm kiếm những mỏ "đá màu mỡ" trên khắp thế giới.

Các mỏ quặng phốt phát khổng lồ đã được tìm thấy ở Tây Mỹ, Trung Quốc, Trung Đông, ở Châu Âu, Châu Phi và Châu Úc, cũng như dưới đáy Đại Tây Dương và Biển Baltic. Điều này trở nên vô cùng quan trọng vào thế kỷ 20, trong thời gian Cách mạng Xanh, khi các loại cây trồng đem lại năng suất cao được lai tạo ra đã trở nên phổ biến rộng rãi.

Phốt pho dần cạn kiệt

Việc sử dụng phân bón phốt phát đã tăng gấp 4 lần trong 50 năm qua khi dân số toàn cầu tăng lên và ngày cạn kiệt nguyên liệu này ngày càng đến gần khi có thêm phân tích mới về nhu cầu sử dụng của con người. Một số nhà khoa học dự đoán thời điểm đó có thể đến sớm nhất là vài thập kỷ nữa.

Các nhà nghiên cứu cho biết con người chỉ có thể sản xuất một nửa lượng lương thực nếu không có phốt phát và nitơ, mặc dù nitơ về cơ bản là vô hạn vì nó chiếm gần 80% bầu khí quyển.

Martin Blackwell, chuyên gia tại Rothamsted Research, một trung tâm nghiên cứu nông nghiệp ở Anh, và là tác giả chính của một nghiên cứu mới cho biết: "Nguồn cung cấp phốt phát có thể là một vấn đề rất lớn. Dân số đang tăng lên và chúng ta sẽ cần nhiều thức ăn hơn."

Thế giới có 70 tỉ tấn phốt phát, trong đó 5 địa điểm có trữ lượng lớn nhất đã chiếm 60 tỉ tấn. Morocco và phía Tây Sahara vượt xa các khu vực còn lại với 50 tỉ tấn. Đồ hoạ: The Guardian

Với tốc độ sử dụng hiện tại, nhiều quốc gia sẽ cạn kiệt nguồn cung trong nước trong thế hệ tiếp theo, bao gồm Mỹ, Trung Quốc và Ấn Độ. Morocco và lãnh thổ do Morocco chiếm đóng ở Tây Sahara là nơi có trữ lượng lớn nhất, theo sau đó là Trung Quốc, Algeria và Syria.

Ông Blackwell nói: "Trong một vài năm tới, đây có thể là một vấn đề chính trị khi một số quốc gia có thể kiểm soát sản lượng lương thực thế giới bằng cách thắt chặt nguồn cung cấp đá phốt phát. Đã đến lúc phải nhận thức được vấn đề này. Đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất trên thế giới ngày nay."

Các giải pháp khả thi bao gồm tái chế phân bón từ nước thải của con người, phân và chất thải lò mổ, các giống cây trồng mới có thể hút khoáng từ đất hiệu quả hơn và kiểm tra chất lượng đất tốt hơn để không bón quá nhiều phân gây lãng phí.

Sử dụng quá nhiều phân bón phốt phát không chỉ làm cạn kiệt nguồn cung cấp mà còn gây ô nhiễm trên diện rộng dẫn đến các vùng chết trên sông và biển. Vào năm 2015, nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science đã trích dẫn ô nhiễm phốt pho là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất mà hành tinh phải đối mặt, hơn cả biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Frontiers of Agricultural Science and Engineering đánh giá: "Việc tiếp tục dùng phân bón phốt phát làm nền tảng cho sản xuất lương thực toàn cầu tiềm ẩn nguy cơ của một cuộc khủng hoảng".

Nghiên cứu lưu ý rằng theo ước tính, nguồn cung đá phốt phát đã giảm từ 300 xuống còn 259 chỉ trong 3 năm qua, do nhu cầu tăng lên. Các nhà khoa học viết: "Nếu nguồn cung tiếp tục giảm với tốc độ này, có thể không loại trừ rằng tất cả nguồn cung sẽ cạn kiệt vào năm 2040".

Một "thảm họa phốt pho" thực sự đã nổ ra vào năm 2008, khi trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế toàn cầu và những tin đồn về việc nguồn nguyên liệu thô cạn kiệt, giá phốt phát đã tăng 800%.

Từ trước đến nay, phân bón phốt phát luôn rẻ hơn so với phân kali hoặc phân đạm vốn cần khí tự nhiên để sản xuất. Kết quả là các nước có thu nhập thấp và trung bình càng phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu phân bón phốt phát. Khi phốt phát đã trở nên đắt đỏ, nhiều quốc gia ở Châu Phi và Đông Nam Á lại phải đối mặt với nạn đói nghiêm trọng trong thế kỷ 21.

Tình hình đã trở nên tồi tệ hơn trong vài tháng gần đây. Sự gián đoạn chuỗi cung ứng, lệnh cấm xuất khẩu và các lệnh trừng phạt nhằm vào Nga đã khiến giá phốt phát toàn cầu tăng gấp bốn lần.

Tìm nguồn thay thế

Việc thay đổi trong cách sử dụng và tái chế phốt pho toàn cầu sẽ là điều cần thiết. Đặc biệt, Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ - ba quốc gia có dân số lớn nhất hành tinh - sẽ cần lưu ý hơn cả.

Ủy ban châu Âu đã tuyên bố phốt phát là "nguyên liệu thô quan trọng" vào năm 2014, tức là một nguồn tài nguyên thiết yếu với rủi ro đáng kể đối với nguồn cung. Chỉ Phần Lan có dự trữ đá phốt phát trong EU còn hầu hết các nước thành viên khác trong khối phải nhập khẩu nguyên liệu này từ Morocco, Algeria, Nga, Israel và Jordan. "EU phụ thuộc nhiều vào các khu vực hiện đang chịu khủng hoảng chính trị", theo báo cáo của EC.

Việc thay đổi trong cách sử dụng và tái chế phốt pho toàn cầu sẽ là điều cần thiết.

Phân bón phốt phát thương mại được phát minh tại Rothamsted vào năm 1842 bằng cách hòa tan xương động vật trong axit sulfuric. Blackwell và các đồng nghiệp của ông đã quay lại nghiên cứu nguồn này để tạo ra một nguồn cung cấp phốt phát thay thế.

Họ đã tổng hợp xương, sừng, máu và các chất thải khác của lò mổ thành phân bón phốt phát và một nghiên cứu mới cho thấy hợp chất này hoạt động ngang bằng hoặc tốt hơn phân bón thông thường. Ông Blackwell cho biết họ có thể cung cấp 15-25% nhu cầu của Vương quốc Anh. Một nguồn tiềm năng khác là chiết phốt phát từ nước thải của con người.

Việc tái chế phốt phát từ chất thải của động vật và con người là rất quan trọng, nhưng điều này sẽ mất thời gian để thực hiện vì công nghệ và quy định mới sẽ cần thiết để đảm bảo không xảy ra ô nhiễm môi trường và tổn hại sản phẩm từ cây lương thực .

Blackwell cho biết việc giảm sử dụng phốt phát cũng là chìa khóa. Chuyên gia về phốt phát Marissa de Boer cho biết sự thiếu nhận thức của công chúng có nghĩa là vấn đề về cuộc khủng hoảng môi trường chưa được nhiều người biết đến: "Chúng ta thực sự phụ thuộc vào phốt phát nhưng chúng ta coi việc sử dụng nó là điều hiển nhiên".

• Vô tình tìm ra phốt pho khi tinh luyện nước tiểu để điều chế vàng
• Phốt pho trắng: Vũ khí khủng khiếp mà các quốc gia đều khiếp sợ
• Con đường "bức tường xanh" đẹp như trên phim ở Hà Nội