Đối phó với biến đổi khí hậu nhờ vi tảo và AI

Giống như cây xanh, vi tảo cũng sử dụng CO2 để quang hợp và hấp thu một lượng lớn loại khí thải này trong quá trình sinh trưởng. Hypergiant, một công ty chuyên về thiết bị và giải pháp trí tuệ nhân tạo (AI), đang tìm cách khai thác “sức mạnh” độc đáo này của vi tảo bằng công nghệ mới nhất do hãng phát triển: thùng tương tác vi sinh (bioreactor) EOS được trang bị AI giúp tối ưu khả năng sinh trưởng và hấp thụ carbon của tảo.

EOS được chế tạo để kết nối với các hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa nhiệt độ) phổ biến ở những công trình xây dựng công nghiệp, tòa nhà chọc trời và khu căn hộ – vốn là tác nhân đóng góp đáng kể vào hiện tượng nóng lên của Trái Đất do tiêu thụ nhiều năng lượng để vận hành các thiết bị (chẳng hạn máy điều hòa nhiệt độ) và phát thải CO2.

Về mặt khoa học, để ngăn chặn tác hại không thể đảo ngược của biến đổi khí hậu, chúng ta không phải chỉ hướng tới cắt giảm phát thải khí nhà kính mà còn cần tìm cách loại bỏ một lượng lớn CO2 trong khí quyển, nhằm đạt được mục tiêu “giới hạn sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5^oC thay vì 2^oC” như kỳ vọng của Thỏa thuận Paris 2016.

Nhiều biện pháp đã được đề xuất như trồng hàng ngàn cây xanh để hấp thụ CO2 trong không khí thông qua cơ chế lọc hoá học trực tiếp, sau đó giữ lại bên dưới bề mặt hoặc để phát triển thành các sản phẩm như nhựa sinh học (bioplastics) … Một số cách khác giúp loại bỏ carbon bao gồm chuyển đổi hoạt động canh tác sang thực hành tái sinh, và tăng cường hiện tượng phong hóa (weather) – quá trình ăn mòn đá tạo thành bicarbonate (HCO3-), theo thời gian sẽ bị rửa trôi ra biển, lắng đọng xuống đáy và được giữ lại vĩnh viễn. Dự án Vesta tại San Francisco hiện đang theo đuổi hướng tiếp cận này nhờ tận dụng ưu thế của những bờ biển có nhiều đá olivine (hoặc peridot, loại khoáng vật chứa nhiều sắt, magie, silicat) cùng năng lượng sóng để thúc đẩy sự phong hóa và loại bỏ CO2.

Trong khi các giải pháp pháp trên đều tỏ ra rất hứa hẹn và được cộng đồng khoa học nhiệt tình theo đuổi, Hypergiant tin vi tảo thậm chí sẽ còn tạo ra ảnh hưởng mạnh mẽ hơn cả. Nhờ khả năng sống sót tốt trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, không cần đất nông nghiệp để nuôi trồng, cho sản lượng (tính trung bình trên mỗi foot vuông) cao hơn mùa vụ trên đất liền, bên cạnh nhiều đặc điểm độc đáo khác, vi tảo thực sự là một ứng viên nặng ký để được canh tác trên quy mô lớn.

Nhờ vào sức mạnh bởi nền tảng AI, thiết bị EOS của Hypergiant sẽ có khả năng tạo ra một môi trường sinh trưởng hoàn hảo cho tảo, thông qua thường xuyên giám sát, tự điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ, độ pH, mật độ vi sinh, kiểm soát lượng CO đầu vào, … nhằm mang lại chu kỳ thu hoạch như kỳ vọng, cho các mục đích ứng dụng khác nhau. Theo tính toán, hệ thống này có thể đạt hiệu quả hấp thụ CO2 gấp 400 lần cây xanh.

Hệ thống sau đó sẽ cho sản phẩm đầu ra ở dạng “carbon hockey pucks” (vi tảo được nén thành bánh tròn và cứng, giống như trái bóng của môn khúc côn cầu), dùng làm nhiên liệu, thức ăn, nhựa sinh học và các sản phẩm khác. Thiết bị được thiết kế theo kiểu mô-đun (với các bộ phận có thể dễ dàng tháo rời để sửa chữa, thay thế, nâng cấp), tương đối nhỏ gọn, cùng khả năng kết hợp với số lượng lớn thành trại nuôi tại những khu vực ô nhiễm nặng, nhằm khai thác nguồn khí thải carbon ở đó và biến đổi chúng thành các sản phẩm làm lợi sinh thái như giày sneaker làm từ tảo.

Hypergiant cho biết, bên cạnh kế hoạch thương mại hóa giải pháp bioreactor này để bán cho khách hàng quan tâm, công ty dự kiến sẽ còn thuê ngoài (outsource) và phổ biến thiết kế cho cộng đồng các nhà sản xuất chế tạo.

CEO của Hypergiant, ông Benn Lamm cho biết: “Chúng tôi muốn khuyến khích các ứng dụng công nghệ này càng nhiều càng tốt, từ in 3D những cấu kiện trong garage theo sở thích cho đến hoạt động xây dựng trên quy mô thương mại, chẳng hạn đặt thiết bị trên nóc của các tòa nhà chọc trời.”

Thông qua chủ trương đại chúng hóa, Hypergiant kỳ vọng sẽ truyền cảm hứng cho một thế hệ doanh nhân nuôi vi tảo – những người nhiệt tình đón nhận thiết kế của công ty và dồn tâm huyết cho một loại hình canh tác hoàn toàn mới. Họ có thể xây dựng các mô hình đủ nhỏ cho nhu cầu thực phẩm hàng ngày, hoặc phát triển chuỗi cung ứng vi tảo trên quy mô lớn – biến CO2 đầu vào thành những sản phẩm thương mại hữu ích. Điểm ưu việt của vi tảo nằm ở công dụng vô cùng đa đạng, khiến nó rất được ưa thích để làm thành nhiên liệu, nhựa sinh học, thức ăn, mỹ phẩm, … Hypergiant muốn giải phóng tiềm năng đó nhờ vào sức mạnh của sự cộng tác để thúc đẩy sáng tạo và tinh thần kinh doanh.

Nếu xem EOS như một giải pháp khả thi để đối phó với tình trạng biến đổi khí hậu, chúng ta cũng cần lưu tâm nhiều đến vòng đời (hay thời gian phục vụ) của vi tảo, từ giai đoạn thu hoạch (bằng phương thức nào), sản xuất ứng dụng, cho đến các tác động kéo theo. Vì vi tảo được coi như những bể hấp thụ CO2 đích thực, giúp cắt giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính này, nó nên được sử dụng để làm thành các sản phẩm có khả năng lưu giữ carbon dài hạn thay vì thải lại vào bầu khí quyển như thức ăn hoặc nhiên liệu.

“Thật phấn khởi khi biết biodiesel chiết xuất từ vi tảo có thể thay thế cho diesel tách từ nhiên liệu hóa thạch vốn phát thải nhiều CO2”, TS. Kevin Bayuk – nghiên cứu viên cao cấp tại dự án Drawdown Project – nhận định.

“Ngoài ra vi tảo còn là một nguồn protein thay thế quan trọng cho con người (chẳng hạn tổng hợp protein từ vi tảo để làm thành thịt nhân tạo trên quy mô công nghiệp). Nếu chúng ta chuyển sang sử dụng protein từ tảo với số lượng lớn, ngân sách dùng để khắc phục hậu quả do khí thải nhà kính sẽ được cắt giảm đáng kể. Triển vọng này cũng đúng với các ứng dụng vi tảo thay thế cho phân bón hóa học – hiện đang tàn phá nghiêm trọng đất đai, sông hồ và đại dương”, ông nhấn mạnh.

Sản xuất phân bón bằng vi tảo cũng không tiêu tốn nhiều năng lượng như tiến trình Haber-Bosh đối với phân bón truyền thống. Thứ nữa, vi tảo còn chứa nguồn dinh dưỡng đa lượng (macronutrient: các nguyên tố có lợi cho sự phát triển của cây trồng như kali và phôtpho) dồi dào mà không gây hại như phân bón hóa học, khiến nó thực sự trở thành một loại phân bón tuyệt vời.

Điều này cũng tương tự với loại biofuel từ vi tảo để thay thế cho các dạng nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Hiện tại, Hypergiant đang nỗ lực thúc đẩy cách tiếp cận đa phương thức nhằm tạo ra những sáng tạo mang tính đột phá trong lĩnh vực vi tảo.

1. Phát triển nền tảng AI có khả năng tự điều chỉnh và cải tiến hiệu suất mà không cần sự can thiệp của con người.

2. Phổ biến công nghệ ra công chúng để khuyến khích sự du nhập, cải tiến và sáng tạo trên quy mô toàn cầu.

3. Xây dựng chuỗi cung ứng mới nhằm phá vỡ nguyên trạng của thị trường đối với các loại nhiên liệu hóa thạch, phân bón truyền thống và nhiều sản phẩm khác.

Trên đây đều là những ưu tiên mang tính cách mạng, khi ý tưởng được đưa ra công chúng mà không cần phải quá quan tâm đến việc kêu gọi vốn nhờ tiềm năng tạo doanh thu trong tương lai, hoặc lo ngại mở ra thị trường mới song không thể có chỗ đứng trong chuỗi giá trị.

Chiến lược của Hypergiant luôn bám sát vào nguyên tắc cốt lõi của sự cộng tác cũng như phương châm “Vị tha là điều kiện cần thiết để kiến tạo cuộc sống bền vững.” Công ty cam kết sẽ góp phần xây dựng một thế giới tốt đẹp và nhân văn hơn nhờ sáng tạo. Hơn bao giờ hết nhân loại đang rất cần những lãnh đạo có tư duy vượt khỏi lối mòn (của quyền lực và lợi ích riêng) như vậy, bởi chúng ta là một thể thống nhất.