Từ nhiều thế kỷ trước, năng lượng gió đã được con người tận dụng để phục vụ việc di chuyển và các hoạt động sản xuất. Đến nay,điện gióđã trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu, với tổng công suất 743 GW vào cuối năm 2020. Tuy nhiên, có rất nhiều điều thú vị mà có thể bạn chưa biết về loại năng lượng xanh, sạch này.
Điện từ năng lượng gió và tua-bin đầu tiên trong lịch sử điện gió
Sử dụng năng lượng gió là một trong những cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên, bắt đầu từ việc tận dụng sức gió để di chuyển thuyền buồm. Sau các phát minh ra điện và máy phát điện, ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện cũng được hình thành.
Năm 1887, một người Scotland tên là James Blyth đã làm được hệ thống phát điện bằng sức gió đầu tiên với một trục thẳng đứng chắc chắn có chiều cao 10 mét và 4 cánh quạt, tạo ra năng lượng chiếu sáng cho ngôi nhà trong kỳ nghỉ của mình.
Năm 1888, kỹ sư, nhà phát minh người Mỹ Charles Francis Brush đã phát minh ra một cối xay gió lớn tạo ra điện cung cấp cho dinh thự của mình ở Cleveland, Ohio. Nó có thể sản xuất 12 kW điện. Từ đây, những chiếc cối xay gió tạo điện bắt đầu được biết đến với tên “tua-bin gió”.
Cối xay gió được sử dụng để sản xuất điện, phát minh năm 1888 bởi Charles Francis Brush (Ảnh internet)
Từ thế kỷ 20, các tua-bin gió bắt đầu xuất hiện khắp châu Âu rồi phát triển rộng rãi trên thế giới. Điện gió hiện đã trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng trong cơ cấu năng lượng toàn cầu. Cuối năm 2020, tổng công suất điện gió toàn cầu đã đạt 743 GW.
Tua-bin 3 cánh, 2 cánh, nhiều cánh và… 0 cánh
Các tua-bin gió hiện nay được chia thành hai loại: tua-bin gió trục đứng và tua-bin gió trục ngang. Hiện nay, những chiếc tua-bin gió trục ngang với 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi và trở thành hình ảnh được liên tưởng đầu tiên khi nói đến điện gió. Tuy nhiên, trên thực tế, các tua-bin gió rất đa dạng về cấu tạo với nhiều kiểu khác nhau; số lượng và hình dạng cánh quạt cũng thay đổi theo từng kiểu.
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng (Ảnh internet)
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng (Ảnh internet)
Một số kiểu tua-bin gió trục ngang (Ảnh internet)
Không chỉ có các loại tua-bin gió 2 cánh, 3 cánh, 4 cánh, thậm chí nhiều cánh quạt… người ta còn phát triển cả loại tua-bin gió có… 0 cánh quạt (chỉ gồm một cột tháp) để tạo ra năng lượng. Không sử dụng gió để quay cánh quạt như các tua-bin khác, loại tua-bin này sử dụng chuyển động và ma sát do không khí va vào cây cột để tạo ra dòng điện.
Tua-bin gió không cánh quạt (Ảnh internet)
Tua-bin gió có công suất lớn nhất thế giới
Ban đầu, mỗi tháp điện gió có công suất chỉ khoảng 50-100 kW, sau đó tăng lên đạt khoảng 300-500 kW vào những năm 1990, rồi lên tới khoảng 1,5-3,5 MW vào đầu thế kỷ 21. Hiện nay, nhiều tua-bin gió được lắp đặt có công suất đạt khoảng 9,5-10 MW.
Mẫu tua-bin gió có công suất lớn nhất từng được phát triển trên thế giới là tua-bin Haliade-X. Theo thiết kế gốc, tua-bin Haliade-X có công suất 12 MW, mỗi vòng quay của cánh quạt có thể sản xuất đủ điện cho một hộ gia đình sử dụng trong 2 ngày. Sau đó, Haliade-X được nâng cấp công suất lên 13 MW và 14 MW để sử dụng cho dự án điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới Dogger Bank (tuabin được nâng cấp công suất lên 13 MW trong giai đoạn 1 – 2 và sẽ lên 14 MW trong giai đoạn 3 của dự án này).
Video giới thiệu Haliade-X (Nguồn: GE Renewable Energy)
Gần 57.000 tài liệu sáng chế
Theo một phân tích thuộc Trung tâm Thông tin sở hữu công nghiệp, tra cứu theo phân loại sáng chế quốc tế (IPC) được xác định bởi WIPO, trong thời gian từ ngày 01/01/2006 đến ngày thực hiện tra cứu là 13/4/2020, đã có 56.879 tài liệu sáng chế được tìm thấy trong lĩnh vực năng lượng gió trên toàn cầu, trong đó có 39,2% sáng chế đã được cấp bằng. Ba chủ đơn sáng chế hàng đầu là General Electric (GE), Vestas Wind Systems và State Grid Corporation Of China. Trong đó, General Electric có 1.104 họ sáng chế, Vestas Wind Systems có 592 họ sáng chế, State Grid Corporation Of China có 590 họ sáng chế. Việt Nam có 77 đơn sáng chế liên quan đến lĩnh vực năng lượng gió. Có thể thấy, Trung Quốc, Mỹ và Liên minh châu Âu là các quốc gia, khu vực đứng đầu trong công nghệ năng lượng gió với số lượng đơn bảo hộ sáng chế nhiều nhất trong lĩnh vực này.
Trên đây là 4 điều thú vị về điện gió và năng lượng gió. Còn rất nhiều điều thú vị khác xoay quanh các nhà máy điện gió, các tua-bin gió cũng như nguồn năng lượng tái tạo này, Vũ Phong Energy Group sẽ gửi đến bạn ở các bài chia sẻ sau.
Những năm gần đây, các hiện tượng thời tiết cực đoan đã dẫn đến những tổn thất đáng kể về kinh tế đối với nhiều quốc gia và cũng đang trở thành nguyên nhân khiến tình trạng sa mạc hóa, hạn hán gia tăng.
Trên thế giới, diện tích các hoang mạc chiếm khoảng 1/3 diện tích đất liền của Trái Đất, chỉ tính riêng 10 khu vực hoang mạc hóa lớn nhất thế giới đã có diện tích lên đến 43.967 triệu km2. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, sa mạc hóa là giai đoạn cuối của suy thoái đất. Tuy nhiên, có những vùng đất là sa mạc hóa tự nhiên do không trải qua quá trình hình thành đất đầy đủ.
Tại Việt Nam diện tích sa mạc tự nhiên khoảng 400.000 ha. Tại khu vực đất canh tác sự suy thoái đất ở Việt Nam được phân chia thành bốn mức độ: nhóm diện tích đất có nguy cơ suy thoái là khoảng 6,7 triệu ha; nhóm diện tích đất có dấu hiệu suy thoái vào khoảng 2,4 triệu ha; nhóm diện tích đất đã bị suy thoái là khoảng 1,3 triệu ha; cuối cùng là đất bị suy thoái thành sa mạc nhân tạo chỉ chiếm diện tích ít ỏi, vài nghìn ha.
Phát triển rừng chống sa mạc hóa
Để thực hiện trách nhiệm thành viên và yêu cầu của Công ước Chống sa mạc hóa, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã xây dựng và trình Thủ tướng Chính phủ ban hành Chương trình hành động quốc gia phòng chống sa mạc hóa giai đoạn 2006 - 2010 và định hướng đến năm 2020.
Tích cực trồng rừng để chống sa mạc hóa
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chương trình phát triển lâm nghiệp bền vững và tái cơ cấu ngành chính là giải pháp căn bản để chống sa mạc hóa và suy thoái đất ở Việt Nam. Đến nay Việt Nam có 14,6 triệu ha rừng, trong đó rừng tự nhiên là 10,3 triệu ha, rừng trồng là 4,3 triệu ha, hệ số che phủ đạt 42%, cao hơn mức bình quân thế giới (29%).
Năm 2020, diện tích rừng trồng mới tập trung của cả nước ước tính đạt hơn 0,26 triệu ha, giảm 3,2% so với năm trước. Số cây lâm nghiệp trồng phân tán đạt 94,6 triệu cây. Diện tích rừng bị thiệt hại là 1.464,3 ha, giảm 45,6% so với năm trước, trong đó diện tích rừng bị cháy là 645,3 ha, giảm 67,8%; diện tích rừng bị chặt phá là 819 ha, tăng 19,4%.
Thu giữ nước ngầm dưới chân đồi cát
Các đồi cát ven biển là nơi trữ nước mưa trong mùa mưa. Nước trữ ngầm trong đồi cát tạo dòng chảy ngầm ngấm dần dưới chân đồi. Nhưng nếu không có biện pháp lưu trữ, nguồn nước ngầm này nhanh chóng bị bốc hơi vì nắng nóng.
Lợi dụng khả năng tạo dòng chảy ngầm trong đồi cát, mô hình thu trữ nước ngầm bằng hệ thống ống hình xương cá và giếng tập trung đã được xây dựng tại xã Phước Hải (huyện Ninh Phước, Ninh Thuận). Hệ thống thu nước bằng ống lọc có đường kính 5-10cm, chôn chìm dưới mực nước ngầm ít nhất 50cm. Nước được thu vào các đường ống dẫn về 4 giếng tập trung và tăng áp dọc theo chiều dài tuyến thu nước. Cuối cùng nước được dẫn về hệ thống bể lọc và phân phối cho các hộ gia đình.
Mô hình trồng rừng ven đồi cát
Sau 4 năm thực hiện, hệ thống vận hành ổn định, mỗi ngày mùa khô thu được khoảng 20m3 nước, hệ thống không bị tắc. Tuy nhiên để mô hình này phát huy hiệu quả, phải có cơ chế rõ ràng về quyền lợi và trách nhiệm giữa các hộ dân, cộng đồng và chính quyền.
Mô hình này được đánh giá là một trong những giải pháp cấp nước chống hạn và phòng chống sa mạc hóa có tính khả thi cao ở những vùng đồi cát có nước ngầm ngấm ra chân đồi.
Quy hoạch đồng cỏ cho chăn nuôi
Một trong những nguyên nhân gây hoang mạc hóa là chăn thả gia súc quá mức, tàn phá thảm thực vật đến mức cạn kiệt. Các địa phương cần tiến hành quy hoạch đồng cỏ, trồng cây thức ăn gia súc để kiểm soát chăn thả. Ninh Thuận từ không có diện tích đồng cỏ nay đã có 2.000 ha. Chuyển đổi chăn nuôi chăn thả sang bán chăn thả và có kiểm soát. Mô hình góp phần nâng năng suất và hiệu quả chăn nuôi, bước đầu tạo thói quen trong chăn nuôi.
Tuy nhiên để nhân rộng mô hình, cần chú ý đến quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, khả năng thực hiện của khu dân cư, nhận thức của người dân và cộng đồng…
38%diện tích tỉnh Ninh Thuận và 15% diện tích tỉnh Bình Thuận có nguy cơ bị sa mạc hóa. Một số mô hình đã thành công nhằm giữ lại những cồn cát, những vùng đất tránh khỏi nguy cơ suy thoái.
Thu giữ nước ngầm dưới chân đồi cát
Các đồi cát ven biển hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận là nơi trữ nước mưa trong mùa mưa. Nước trữ ngầm trong đồi cát tạo dòng chảy ngầm ngấm dần dưới chân đồi. Nhưng nếu không có biện pháp lưu trữ, nguồn nước ngầm này nhanh chóng bị bốc hơi vì nắng nóng.
Lợi dụng khả năng tạo dòng chảy ngầm trong đồi cát, mô hình thu trữ nước ngầm bằng hệ thống ống hình xương cá và giếng tập trung đã được xây dựng tại xã Phước Hải (huyện Ninh Phước, Ninh Thuận). Hệ thống thu nước bằng ống lọc có đường kính 5-10cm, chôn chìm dưới mực nước ngầm ít nhất 50cm. Nước được thu vào các đường ống dẫn về 4 giếng tập trung và tăng áp dọc theo chiều dài tuyến thu nước. Cuối cùng nước được dẫn về hệ thống bể lọc và phân phối cho các hộ gia đình.
Sau 4 năm thực hiện, hệ thống vận hành ổn định, mỗi ngày mùa khô thu được khoảng 20m3 nước, hệ thống không bị tắc. Tuy nhiên để mô hình này phát huy hiệu quả, phải có cơ chế rõ ràng về quyền lợi và trách nhiệm giữa các hộ dân, cộng đồng và chính quyền.
Mô hình này được đánh giá là một trong những giải pháp cấp nước chống hạn và phòng chống sa mạc hóa có tính khả thi cao ở những vùng đồi cát có nước ngầm ngấm ra chân đồi.
Trồng rừng chống cát bay, cát nhảy
Nạn cát bay, cát nhảy là mối đe dọa thường trực đối với cư dân vùng ven biển hai tỉnh này. Nhiều gia đình bỏ làng vì bị cát “chiếm”, “chiếm” đồng. Những tháng mùa khô, ăn ngủ cùng cát… Vào những tháng mùa khô từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau, gió mùa đông bắc thổi mạnh, thường xuyên, kéo theo cát, bụi bay trong không trung và bề mặt đất. Do thiếu hệ thống rừng vành đai chắn gió nên việc di chuyển dễ dàng của cát như vậy đã tràn lấp lên khu vực canh tác, các khu dân cư tập trung sinh sống hoặc tạo nên những cồn cát mới…
Nạn cát bay mù mịt tạo nên những triền cát, cồn cát di động gây ảnh hưởng đến môi trường và đời sống. Cát vùi lấp cây trồng, cát tràn lên các trục đường cản trở giao thông, cát lấn vào các khu dân cư…
Mô hình trồng cây chắn cát đã được thực hiện từ cách đây hơn 20 năm. Xã Chí Công (huyện Tuy Phong, Bình Thuận) đã trồng được 120 ha rừng phi lao và 25 ha hỗ giao giữa phi lao và nem, keo. Đến nay, rừng lên xanh tốt đã chấm dứt nạn cát di động, lấn vào nhà dân. Rừng trồng đã điều hòa nguồn nước, hạn chế quá trình hoang mạc hóa, giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt.
Mô hình trồng rừng chống cát bay, cát nhảy có khả năng nhân rộng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, việc sử dụng đất cát ven biển làm hồ nuôi tôm đã phá đi hàng chục ha rừng phi lao xanh tốt. Các cơ sở du lịch ven biển cũng lấn vào rừng. Gần đây là “phong trào” khai thác titan hủy diệt cây rừng. Đó là những thực trạng cần hạn chế, có quy hoạch bền vững nhằm bảo vệ rừng chắn cát.
Quy hoạch đồng cỏ cho chăn nuôi
Một trong những nguyên nhân gây hoang mạc hóa ở hai tỉnh này là chăn thả gia súc quá mức, tàn phá thảm thực vật đến mức cạn kiệt. Hai tỉnh đã tiến hành quy hoạch đồng cỏ, trồng cây thức ăn gia súc để kiểm soát chăn thả. Ninh Thuận từ không có diện tích đồng cỏ nay đã có 2.000 ha. Chuyển đổi chăn nuôi chăn thả sang bán chăn thả và có kiểm soát. Mô hình góp phần nâng năng suất và hiệu quả chăn nuôi, bước đầu tạo thói quen trong chăn nuôi.
Tuy nhiên để nhân rộng mô hình, cần chú ý đến quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, khả năng thực hiện của khu dân cư, nhận thức của người dân và cộng đồng…
41,3% tổng diện tích Trái đất là sa mạc và các vùng đất khô hạn. Các nhà khoa học cảnh báo nếu biến toàn bộ sa mạc thành rừng thì hậu quả sẽ rất đáng sợ. Vì sao vậy?
Tham vọng của nhân loại
"Sa mạc hóa" là thuật ngữ phổ biến nhất để nói về một quá trình thoái hóa đất ở các khu vực khô hạn, bán khô hạn và cận ẩm do biến đổi khí hậu , hoạt động của con người và nhiều yếu tố khác. Ảnh hưởng lớn nhất của nạn sa mạc hóa là gây xói mòn đất, biến đất trở thành vô sinh và ảnh hưởng xấu đến cuộc sống con người.
Nhờ có sự truyền bá về những tác động xấu của sa mạc hóa đối với cuộc sống của loài người và môi trường nên vấn đề này đã nhận được nhiều sự quan tâm của dư luận. Hiện nay, các nhà khoa học đã tìm kiếm nhiều phương pháp khác nhau để cải thiện tình trạng này. Một trong số đó là ý tưởng biến sa mạc thành rừng.
Theo báo cáo của Liên Hợp Quốc , các vùng đất khô hạn, bao gồm cả những vùng sa mạc đang chiếm tới 41.3% tổng diện tích của Trái đất . Vậy nếu như nhân loại có thể biến tất cả các vùng đất này thành rừng thì kết quả sẽ thế nào? Môi trường của Trái đất có thể thực sự được cải thiện không?
Có thể bạn sẽ cảm thấy bất ngờ nhưng câu trả lời là không! Thậm chí hậu quả có thể nghiêm trọng hơn rất nhiều. Vì sao lại như vậy?
Trên thực tế, Trung Quốc đã từng thành công trong một dự án trồng rừng trên sa mạc Kubuqi. Tuy nhiên, quy mô của dự án này không lớn, diện tích phủ xanh của sa mạc chỉ đạt 1/3 với 70 loại cây khác nhau. Thế nhưng, trong những năm đầu của dự án, việc độc canh được áp dụng ở một số khu vực đã làm giảm đa dạng sinh học của các loài và dẫn đến lây lan dịch bệnh ở thực vật. Ngoài ra, trồng rừng đã vượt quá khả năng chịu tải của đất và do cây cối không có ai chăm sóc nên chúng đã bị chết.
Dù không hoàn toàn thành công nhưng dự án này của Trung Quốc đã mở ra hy vọng cho các vùng khô hạn và sa mạc như UAE, Ai Cập, Libya, Ấn Độ và nhiều quốc gia trên lục địa Châu Phi. Thế nhưng, trước "tham vọng" này của nhân loại, nhiều nhà khoa học lại lên tiếng cảnh báo rằng hậu quả sẽ rất nghiêm trọng nếu tất cả các sa mạc trên Trái đất trở nên màu mỡ.
Mặt trái của việc phủ xanh sa mạc
Trước tiên, chúng ta cần biết rằng, trong một hệ sinh thái khi có một nhân tố nào đó thay đổi đều có thể gây ra ảnh hưởng dây chuyền đến những nhân tố khác. Ta có thể gọi đây là "hiệu ứng cánh bướm", hay có thể hiểu là một thay đổi nhỏ ở đầu vào có thể dẫn đến sự thay đổi lớn của kết quả.
Đối với trường hợp phủ xanh sa mạc, nhờ có thảm thực vật mới, khí hậu của các sa mạc sẽ trở nên ẩm ướt hơn. Và vấn đề phát sinh đầu tiên chính là đại dịch châu chấu. Một đàn châu chấu với sức ăn lớn hơn 2.500 người một ngày sẽ khiến cho đại dịch trở thành khủng hoảng toàn cầu khi quy mô của chúng lớn hơn nhiều lần. Như vậy, không chỉ có cây cối, hoa màu ở quanh sa mạc mà thậm chí cả thế giới cũng sẽ bị châu chấu tàn phá.
Thứ hai, sa mạc không còn cũng đồng nghĩa là sẽ có nhiều khu vực sống hơn cho các loài thực vật và động vật trong rừng. Nhưng, điều này cũng dẫn tới sự tuyệt chủng của các loài sống trên sa mạc. Ngoài ra, các sa mạc tồn tại không phải là vô ích, chúng có vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ của Trái đất, hình thành các khoáng chất như nitrat, kali, thạch cao... Do đó, nếu các sa mạc biến thành rừng, sự mất cân bằng sinh thái sẽ diễn ra trầm trọng hơn.
Không chỉ có động thực vật của sa mạc, sự biến mất của sa mạc còn khiến 2,1 tỷ người đang sống trên đó mất đi nơi ở. Họ cần phải học cách thích nghi với môi trường sống và cách sống ở nơi mới.
Thứ ba, hàm lượng không khí trên Trái đất mà chúng ta đang sống hiện nay bao gồm khí oxy và CO2. Khi Trái đất mất đi sa mạc, diện tích rừng phủ rộng hơn sẽ khiến cho lượng khí CO2 bị giảm mạnh. Thế nhưng, việc này sẽ khiến cho Trái đất bị mất đi "lớp bảo vệ" và nảy sinh một loạt vấn đề. Đó là nhiệt độ không ổn định, nước biển, nước ở sông hồ bị bốc hơi, không khí trở nên quá khô và không thể hình thành vòng tuần hoàn của nước dẫn tới trời sẽ không có mưa, nước biến mất. Ngoài ra, lượng 02 tăng mạnh trong không khí cũng sẽ gây ra nhiều biến chứng nguy hiểm cho con người, thậm chí là hiểm họa hủy diệt loài người.
Thứ tư, cây xanh từ lâu luôn đóng một vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO2. Tuy nhiên, có nhiều cây xanh hơn không có nghĩa là chúng có thể làm giảm sự nóng lên toàn cầu. Các nhà khoa học cho rằng, cây cối tuy hấp thụ CO2 qua quá trình quang hợp nhưng chúng cũng thải ra một số chất hóa học khiến cho hành tinh ấm lên. Điều này cũng sẽ khiến cho khí hậu tổng thể của hành tinh bị ảnh hưởng nặng nề.
Tóm lại, dù sự tồn tại của các sa mạc có thể khiến nhiều người thấy khó chịu và diện tích của sa mạc cũng ngày lớn hơn do nhiều yếu tố gây ra. Nhưng, tất cả những gì nhân loại có thể làm chính là cải thiện và giảm thiểu thiệt hại về môi trường. Việc phủ xanh sa mạc có thể coi như một thử thách đầy chông gai cần tìm thêm giải pháp hiệu quả nhất để tránh cho loài người phải chịu những hậu quả đáng sợ.
*Bài viết tổng hợp từ Whatif, Interesting Engineering...
Ý tưởng biến sa mạc thành rừng có vẻ đầy hứa hẹn, nhưng để hiện thực hóa nó cần ý chí chính trị, nhân lực và vật lực.
Một báo cáo của Liên Hợp Quốc cho thấy, các vùng đất khô hạn, bao gồm cả những vùng sa mạc rộng lớn, chiếm 41,3% tổng diện tích đất của trái đất. Điều gì sẽ xảy ra nếu một lượng lớn đất này có thể được chuyển đổi thành đất màu mỡ có khả năng canh tác? Đây là một vấn đề đặc biệt quan trọng đối với Trung Quốc, nước có tổng diện tích đất là 3,5 triệu dặm vuông, nhưng chỉ 12% trong số đó có thể trồng trọt được.
Năm 2016, các nhà nghiên cứu từ Đại học Giao thông Trùng Khánh (Trung Quốc) tuyên bố đã phát triển một công nghệ mới có thể chuyển đổi sa mạc thành đất nông nghiệp. Thoạt nhìn, ý tưởng chuyển đổi sa mạc thành đất nông nghiệp có vẻ có lợi cho nông nghiệp, kinh tế, tái trồng rừng và quản lý tài nguyên thiên nhiên. Tuy nhiên, tác động của việc chuyển đổi sa mạc và đồng cỏ sang đất canh tác có thể gây ra những tác động quy mô lớn đến khí hậu, đa dạng sinh học và cân bằng sinh thái tổng thể của trái đất, cần được nghiên cứu thấu đáo.
Để hiện thực hóa ý tưởng biến sa mạc thành đất canh tác cần ý chí chính trị, nhân lực và vật lực (Nguồn: interestingengineering.com)
Cách Trung Quốc biến sa mạc thành đất nông nghiệp
Công nghệ được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Giao thông Trùng Khánh bao gồm một chất nhão làm từ xenlulo thực vật, có thể cải thiện đáng kể khả năng giữ nước, khoáng chất, không khí, vi khuẩn và các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng. Loại keo này đã được áp dụng cho một mảnh đất rộng 1,6 ha đầy cát ở sa mạc Ulan Buh, thuộc Khu tự trị Mông Cổ. Theo thời gian, khu đất này đã được chuyển đổi thành đất trồng trọt màu mỡ có khả năng sản xuất cà chua, lúa, dưa hấu, hoa hướng dương và ngô.
Giáo sư Yang Qingguo thuộc Đại học Jiaotong giải thích: “Chi phí vật liệu nhân tạo và máy móc để biến cát thành đất thấp hơn so với cải tạo và nông nghiệp môi trường có kiểm soát”.
Theo các nhà nghiên cứu Trung Quốc, những cây trồng trên đất cát mang lại năng suất cao hơn cây trồng sử dụng cùng một lượng nước cần thiết để phát triển trên đất canh tác bình thường. Hơn nữa, lượng phân bón cần thiết cho cây trồng thấp hơn so với lượng phân bón cần thiết cho sự phát triển của rau trên các loại đất khác.
Nghiên cứu này được thực hiện bởi các nhà khoa học Yi Zhijian và Zhao Chaohua, kết quả đã được công bố vào năm 2016 trên tạp chí tiếng Anh Engineering, được phát hành bởi Học viện Kỹ thuật Trung Quốc (CAE). Kỹ thuật do các nhà nghiên cứu thực hiện cũng đã được trình bày tại Hội nghị của Liên Hợp Quốc về chống sa mạc hóa (UNCCD), một sáng kiến bắt đầu vào năm 1994, với mục đích ngăn chặn tiến trình sa mạc hóa vào năm 2030 thông qua việc hợp tác toàn cầu và các chiến lược dài hạn.
Chương trình Rừng phòng hộ Ba Bắc ở Trung Quốc
Công trình nghiên cứu tại Đại học Giao thông không phải là nỗ lực đầu tiên của Trung Quốc nhằm biến sa mạc thành đất đai màu mỡ. Năm 1978, Trung Quốc đã khởi động một chương trình đầy tham vọng hơn, được gọi là Chương trình Rừng phòng hộ Ba Bắc, Chương trình Vành đai Phòng hộ Ba Bắc, hay Vạn Lý Trường Thành Xanh - nhằm mục tiêu ngăn chặn sự mở rộng của Sa mạc Gobi và bắt đầu các dự án trồng rừng ở các khu vực Đông Bắc, Bắc và Tây Bắc.
Cho đến nay, chương trình đã hạn chế hiệu quả sự mở rộng của việc sa mạc hóa, giúp ngăn chặn bão cát và xói mòn đất, bảo tồn nước và đất, bảo vệ nông nghiệp trong khu vực. Chương trình Rừng Phòng hộ dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2050, theo đó ước tính khoảng 35 triệu hecta đất sẽ được chuyển đổi thành rừng. Chính phủ Trung Quốc tuyên bố đây là sáng kiến trồng rừng lớn nhất thế giới.
Theo một báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, trong bốn thập kỷ qua, hơn 7,88 triệu hecta cây chắn gió đã được trồng, 336.200 km2 sa mạc hóa đã được phủ xanh và hơn 10 triệu hecta đồng cỏ đã được bảo vệ hoặc phục hồi. Đồng thời, ở Cao nguyên Hoàng Thổ, độ che phủ của cỏ và rừng đã tăng khoảng 60%, lượng phù sa tích tụ ở sông Hoàng Hà đã giảm đi đáng kể. Các hình ảnh vệ tinh của NASA xác nhận rằng độ che phủ của rừng đã tăng lên ở Trung Quốc trong 20 năm qua nhờ các nỗ lực bảo tồn khác nhau của chính phủ Trung Quốc.
Tuy nhiên, một số yếu tố của dự án đã được coi là gây tranh cãi - trong những năm đầu của dự án, việc độc canh đã được áp dụng ở một số khu vực, điều làm giảm đa dạng sinh học các loài và dẫn đến lây lan dịch bệnh thực vật.
Jennifer L. Turner, Giám đốc Diễn đàn Môi trường Trung Quốc tại Trung tâm Woodrow Wilson đã nói với tạp chí National Geographic vào năm 2017 rằng, “với Vạn Lý Trường Thành Xanh, người ta đang trồng rất nhiều cây trong các buổi lễ lớn để chống sa mạc hóa, nhưng sau đó không ai chăm sóc nên cây chết”.
Tạp chí này cũng chỉ ra rằng, việc trồng rừng có thể vượt quá khả năng chịu tải của đất, khiến cây cối chết dần chết mòn nếu không có sự chăm sóc thường xuyên của con người. Bất chấp một số vấn đề ban đầu, Trung Quốc vẫn tiếp tục dự án trồng rừng lớn nhất thế giới và điều này đã mang lại một số kết quả tích cực. Kể từ khi dự án bắt đầu, khu vực phía bắc đã chứng kiến sự tăng trưởng độ phủ xanh từ 5% lên 13,5% và các phần của sa mạc Gobi hiện đang nở rộ với thảm thực vật khỏe mạnh, đất đai màu mỡ và lượng mưa tăng lên.
Một bước đột phá lớn khác là thay thế sa mạc Maowusu ở khu vực Nội Mông, miền bắc Trung Quốc bằng một khu rừng tươi tốt. Đến năm 2020, 93,24% diện tích sa mạc Maowusu đã được phục hồi với thảm thực vật, và các khu vực sa mạc trước đây được xếp hạng trong 4 khu vực lớn nhất của Trung Quốc nay gần như biến mất khỏi bản đồ. Ngoài Vạn Lý Trường Thành Xanh, Trung Quốc đã thực hiện các biện pháp khác để ngăn chặn sự phát triển của sa mạc. Bắt đầu từ đầu những năm 2000, một loạt luật được thông qua cũng giải quyết vấn đề này với nỗ lực trả lại một số vùng đất trồng trọt và chăn thả gia súc về trạng thái rừng che phủ hoặc đồng cỏ.
Nhiều nỗ lực trên khắp thế giới để biến sa mạc thành rừng
Nhiều lớp phủ xanh hơn có thể đồng nghĩa với việc tăng cường an ninh lương thực, nhiều mưa hơn, năng suất cao hơn, giảm xói mòn đất và đất ít suy thoái hơn. Ngoài Trung Quốc, có rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm công nghệ và dự án trồng rừng. Đất sét Nano Lỏng (Liquid Nano Clay - LNC), một phương pháp xử lý cát đặc biệt có thể thay đổi đặc tính khô của các hạt cát bằng cách phủ lớp đất sét và cho phép chúng giữ nước, được nghiên cứu bởi nhà khoa học Na Uy Kristian Morten Olesen năm 2005. Sử dụng phương pháp này, bất kỳ loại cát kém chất lượng nào cũng có thể nhanh chóng được chuyển đổi thành đất năng suất cao.
Năm 2018, công ty Kiểm soát Sa mạc (Desert Control) do Olesen thành lập, đã kết hợp với Trung tâm Nông nghiệp Sinh học Quốc tế (ICBA) của Dubai tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực địa nhằm chứng minh tiềm năng của LNC trong việc biến vùng đất sa mạc của UAE thành những vùng màu mỡ xanh tốt. Faisal Al Shimmari - một nhà sáng tạo đến từ UAE, đã tiến hành một thử nghiệm canh tác hai vùng đất, một vùng đất được xử lý bằng LNC và vùng kia không có LNC.
Ông phát hiện ra khu đất được xử lý LNC chỉ tiêu thụ 81 mét khối nước để sản xuất cây trồng so với 137 mét khối nước được sử dụng ở khu vực không được xử lý. Với thành công ban đầu này, Desert Control hiện có kế hoạch đẩy mạnh sản xuất đất sét nano để đẩy mạnh hơn nữa quá trình tái trồng rừng sa mạc ở UAE trong khi chính phủ UAE cũng coi LNC là một cơ hội để tăng cường an ninh lương thực của nước này.
Tưới tiêu-xoay quanh trục trung tâm, một kỹ thuật phân phối nước hiệu quả được phát triển bởi người nông dân Mỹ Frank Zybach vào những năm 1940, hiện đang được áp dụng rộng rãi ở các vùng khô hạn như Libya, Ấn Độ và UAE. Hệ thống được thiết kế để giảm thiểu thất thoát nước do bay hơi, bằng cách sử dụng kết hợp phương pháp tưới phun và tưới nhỏ giọt để cấp nước từ tâm trong một vòng tròn.
Hơn 90% tổng diện tích đất của Ai Cập là sa mạc, nhưng nước này cam kết ngăn chặn quá trình sa mạc hóa và chuyển vùng đất khô cằn thành đất canh tác. Trong nhiều thập kỷ, Ai Cập đã tham gia vào một số dự án trồng rừng và chống sa mạc hóa, bao gồm cả việc sử dụng đất sét nano và hình thành đất bằng cách sử dụng phân trộn. Từ năm 1998-2020, dự án Rừng Serapium đã phủ 200 ha đất sa mạc bằng cây cối, sử dụng nước thải đã qua xử lý. Trong những năm tới, nước này hy vọng sẽ khởi động các dự án tương tự để tạo ra nhiều đất canh tác hơn.
Năm 2007, 11 quốc gia trên lục địa Châu Phi đã cùng Liên minh Châu Phi thành lập Bức tường xanh vĩ đại Châu Phi nhằm tạo ra một hành lang xanh dài 8.000 km trên khắp Châu Phi vào năm 2030. Theo dự án này, Senegal đã quản lý để khôi phục 800.000 ha đất bạc màu, Niger đã trồng 149 triệu cây, và Ethiopia đã nhân thành công 5,5 tỷ cây và cây giống cho các cộng đồng địa phương. Tuy nhiên, hơn nửa tiến độ dự án mới thực hiện được 4% diện tích mục tiêu.
Đảo Mauji, một vùng đất hoang cằn cỗi ở Assam (Ấn Độ) đã được Jadav Payeng, người được mệnh danh là người rừng của Ấn Độ, biến thành một khu rừng sản xuất với diện tích 550 ha. Jadav bắt đầu trồng cây khi còn là một thiếu niên để chống xói mòn đất và tiếp tục trồng cây trên khắp vùng Mauji trong 40 năm sau đó. Gần đây, anh đã hợp tác với Fundación Azteca, một tổ chức phi chính phủ có mục tiêu trồng 7 triệu cây xanh ở Mexico trong những năm tới.
Năm 2019, Chính phủ Ấn Độ đã đưa ra dự án Vạn Lý Trường Thành của Ấn Độ, một hành lang xanh dài 1.400 km từ Porbandar đến Panipat, có thể khôi phục các vùng đất khô hạn của đất nước thông qua việc trồng rừng trên diện rộng. Shyam Sundar Jyani, người chiến thắng Giải thưởng Land for Life năm 2021 của UNCCD đã trồng hơn 2,5 triệu cây xanh ở bang Rajasthan. Ông trồng các loài cây bản địa và các chiến dịch trồng cỏ của ông đã truyền cảm hứng cho hàng nghìn dân làng trồng cây ở các khu vực khô cằn khác nhau của Rajasthan.
Điều gì sẽ xảy ra nếu tất cả các sa mạc đều trở nên xanh tươi và màu mỡ?
Nếu tất cả các sa mạc trên trái đất trở nên màu mỡ sẽ gây ra một số hậu quả, cả tích cực và tiêu cực đối với sự sống trên hành tinh. Mất an ninh lương thực đang là một vấn đề toàn cầu nghiêm trọng hiện nay. Theo một báo cáo năm 2019 của Liên Hợp Quốc, khoảng 750 triệu người hiện đang phải đối mặt với tình trạng thiếu lương thực ở mức cao hoặc nghiêm trọng. Nếu đủ đất canh tác, ngành nông nghiệp có thể chấm dứt tình trạng mất an ninh lương thực.
Ít sa mạc hơn cũng có nghĩa là sẽ có nhiều đất hơn cho các loài động vật rừng và thực vật - điều sẽ dẫn đến sự gia tăng đa dạng sinh học. Tuy nhiên, đồng thời, sự tuyệt chủng hoặc giảm sút các loài sống trên sa mạc có thể dẫn đến sự mất cân bằng sinh thái. Các sa mạc đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ trái đất, và tình trạng khô hạn của chúng thúc đẩy sự tập trung và hình thành các khoáng chất hữu ích như kali, borat, thạch cao, nitrat.
Nếu tất cả các sa mạc trên hành tinh của chúng ta biến mất, điều này có thể ảnh hưởng xấu đến khí hậu của trái đất, và có thể đặt ra vấn đề về sự sẵn có liên tục của các khoáng chất khác nhau. Ngoài vô số các loài động thực vật có thể không tồn tại nếu không có sa mạc, có 2,1 tỷ người đã biến vùng đất khô hạn trở thành ngôi nhà của mình và họ thích nghi tốt với lối sống trên sa mạc. Những cộng đồng như vậy có thể đấu tranh để tồn tại khi không có đất khô hạn, và họ cần phải thích nghi với những cách sống mới.
Rừng từ lâu đã được coi là một hệ thống tự nhiên để hấp thụ carbonic, có nghĩa là nhiều rừng hơn có thể làm giảm sự nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, mặc dù cây cối hấp thụ carbonic thông qua quá trình quang hợp, chúng cũng thải ra một loạt các chất hóa học phức tạp, một số chất có thể làm ấm hành tinh. Những cây có lá sẫm màu cũng có thể tăng nhiệt độ do hấp thụ ánh sáng mặt trời. Một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng hiệu ứng ấm lên từ rừng có thể bù đắp một phần hoặc hoàn toàn khả năng làm mát của chúng.
Rừng ở nơi có sa mạc có thể mang lại nhiều mưa hơn và tăng lượng nước ngọt có sẵn. Đây sẽ là một sự trợ giúp tuyệt vời cho 1/5 dân số loài người hiện đang đối mặt với tình trạng khan hiếm nước. Tuy nhiên, điều này cũng sẽ có ảnh hưởng sâu rộng và chưa được biết đến đối với khí hậu tổng thể của hành tinh. Làm xanh sa mạc là một nhiệm vụ đầy thách thức nhưng các thí nghiệm được tiến hành ở Trung Quốc và các khu vực khác trên thế giới về tái trồng rừng trên sa mạc ở quy mô lớn đã làm dấy lên hy vọng về một tương lai sán lạn phía trước./.
CTV Lê Ngọc/VOV.VN (Biên dịch) Theo Interestingengineering
Cối xay gió được sử dụng để sản xuất điện, phát minh năm 1888 bởi Charles Francis Brush (Ảnh internet)
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng (Ảnh internet)
Một số kiểu tua-bin gió trục đứng (Ảnh internet)
Tua-bin gió không cánh quạt (Ảnh internet)
