Theo một nhà nghiên cứu của Đại học West Virginia, việc tìm kiếm các giải pháp năng lượng sinh học bền vững và biến đổi khí hậu có thể là một và giống nhau.
Edward Brzostek, phó giáo sư sinh học, và các sinh viên của ông tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật WVU Eberly đang tạo ra các mô hình toán học để dự đoán cách cây trồng năng lượng sinh học sẽ tăng cường và lưu trữ carbon trong đất thông qua khoản trợ cấp 5 năm mới từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Brzostek cho biết ông tin rằng các mô hình này có thể mang lại một “đôi bên cùng có lợi”, không chỉ cải thiện carbon trong đất mà còn thúc đẩy năng lượng sinh học tái tạo từ các nguồn sinh học. Điều này bao gồm nhiên liệu sinh học như ethanol ngô và cỏ lâu năm.
Theo WVU, vi khuẩn đất trong mô hình của Brzostek xác định cách thực vật có thể lưu trữ hoặc mất carbon trong tương lai - điều mà các mô hình hiện tại chưa tính đến.
Ông nói: “Mô hình của chúng tôi có thể dự đoán liệu cây trồng năng lượng sinh học sẽ mang lại lợi ích carbon ròng hay thực sự dẫn đến thất thoát carbon. Các biến bao gồm việc rễ sống làm tăng hay giảm carbon trong đất và các quá trình thay đổi như thế nào theo độ sâu và sự khác biệt về nguyên liệu.
Các giải pháp khí hậu tự nhiên như nông nghiệp tái tạo có thể giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Mục tiêu của Brzostek là xác định cách hiệu quả nhất để tạo điều kiện phát triển các nguồn nhiên liệu sinh học đồng thời làm sạch môi trường.
Ông nói: “Chúng tôi không cần bất kỳ công nghệ mới nào để làm điều này. “Đó là một trong số ít cách mà bạn có thể loại bỏ khí carbon dioxide ra khỏi bầu khí quyển. Chén thánh của cây trồng năng lượng sinh học là tạo ra các sản phẩm hoặc nhiên liệu đồng thời lưu trữ nhiều carbon hơn trong hệ sinh thái. Nếu bạn có thể phát triển một loại nhiên liệu sinh học giúp tăng cường carbon trong đất, thì đó là một chiến thắng đôi bên cùng có lợi.”
Thu giữ và lưu trữ cacbon đến một cách tự nhiên đối với thực vật, chúng hấp thụ cacbon thông qua quá trình quang hợp. Khi cây chết, xác lá và rễ chết nằm lại trong đất. Từ đó, các thực thể khác nhau bắt tay vào xử lý vật chất đang phân hủy, phần lớn trong số đó bị vi khuẩn và nấm phân hủy. Khi chúng chết đi, các sản phẩm phụ của chúng - bao gồm cả carbon - vẫn còn trong đất.
Brzostek nói: “Nó giống như một cái phễu chứa vi sinh vật. “Và rất nhiều câu hỏi mà chúng tôi đặt ra về việc lưu trữ carbon trong đất, quản lý nông nghiệp và dự đoán lượng carbon trong đất trong tương lai là phù hợp với bất kỳ hệ sinh thái nào. Chúng là những câu hỏi cơ bản trong sinh thái học, rất quan trọng để hiểu liệu hệ sinh thái của chúng ta có thể giữ được lượng carbon mà chúng có và có khả năng hấp thụ nhiều hơn hay không.”
Nhóm nghiên cứu cũng đang xem xét cách thực vật tự giúp mình.
Ông nói: “Ngày càng có nhiều ý kiến cho rằng thực vật có thể thiết kế môi trường đất của chúng bằng cách làm mọi thứ với rễ của chúng. “Chúng có thể rò rỉ carbon ra khỏi rễ để nuôi vi khuẩn. Điều đó làm cho các vi khuẩn hạnh phúc. Chúng phân hủy carbon trong đất và sau đó chúng cung cấp lại cho cây nitơ, thứ mà nó cần để phát triển.”
Cho đến nay, nghiên cứu đã tiết lộ rằng rễ cây miscanthus có thể khai thác nitơ từ rác lá mà không làm mất carbon.
Các vi khuẩn thực hiện một vai trò thiết yếu trong quá trình này. May mắn thay, chúng có mặt khắp nơi.
Brzostek cho biết: “Khi bạn bước ra khỏi khu rừng ở Tây Virginia, vi khuẩn đang ăn sạch mọi thứ. “Nếu không, bạn sẽ chết chìm trong đống lá mục.”
Nghiên cứu của ông được thực hiện tại Trung tâm Sáng tạo Sản phẩm Sinh học và Nhiên liệu Sinh học Tiên tiến, được thành lập vào năm 2017 bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. CABBI, có trụ sở chính tại Đại học Illinois, tập hợp 20 tổ chức đối tác, trường đại học và phòng thí nghiệm quốc gia để nghiên cứu các sản phẩm sinh học bền vững từ cây trồng năng lượng sinh học.
Sinh viên WVU và các nhà nghiên cứu sau tiến sĩ hỗ trợ Brzostek trong nghiên cứu bao gồm Joanna Ridgeway, Zoe Pagliaro, Dominick Cifelli, Jessica Burke, Noah Wauls và Stephanie Juice.
