Chất thải từ người có thể giải quyết tình trạng thiếu hụt phân bón toàn cầu

Johannes Lehmann, giáo sư hóa sinh học đất tại Đại học Cornell (Mỹ) vừa công bố kết quả nghiên cứu cho thấy than sinh học từ chất thải của con người có thể giải quyết tình trạng thiếu hụt phân bón toàn cầu.

Nông nghiệp xanh là vấn đề được các nhà nghiên cứu quan tâm

Than sinh học (biochar) là một dạng than được tạo ra từ vật liệu hữu cơ được xử lý ở nhiệt độ cao, thường được sử dụng trên đất nông nghiệp như một loại phân bón. Quá trình này cũng loại bỏ carbon khỏi khí quyển, biến nó thành một kho chứa carbon hữu ích.

Rất nhiều dưỡng chất trong chất thải đang bị bỏ quên

Nghiên cứu ước tính rằng than sinh học sản xuất từ chất thải rắn của con người có thể cung cấp tới 7% lượng phốt pho được sử dụng trên toàn thế giới mỗi năm. Mặc dù quy trình sản xuất than sinh học chỉ xử lý chất rắn, nhưng các dưỡng chất lấy từ nước tiểu có thể được bổ sung vào và các nhà nghiên cứu nhận thấy điều này có thể cung cấp 15% lượng phốt pho, 17% lượng ni tơ và tới 25% lượng kali cho nhu cầu sử dụng hằng năm.

Bùn thải đã qua xử lý hiện đã được rải trên đất nông nghiệp, nhưng việc sử dụng nó vẫn gây tranh cãi vì thường chứa vi nhựa, kim loại nặng, hóa chất vĩnh cửu Pfas, mầm bệnh và dược phẩm. Các nhà nghiên cứu cho rằng than sinh học có thể tránh được vấn đề này bằng cách tách chất thải ngay từ nguồn.

Nghiên cứu ước tính rằng quy trình sản xuất than sinh học có thể giảm tới 90% cả trọng lượng và thể tích của chất thải rắn, giúp nâng cao đáng kể hiệu quả so với việc vận chuyển bùn thải, do bùn chứa lượng nước rất lớn.

Quy trình sản xuất than sinh học cũng cho phép điều chỉnh tỷ lệ dưỡng chất phù hợp với nhu cầu của từng loại cây trồng. Điều này có thể giải quyết các vấn đề liên quan đến việc sử dụng phân bón, chẳng hạn như sự phát triển của cỏ dại và hiện tượng phú dưỡng – khi dư thừa dưỡng chất rò rỉ xuống nguồn nước ngầm, gây ra sự phát triển nhanh chóng của tảo, làm cạn kiệt lượng oxy và giảm ánh sáng cần thiết cho hệ sinh thái dưới nước.

Tiềm năng lớn cho kinh tế tuần hoàn

Tiến sĩ Johannes Lehmann là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nói về nước thải không hấp dẫn như năng lượng tái tạo, nhưng ngăn chặn lãng phí tài nguyên bằng cách tạo ra nền kinh tế tuần hoàn cũng là yếu tố then chốt cho quá trình chuyển đổi xanh”.

Theo Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), nông nghiệp chiếm 25% lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Khi nhu cầu toàn cầu về hệ thống nông nghiệp tăng lên để cung cấp đủ thực phẩm cho mọi người, thì nhu cầu phân bón để bổ sung dưỡng chất cho đất cũng tăng theo.

Phân bón tổng hợp cung cấp 3 dưỡng chất chính cho đất: ni tơ, kali và phốt pho; cả ba đều liên quan đến các quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng và thường gây hại cho môi trường. Ni tơ trong khí quyển được sử dụng để sản xuất amoniac thông qua quy trình Haber, sau đó chuyển thành phân bón ni tơ và sử dụng trong nông nghiệp, phát thải ước tính 2,6 tỉ tấn CO₂ mỗi năm – nhiều hơn tổng lượng phát thải từ hàng không và vận tải biển toàn cầu cộng lại.

Khai thác quặng phosphate để lấy phốt pho để lại những vết sẹo vĩnh viễn trên bề mặt tự nhiên và việc xử lý nó thành phân bón cũng tạo ra phụ phẩm phosphogypsum phóng xạ. Khai thác potash để lấy kali góp phần gây mặn hóa đất và ô nhiễm nước ngọt do lượng muối thải khổng lồ.

Theo Lehmann, “tác động của việc tái chế tài nguyên thông qua than sinh học vượt xa phạm vi nông nghiệp, mà còn liên quan đến kinh tế và địa chính trị. Khi các nguồn khoáng sản hữu hạn trở nên khan hiếm, những quốc gia không có trữ lượng đáng kể có thể sẽ phụ thuộc vào các nước khác để đáp ứng nhu cầu nông nghiệp và an ninh lương thực. Chẳng hạn, Morocco nắm giữ 70% trữ lượng phosphate của cả thế giới”.

Vì vậy, ông cho rằng: “Thay vào đó, một tương lai thay thế – nơi các dưỡng chất được tái chế thông qua nền kinh tế tuần hoàn, có thể giúp các quốc gia tự sản xuất lương thực mà không phải dựa vào phân bón nhập khẩu, đồng thời khắc phục các vấn đề công bằng môi trường ở khu vực Nam bán cầu bằng cách tiềm tàng giảm thiểu tình trạng di cư vì khí hậu, trong đó một trong những nguyên nhân chính là thất bại trong sản xuất nông nghiệp”.

Bạn có biết lượng NPK được thu hồi từ chất thải con người là bao nhiêu ?