Dùng nấm thu giữ carbon trong đất

Loam Bio đang hợp tác với tập đoàn nông nghiệp GrainCorp của Úc để ứng dụng sản phẩm bột bào tử nấm trong canh tác lúa mạch và cải dầu.

Hiện nay, khí quyển đang dư thừa carbon, nhưng trong đất lại đang thiếu.Đất là nền tảng của an ninh lương thực, giúp giữ nước và đóng vai trò quan trọng với đa dạng sinh học. Đất cũng lưu trữ một lượng lớn carbon dioxide (CO2) - một thành phần quan trọng của đất khỏe mạnh, giúp giữ chất dinh dưỡng và nước cần thiết cho sự phát triển của thực vật.

Nhưng carbon trong đất đang suy giảm, một phần là do các hoạt động thâm canh nông nghiệp lâu nay. Sự thoái hóa đất gây ra rủi ro lớn cho các nguồn cung lương thực, ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng và dẫn đến nguy cơ mất mùa.

Loam Bio, một công ty khởi nghiệp về công nghệ sinh học ở Úc, đang hướng đến mục tiêu làm chậm quá trình biến đổi khí hậu, đồng thời cải thiện sức khỏe đất. Ra đời từ năm 2019, Loam Bio đã tạo ra loại bột phủ hạt giống từ bào tử nấm để tăng cường khả năng lưu trữ carbon trong đất.

Tại sao lại là nấm? Bởi vì hoạt động của nấm tựa như người buôn bán carbon của thiên nhiên. Trước khi gieo trồng, những hạt giống được phủ một lớp bào tử nấm mịn như bột. Khi hạt giống nảy mầm, nấm bám vào rễ cây, lấy carbon mà cây đã hấp thụ từ không khí, cố định trong lòng đất dưới dạng bền vững hơn nhiều so với chu trình carbon tự nhiên.

“Có quá nhiều điều chúng ta không biết về nhóm sinh vật đáng kinh ngạc này”, Guy Hudson, CEO và đồng sáng lập của Loam Bio, chia sẻ với Insider.

Công ty khởi nghiệp của Hudson đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà đầu tư, đến nay họ đã huy động được khoảng 100 triệu USD để mở rộng quy mô sản xuất.

Loam Bio là một trong nhiều công ty khởi nghiệp đang tìm cách loại bỏ CO2 khỏi khí quyển. Tương tự Loam Bio, các công ty khác như Andes ở Mỹ và Groundworks Bio Ag ở Israel cũng đang thử nghiệm giải pháp từ vi khuẩn. Trong khi đó, startup Lithos ở Mỹ và Mati ở Ấn Độ lại phát triển sản phẩm từ đá núi lửa nghiền có khả năng hấp thụ carbon để rắc lên cánh đồng, còn Silicate Carbon ở Ireland sử dụng bột nghiền từ bê tông thừa. Một số công ty khởi nghiệp khác lại dùng than củi từ phụ phẩm cây trồng.

Tiềm năng loại bỏ carbon của đất là rất lớn. Theo Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu, đất lưu trữ lượng carbon gấp ba lần so với khí quyển, có khả năng hấp thụ hơn 5 gigaton CO2 mỗi năm, tương đương với một phần bảy tổng lượng CO2 mà con người thải vào khí quyển mỗi năm. Do đó, đất trở thành bể chứa carbon lớn thứ hai thế giới, sau đại dương.

“Tôi nghĩ rằng đất sẽ đóng một vai trò quan trọng [trong việc thu giữ carbon]”, TS. Rob Jackson, một nhà khoa học về khí hậu tại Đại học Stanford cho biết, mặc dù ông vẫn hoài nghi về hiệu quả của bột bào tử nấm trong các thử nghiệm thực địa. “Chúng ta cần thực hiện trên hàng tỷ mẫu Anh để tạo ra sự khác biệt thực sự”, ông nói.

Giải mã quá trình tự nhiên

Thông thường, thực vật hấp thụ CO2 và chuyển hóa thành đường thông qua quá trình quang hợp. Sau đó, thực vật thải một phần carbon qua rễ và vào đất. Trong đất có nhiều loại carbon khác nhau; một số có thể phân hủy dễ dàng trong khi một số khác có thể mất hàng nghìn năm. Khi hệ vi sinh vật đất (bao gồm vi khuẩn, virus và nấm) phân hủy hợp chất chứa carbon, carbon sẽ được giải phóng trở lại khí quyển.

Việc cố định hợp chất chứa carbon vào khoáng chất trong đất có thể ngăn chặn tình trạng phân hủy carbon. Khi đó, carbon có thể được lưu trữ trong đất từ hàng trăm đến hàng nghìn năm.

Giải pháp của Loam Bio cũng đi theo hướng này. Họ rắc bột bào tử nấm lên hạt giống, khi hạt giống nảy mầm, nấm sẽ phát triển cùng với rễ cây. Nấm sống cộng sinh với cây, giúp chuyển đổi các hợp chất chứa carbon dễ phân hủy thành các dạng bền hơn. Điều này sẽ mang lại lợi ích cho cả người nông dân và môi trường, do lượng carbon tăng lên sẽ góp phần cải thiện sức khỏe của đất, giúp cây trồng phát triển và mang đến lợi ích cho đa dạng sinh học trong lâu dài.

Sau ba năm hợp tác với nông dân, Loam Bio đã tung ra sản phẩm thương mại đầu tiên tại Úc trong năm 2023. Hudson cho biết sản phẩm đã góp phần cải thiện năng suất cây trồng, cụ thể là 5,1% đối với cải dầu và 2,9% đối với lúa mạch.

Đến nay, bột bào tử nấm của Loam Bio đã được rải trên 100.000 mẫu Anh ở Úc, và sẽ mở rộng thêm 250.000 mẫu Anh trong năm tới. Một số nông dân ở Mỹ đang thử nghiệm sản phẩm này trên các cánh đồng đậu nành. Các cuộc thử nghiệm thực địa cũng đang được tiến hành ở Canada và Brazil.

“Cách dùng khá đơn giản”, Stuart McDonald, một nông dân Úc nhận xét về việc sử dụng bột bào tử nấm của Loam Bio. “Chúng tôi không phải thay đổi quá nhiều. Và cũng không tốn kém nhiều chi phí”.

Những thách thức

Một sản phẩm vừa giải quyết vấn đề thu giữ carbon trong đất, vừa cải thiện năng suất cây trồng - như sản phẩm của Loam Bio, là một điều rất hấp dẫn - theo nhận xét của Britt Koskella, phó giáo sư về sinh thái học và tiến hóa tại Đại học California ở Berkeley. Đây là hai bài toán khác nhau và thường được giải quyết riêng lẻ.

Dù vậy, luôn có sự đánh đổi trong tự nhiên. Ngay cả khi các nhà khoa học tìm thấy loại vi khuẩn lý tưởng sở hữu các đặc tính mong muốn, chúng vẫn có thể gây hại cho hệ vi sinh vật bản địa của thực vật. Koskella cho biết, một hệ vi sinh vật hoạt động hiệu quả, giúp chống lại bệnh tật thường là hệ vi sinh vật đa dạng.“Nếu chúng ta làm giảm sự đa dạng của hệ vi sinh vật, hướng nó về một chức năng cụ thể, rất có thể, chúng ta sẽ phải trả giá cho sự suy giảm này”, Koskella cho biết.

Việc tăng hàm lượng carbon thường có lợi cho đất, nhưng việc cố định carbon vào các khoáng chất trong đất có nguy cơ làm cạn kiệt các chất dinh dưỡng khác cần thiết cho cây trồng - Andy Bailey, nhà nghiên cứu bệnh học thực vật tại Đại học Bristol, bày tỏ lo ngại.

“Giải pháp này không phải là toàn năng, chúng ta phải xem xét toàn diện hơn hệ thống canh tác”, Bailey nhận xét, chẳng hạn như đưa phụ phẩm cây trồng trở lại đất, và chuyển sang hệ thống canh tác không cày xới.

Ngoài ra, hệ vi sinh vật đất cũng có thể biến đổi để phân hủy carbon được cố định trong đất. “Do vậy, có thể đây chưa phải là cách cố định lâu dài. Hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào khẳng định rằng phương pháp này sẽ giúp cố định carbon trong 20 năm, 50 năm hay 100 năm”, Bailey nói thêm.

Loam Bio cũng đã chú ý đến vấn đề này. “Điều quan trọng nhất đo lường chính xác lượng carbon mà chúng tôi có thể lưu trữ trong đất”, Hudson nói. Năm 2022, Loam Bio đã lấy mẫu khoảng 14.000 lõi đất từ ​​86 điểm khác nhau và thử nghiệm rất nhiều công nghệ đo lường carbon.

Hudson cho biết khả năng lưu trữ carbon của các khu vực này đã “gia tăng đáng kể về mặt thống kê”. Đội ngũ của Loam Bio đang tiếp tục nghiên cứu khả năng lưu trữ carbon của giải pháp này trong nhiều loại đất khác nhau.

Koskella cho biết các giải pháp thay thế bền vững cho phân bón hóa học, chẳng hạn như phương pháp xử lý vi sinh, chưa thể mang đến hiệu quả rộng rãi bằng giải pháp cũ. “Chúng tốn nhiều thời gian hơn, có thể cần phải sản xuất riêng, tùy chỉnh cho phù hợp với từng nơi ứng dụng, và điều đó sẽ là thách thức lớn trong thương mại hóa”, bà nói.

Chẳng hạn, người trồng ngũ cốc ở Úc không sử dụng nhiều thuốc diệt nấm, nhưng điều này khá phổ biến trong các hệ thống canh tác ở châu Âu. Do vậy, những giải pháp từ nấm như sản phẩm của Loam Bio có thể kém hiệu quả ở một số vùng nhất định. Trước tình trạng này, Hudson cho biết, Loam Bio đang phát triển các sản phẩm riêng, phù hợp với điều kiện canh tác của từng thị trường Úc, Mỹ và Brazil.

Dù vẫn còn một số hạn chế, song Koskella vẫn tin rằng lớp phủ hạt giống từ nấm “phải là một phần trong tương lai của chúng ta”.

Tuy nhiên, những người chỉ trích cho rằng các công nghệ mới chỉ điều trị triệu chứng chứ không phải nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu. TS. Jackson cho rằng “không thể dùng đó làm cái cớ để tiếp tục sử dụng nhiên liệu hóa thạch”.

Tegan Nock, người đồng sáng lập Loam Bio, đồng tình với quan điểm này. “Đây chỉ là một trong những giải pháp giúp chúng ta có thêm thời gian”.