Biến nước thải ao cá thành nhiên liệu hàng không tại UAE

Nghe như khoa học viễn tưởng, nhưng đây là dự án của UAE về nuôi thủy sản kết hợp trồng cây nhiên liệu sinh học. Vấp phải không ít hoài nghi, song những nhà nghiên cứu trong dự án này hoàn toàn tự tin họ sẽ vừa nuôi cá thành công, vừa sản xuất dầu sinh học cho máy bay.

Măng tây biển 

Vào thập niên 70, nhà nghiên cứu Carl Hodges tại Đại học Arizona là người đầu tiên nảy ra sáng kiến sử dụng nước thải từ các ao NTTS để tưới tiêu các cánh đồng trồng cây chịu mặn. Ông cho rằng đây chính là cách để biến các sa mạc ven biển thành đất đai nông nghiệp màu mỡ. Những dự án dựa trên ý tưởng của Carl Hodges đã được thử nghiệm tại Mexico, châu Phi và Indonesia - nơi trồng các loại cây chịu mặn làm thức ăn chăn nuôi hoặc dầu thực vật. Hiện, UAE đang bắt tay vào thực hiện dự án dựa trên ý tưởng của Carl để sản xuất nhiên liệu sinh học cho ngành hàng không.

Kevin Fitzsimmons, một nhà khoa học NTTS tại Đại học Arizona kiêm trưởng nhóm Chương trình NTTS bền vững Myanmar cho biết đây là một ý tưởng khá mới mẻ. Lần đầu tiên ý tưởng mô hình của Carl Hodges được đưa vào thử nghiệm trong lĩnh vực trồng cây nhiên liệu sinh học. Nhiên liệu sinh học được sản xuất thử nghiệm trong dự án này đã được trộn lẫn với nhiên liệu máy bay chuyên nghiệp cho chuyến bay của Etihad Airways từ Abu Dhabi tới Amsterdam vào tháng 1 vừa qua. Hệ thống nông nghiệp và năng lượng nước biển (SEAS) ra mắt vào năm 2016 như một dự án thử nghiệm trên diện tích 0,8 ha tại khuôn viên trường Đại học Khalifa ở thành phố Masdar, UAE.

Nước biển từ vịnh Persian được bổ sung vào 6 ao nuôi tôm và cá thương phẩm ngoài trời. Nước thải ao nuôi sẽ chảy vào 8 vườn trồng cây chịu mặn. Nước thải được sử dụng để tưới tiêu cho cây Salicornia bigelovii, một giống cây chịu mặn, còn được gọi là măng tây biển. Nước biển dư thừa sau đó đã được lọc thông qua công nghệ Wetland cây ngập mặn để sạch hơn trước khi tái tuần hoàn trong ao nuôi cá. “Các tác động môi trường được giảm thiểu, vì không cần phải sử dụng thêm nước sau khi tuần hoàn nước 2 đến 3 lần”, Fitzsimmons cho biết. Ngoài ra, hệ thống này cũng không xả thái bất cứ thứ gì vào đại dương.

Etihad Airways, Boeing và Công ty tinh chế dầu quốc gia Abu Dhabi đang hợp tác với Đại học Khalifa trong dự án này, vì ngành công nghiệp hàng không đang rất quan tâm đến phát triển nhiên liệu sinh học suốt thời gian qua. Nhưng nhà quản lý ngành vẫn còn lưỡng lự vì lo ngại cây nhiên liệu sinh học sẽ chiếm mất đất trồng cây lương thực của con người. Đó là lý do tại sao cây chịu mặn được lựa chọn như một sự thay thế hoàn hảo. “Chúng tôi coi cây chịu mặn như một ứng cử viên sáng giá”, ông Alejandro Rios, người đứng đầu SEAS kiêm Giám đốc Trung tâm nghiên cứu năng lượng sinh học bền vững của Khalifa cho biết. Chúng tôi không sử dụng nước ngọt và đất canh tác để trồng loại cây này. Ngoài ra, bổ sung rừng ngập mặn vào hệ thống, dự án có tiềm năng trở thành carbon trung tính.

Nuôi thủy sản là nhiệm vụ chính của hệ thống, Rios giải thích, bởi vai trò quan trọng của nó trong tưới tiêu cây trồng và tạo ra sản phẩm protein có giá trị. Khu vực này phải nhập khẩu 90% thực phẩm, bởi vậy ý tưởng về một mô hình sản xuất tôm, cá bền vững đã tạo sức hút lớn. Nhóm dự án dã thử nghiệm nuôi cá rô phi, sử dụng các giống cá địa phương thích ứng với điều kiện mặn. Ngoài ra, tôm thẻ Ấn Độ và cá tráp cũng được nuôi thử nghiệm. Rios cho biết, tôm và cá rô phi phát triển rất tốt còn cá tráp thì không khả quan lắm vì khá nhạy cảm với môi trường.

Fitzsimmons chia sẻ, kết hợp sản xuất nhiên liệu sinh học với nuôi thủy sản mang lại giá trị kinh tế lớn. Với các trại nuôi kết hợp thế này, nông dân sẽ giảm được rủi ro giá tôm, hoặc cá thấp, hoặc thậm chí giá nhiên liệu sinh học thấp. Công nghệ nuôi trồng cũng khá đơn giản. Người nuôi chỉ cần biết cách kết hợp ăn ý và hiệu quả giữa vật nuôi, cây trồng để đảm bảo cả hai cùng sinh lợi. 

Trên thế giới, các vụ trồng cây nhiên liệu sinh học quy mô công nghiệp được chính phủ trợ cấp rất nhiều, Rios cho hay. Nhưng với ý tưởng mới, chúng tôi tự tin sẽ thoát khỏi sự lệ thuộc vào trợ cấp của chính phủ mà vẫn có thể tạo ra các thùng dầu nhiên liệu sinh học chỉ bằng cách nuôi tôm, cá. Theo Fitzsimmons, chú trọng sản xuất nhiên liệu sinh học cũng mở ra cơ hội mới cho các đối tác ngành hàng không như Boeing và Etihad.

Tuy vậy, dự án cũng đối mặt một số thách thức như làm cách nào để trồng và chế biến dầu hiệu quả nhất. Hiện, chúng tôi đã xây dựng nhiều phòng thí nghiệm phân tích để tìm ra lượng nước tưới tiêu chuẩn nhất để tăng hàm lượng dầu trong hạt hoặc nâng cao năng suất cây trồng, cũng như tìm cách thả nuôi tôm, cá bên ngoài vườn cây theo mật độ tối ưu nhằm tạo nước thải lý tưởng nhất cho cây, Rios cho biết. Dự án này đã dần thuyết phục những người còn hoài nghi tin rằng nhiên liệu sinh học có thể là một sự lựa chọn khả thi cho nhiều nước trên thế giới - nơi mà ngành nông nghiệp không phát triển được do khí hậu khắc nghiệt.

Các ao nuôi cá ngoài trời được lót bạt chống thấm HDPE để ngăn nước biển nhiễm vào mạch nước ngầm. Ao nuôi được gia cố bằng đất sét giúp bạt không bị xê dịch và làm tắc ống dẫn nước thải vào vườn trồng cây chịu mặn. Nhóm dự án đang hợp tác với các chuyên gia NTTS để thiết kế lại những điểm chưa hợp lý nhằm phát triển một hệ quy chuẩn vận hành cho hệ thống. Họ cũng đang thử nghiệm nhiều loài thủy sản khác nhau có giá trị thương mại cao như các loại cá mú.

Fitzsimmons chia sẻ đang bước vào giai đoạn cuối của quá trình xây dựng cơ sở nuôi kết hợp thủy sản với trồng cây chịu mặn trên diện tích 200 ha, dự kiến hoạt động vào giữa năm 2022. Anh tự tin mô hình này sẽ được mở rộng, không chỉ ở UAE mà nhiều quốc gia khác, bởi vẫn còn hàng trăm ngàn km đường bờ biển hoang hóa trên khắp thế giới.