Cách thức Vermifiltration sử dụng giun để giải quyết ô nhiễm khí methane từ ngành chăn nuôi bò sữa

Khi ngành chăn nuôi đối mặt với áp lực ngày càng tăng trong việc giảm thiểu dấu chân môi trường, một giải pháp sinh học công nghệ thấp đang dần trở nên phổ biến. Bằng cách tận dụng giun đất đỏ và các vi sinh vật, nông dân đang biến phân gia súc độc hại thành một nguồn tài nguyên có thể quản lý được, mang lại một vũ khí mạnh mẽ chống lại phát thải khí nhà kính.

Khoa học về Vermifiltration

Việc quản lý phân truyền thống thường dựa vào việc lưu trữ bùn thải trong các ao lớn có nồng độ oxy thấp. Trong môi trường này, các vi sinh vật được gọi là sinh vật tạo methane (methanogens) phát triển mạnh, tiêu thụ hydro và carbon dioxide để tạo ra methane—một loại khí nhà kính có khả năng gây ấm lên toàn cầu cao gấp 275 lần so với carbon dioxide trong vòng một thế kỷ. Hơn nữa, việc rải bùn thải không đúng cách có thể dẫn đến tình trạng rửa trôi nitrate, gây ô nhiễm nước ngầm và tạo ra các đợt tảo nở hoa độc hại ở các vùng nước ven biển.

Đó là lúc vermifiltration xuất hiện, một quy trình được tiên phong bởi công ty BioFiltro của Chile. Phương pháp này sử dụng các "bộ lọc sinh học" (biofilters) làm từ các vật liệu tự nhiên như dăm gỗ và đá sông nghiền nhỏ. Bên trong những đống này, hàng trăm nghìn con giun đất đỏ cùng với các vi sinh vật có lợi làm việc để phân hủy chất hữu cơ. Hoạt động sinh học này giúp giảm đáng kể lượng phát thải methane và nitrous oxide, đồng thời lọc sạch các tác nhân gây bệnh như E. coli và salmonella trước khi chúng có thể xâm nhập vào đất hoặc nguồn cung cấp nước.

Mở rộng các giải pháp sinh học tại California

California, bang sản xuất sữa lớn nhất Hoa Kỳ, đã trở thành địa bàn thử nghiệm chính cho các can thiệp sinh học này. Ngành chăn nuôi bò sữa chịu trách nhiệm cho khoảng 45% lượng phát thải methane của bang, với hơn một nửa trong số đó bắt nguồn từ phân gia súc.

Để đối phó với vấn đề này, California đã ban hành một đạo luật vào năm 2016 yêu cầu các trang trại bò sữa và bãi chôn lấp phải cắt giảm 40% lượng phát thải methane so với mức của năm 2013 vào năm 2030. Mặc dù các bể phân hủy (digesters) công nghệ cao là một phản ứng phổ biến, nhiều nông dân, chẳng hạn như tại trang trại Alberto Dairy ở Hickman, đang lựa chọn vermifiltration. Động lực chính cho sự chuyển dịch này là tính đơn giản và hiệu quả về chi phí. Hiện tại, có tám hệ thống vermifiltration đang hoạt động tại các trang trại bò sữa ở Mỹ, với 16 hệ thống khác đang được xây dựng hoặc dự kiến triển khai vào năm tới, tập trung phần lớn ở vùng trọng điểm nông nghiệp của California.

Tác động môi trường rộng lớn hơn

Quy mô của thách thức này là vô cùng lớn. Viện Tài nguyên Thế giới (World Resources Institute) ước tính rằng việc quản lý phân trên các trang trại bò sữa và lợn chiếm 1,6% tổng lượng phát thải khí nhà kính của Hoa Kỳ, trong khi trên toàn cầu, nó đóng góp khoảng 10% vào tổng tác động khí hậu của ngành chăn nuôi.

Mặc dù quá trình chuyển đổi sang lọc sinh học đầy hứa hẹn, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng thành công lâu dài phụ thuộc vào việc thử nghiệm nghiêm ngặt hơn dưới các điều kiện trang trại đa dạng. Nếu được mở rộng hiệu quả, những công nghệ "tự nhiên" này có thể đóng vai trò then chốt trong việc giúp ngành chăn nuôi bò sữa đáp ứng các quy định của bang. California ước tính rằng lĩnh vực này hiện đang đi đúng hướng để giảm lượng phát thải methane hàng năm tương đương với 5 triệu tấn khí carbon dioxide vào năm 2030, mặc dù vẫn còn nhiều việc phải làm để thu hẹp khoảng cách với các mục tiêu lập pháp.

Các điểm chính cần lưu ý

  • Lọc sinh học: Vermifiltration sử dụng giun đất đỏ và các bộ lọc sinh học bằng dăm gỗ để phân hủy phân gia súc, giúp giảm đáng kể lượng phát thải methane, nitrous oxide và ô nhiễm nitrate.
  • Động lực từ quy định: Quy định của California về việc giảm 40% lượng phát thải methane vào năm 2030 đang thúc đẩy việc áp dụng cả các bể phân hủy công nghệ cao và các giải pháp sinh học chi phí thấp.
  • Sự cần thiết về môi trường: Với việc quản lý phân đóng góp 10% tác động khí hậu của ngành chăn nuôi toàn cầu, việc mở rộng các phương pháp này là cực kỳ quan trọng để ngăn ngừa ô nhiễm nước ngầm và sự nóng lên của khí quyển.