Các nhà khoa học mới đây đã phát hiện ra rằng một số loại thực vật có thể tạo ra các lớp trầm tích giống đá vôi trong thân và đất xung quanh, khóa carbon ở dạng cực kỳ bền vững. Con đường chuyển hóa carbon ít được biết đến này, vốn trước đây chủ yếu được nghiên cứu ở các cây không cho quả, hiện có thể trở thành một công cụ tự nhiên mạnh mẽ trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, đặc biệt nếu được nhân rộng thông qua hệ thống nông lâm kết hợp.
Nghiên cứu mới do một nhóm nhà khoa học từ Kenya, Mỹ, Áo và Thụy Sĩ dẫn đầu tiết lộ rằng một loài sung ở Kenya sở hữu khả năng đáng kinh ngạc: chúng có thể hấp thụ carbon dioxide (CO₂) từ không khí và cô lập nó bằng cách tạo ra canxi cacbonat – về cơ bản là tạo ra đá bên trong thân cây và trong đất xung quanh.
Những cây này nằm trong số các loài cây ăn quả đầu tiên được biết đến sử dụng một quá trình gọi là “con đường oxalat-cacbonat” (oxalate-carbonate pathway). Nghĩa là chúng không chỉ lưu trữ carbon theo cách hầu hết các loài thực vật trên Trái Đất vẫn thường – bằng cách phát triển gỗ và lá – mà còn khóa carbon vào dạng khoáng chất rắn, sâu bên trong thân cây và trong đất xung quanh.
Thông thường, thực vật sẽ thông qua quá trình quang hợp để hút CO₂ từ không khí và biến nó thành vật chất hữu cơ như gỗ, lá và rễ. Đó là lý do tại sao trồng rừng thường được coi là một giải pháp cải thiện khí hậu tự nhiên.
Nhưng một số loài thực vật lại có thể sử dụng CO₂ để tạo ra các tinh thể nhỏ gọi là canxi oxalat. Khi các bộ phận của cây chết đi và phân hủy, vi khuẩn và nấm chuyển đổi những tinh thể này thành canxi cacbonat. Khoáng chất này không chỉ lưu trữ carbon lâu hơn nhiều so với vật chất hữu cơ, mà còn làm cho đất xung quanh cây có tính kiềm hơn và giàu dinh dưỡng hơn.
Tiến sĩ Mike Rowley, giảng viên cao cấp tại Đại học Zurich (UZH), cho biết: “Chúng ta đã biết về con đường oxalat-cacbonat từ lâu, nhưng tiềm năng cô lập carbon vẫn chưa được xem xét đầy đủ. Nếu chúng ta trồng cây cho hệ thống nông lâm kết hợp với khả năng lưu trữ CO₂ dưới dạng carbon hữu cơ và sản xuất lương thực, có thể chọn những loại cây mang lại lợi ích bổ sung bằng cách cô lập cả carbon vô cơ, dưới dạng canxi cacbonat.”
Nhóm nghiên cứu đã xem xét ba loài sung được trồng ở Hạt Samburu, Kenya. Họ tính toán khoảng cách hình thành canxi cacbonat so với thân cây và xác định các cộng đồng vi sinh vật tham gia vào quá trình này. Thông qua phân tích synchrotron (sử dụng chùm tia X cực mạnh), nhóm phát hiện ra rằng canxi cacbonat đang được hình thành cả trên bề mặt ngoài thân cây và sâu hơn bên trong gỗ.
Tiến sĩ Rowley giải thích: “Khi canxi cacbonat được hình thành, đất xung quanh cây trở nên kiềm hơn. Canxi cacbonat được hình thành cả trên bề mặt cây và bên trong cấu trúc gỗ, có lẽ khi vi sinh vật phân hủy các tinh thể trên bề mặt và cũng thâm nhập sâu hơn vào cây. Nó cho thấy carbon vô cơ đang được cô lập sâu bên trong gỗ hơn chúng tôi nhận ra trước đây.”
Trong ba loại sung được nghiên cứu, các nhà khoa học nhận thấy Ficus wakefieldii (một loài thuộc chi sung) là hiệu quả nhất trong việc cô lập CO₂ thành canxi cacbonat. Các nhà khoa học hiện đang lên kế hoạch đánh giá khả năng phù hợp của cây này cho hệ thống nông lâm kết hợp bằng cách định lượng nhu cầu nước và năng suất quả, đồng thời phân tích chi tiết hơn về lượng CO₂ có thể được cô lập trong các điều kiện khác nhau.
Phần lớn nghiên cứu về con đường oxalat-cacbonat đã được thực hiện ở môi trường nhiệt đới và tập trung vào các loài cây không sản xuất lương thực. Loài thực vật đầu tiên được xác định có hành vi tổng hợp oxalat-cacbonat hoạt động là cây Iroko (Milicia excelsa, còn gọi là gỗ teak châu Phi), với khả năng cô lập một tấn canxi cacbonat trong đất trong suốt vòng đời của mình.
Canxi oxalat là một trong những khoáng sinh học (biominerals) phong phú nhất, và nhiều loài thực vật tạo ra các tinh thể này. Các vi sinh vật chuyển đổi canxi oxalat thành canxi cacbonat cũng rất phổ biến.
