Nỗ lực toàn cầu trong cuộc chiến chống ô nhiễm không khí

Ô nhiễm không khí nặng nề nhất xảy ra ở khu vực châu Á. Trong nghiên cứu đối với 482 thành phố ở châu Á, 99,6% dân số nhiễm không khí có chất lượng xấu gây nguy hại cho sức khỏe - theo tổ chức phi chính phủ quốc tế Clean Asia Air.

Kiểm soát ô nhiễm không khí

Người dân sống ở London nước Anh có lẽ chẳng lạ lùng gì khi nhìn thấy cả đàn chim bồ câu cất cánh hàng ngày từ đồi Primroseb phía bắc thành phố. Nhưng, chỉ trong 3 ngày của tháng 3-2016, đàn chim bồ câu khoảng 10 con ở London bỗng nhiên nổi tiếng. Sự khác biệt hết sức ấn tượng ở đây là: đàn chim được trang bị thiết bị GPS và bộ cảm biến trên thân giám sát mức độ ô nhiễm không khí tại nhiều khu vực khác nhau. Trên không trung, các thiết bị này thường xuyên gửi dữ liệu chất lượng không khí qua tin nhắn đến smartphone người dân London. Trong hầu hết các trường hợp, chỉ số đo được là không tốt.

Bệnh viện Manuel Gea Gonzalez ở thành phố Mexico City được phủ một chất xúc tác để biến nitrogen dioxide thành nitric acid.

Trên thực tế, vấn đề ô nhiễm không khí ở London trở nên tồi tệ trong nhiều năm qua và thường cao hơn 3 lần giới hạn cho phép của Liên minh châu Âu (EU). Bồ câu "đeo ba lô" chỉ là biện pháp mới nhất trong một loạt những nỗ lực ngày càng lớn để theo dõi và kiểm soát ô nhiễm không khí. Theo WHO, ô nhiễm không khí là nguy cơ to lớn cho sức khỏe con người, và nó "vẫn đang tiếp tục tăng với tốc độ đáng báo động". Ô nhiễm giết chết 3 triệu người mỗi năm và vấn đề càng đặc biệt nghiêm trọng tại môi trường đô thị.

Theo đánh giá từ WHO, chỉ 1 trong 10 người dân may mắn được sống trong một thành phố đạt chất lượng không khí theo tiêu chuẩn quy định của tổ chức Liên Hiệp Quốc này. Mức độ nguy hiểm cho tính mạng con người đều như nhau tại các quốc gia phát triển và đang phát triển. Ví dụ, ô nhiễm không khí ở thủ đô New Delhi của Ấn Độ làm giảm tuổi thọ người dân xuống 6,3 năm và 1 trong 12 người chết ở London là có liên quan đến không khí nhiễm bẩn.

Vật chất dạng hạt (PM) - tức là những mảnh nhỏ xíu trong khói xả của xe hơi - chính là sát thủ hiện diện trong không khí. Một trong các mảnh nhỏ nhất gọi là PM2.5 (do chỉ có đường kính 2,5 micro mét) có thể xâm nhập mô phổi rồi đi vào dòng máu để từ đó làm hỏng động mạch và gây bệnh tim mạch. Nitrogen dioxide (NO2) là thành phần gây chết người tiếp theo - gây viêm phổi dẫn tới nhiễm trùng. Chỉ riêng ở Anh, NO2 giết chết 23.500 người mỗi năm. Do đó, điều cấp thiết hiện nay là chúng ta cần phải có những giải pháp khả thi nhằm giúp khắc phục tình trạng ô nhiễm không khí trong các thành phố đông dân cư.

Trong khi đó, biện pháp lâu dài được cho là hiệu quả nhất - đó là cấm các xe chạy nhiên liệu hóa thạch. Nhưng, việc chờ cho đến khi biện pháp được thực thi một cách toàn diện thì có lẽ sẽ có hàng triệu người chết, cho nên một số giải pháp kỹ thuật cao đang được hướng đến.

Ví dụ như một trong những giải pháp khả quan nhất được thực hiện ở Bắc Kinh sau khi Trung Quốc tuyên chiến với ô nhiễm không khí năm 2014. Theo tiêu chuẩn của WHO, vật chất dạng hạt PM2.5 không được vượt quá 25 microgam trong một mét khối (m3) không khí, nhưng màn sương khói ở Bắc Kinh (được mô tả là "Không khí Tận thế") thường xuyên gấp 10 lần mức này - trong đó, thành phố ô nhiễm nhất Trung Quốc là Shijiazhuang (Thạch Gia Trang), với PM2.5 trung bình năm là 305 microgam/m³.

Tháp lọc không khí

Daan Roosegaarde, nhà khoa học Hà Lan sáng tạo một giải pháp xử lý ô nhiễm không khí sau chuyến thăm Bắc Kinh năm 2013, bình luận: "Khát khao tiến bộ của chúng ta luôn sinh ra một số tác động phụ mà sương khói chính là một trong số đó".

Năm 2016, một tốp chim bồ câu được chọn lọc ở London mang theo các thiết bị cảm biến trong "ba lô" nhỏ xíu.

Và chỉ 3 năm sau, "Tháp lọc sương khói" ("Smog Free Tower") cao 7m của ông - được Bộ Bảo vệ Môi trường hỗ trợ - được khánh thành trong Công viên 751D ở Bắc Kinh vào tháng 9-2016. Đó là một máy lọc khí khổng lồ ngoài trời. Giống như tĩnh điện có thể làm các sợi tóc rụng dính vào một cái lược, các hạt trong không khí bị hút vào trong tháp và nhận được điện tích dương. Sau đó, những hạt này được thu giữ bởi một tấm quét bụi mang điện tích âm, và không khí sạch được thổi ra ở đầu khác.

Ông Daan Roosegaarde không muốn công khai các chi tiết (do Tháp mới được cấp bằng sáng chế nên đội ngũ chuyên gia e ngại việc tiết lộ quá nhiều) mà chỉ tiết lộ việc tích điện cho các hạt sương khói không cần nhiều điện cũng như công suất điện ở mức rất thấp. Theo Daan Roosegaarde, Tháp có thể lấy và thu gom hơn 75% hạt PM trên một diện tích rộng bằng sân bóng đá mà chỉ cần 1.400 Watt - tức ít điện hơn một máy lọc khí tiêu chuẩn gia dụng.

Nhà khoa học giải thích: "Khoảng 95% máy lọc khí trong nhà dùng màng lọc nên cần nhiều điện trong khi đòi hỏi phải vệ sinh thường xuyên". Roosegaarde tin rằng tháp của ông có thể là một phần của cầu nối giữa thời đại công nghiệp gây ô nhiễm nặng với tương lai ít khí thải carbon.

Ông cũng nhấn mạnh: "Kiểu giải pháp trực tiếp này không phải là giải pháp lâu dài cuối cùng mà chỉ có thể coi là bước quá độ. Hiện thời chúng tôi đang tính toán: thực tế chúng tôi cần lắp bao nhiêu tháp trong một thành phố như Bắc Kinh để giảm ô nhiễm không khí xuống còn mức 20-40%. Một yếu tố khác nữa là không cần xây dựng đến hàng nghìn tháp mà chỉ nên dừng lại ở con số hàng trăm. Chúng tôi cũng có thể chế tạo những phiên bản to hơn, như những tòa nhà lớn".

Đối với câu hỏi phải làm gì với loại rác thải PM thu được, Roosegaarde cho biết đang có một dây chuyền phụ bán đồ trang sức chế tác từ các vật chất hạt cô kết. Ví dụ như Hoàng tử Charles nước Anh sở hữu một bộ khuy măng sét "không sương khói". Roosegaarde tin rằng nếu thu được với khối lượng đủ lớn thì chúng có thể được dùng làm vật liệu xây dựng. Allison Dring, nữ kiến trúc sư và giám đốc cơ sở thiết kế Elegant Embellishments ở thủ đô Berlin nước Đức, đề nghị một giải pháp khác.

Cuộc thử sức đầu tiên của Allison Dring trong cuộc chiến chống ô nhiễm không khí bắt đầu ở Mexico City miền nam Mexico vào đầu thập niên 2000 khi mà thành phố cố gắng thoát khỏi tiếng xấu là nơi ô nhiễm nhất thế giới. Những chất ô nhiễm PM ở đây thậm chí có cả "bụi chó" - một số lượng lớn chó vô chủ và thời tiết khô hanh đã đưa các hạt phân chó khô vào không khí.

Mối quan tâm đầu tiên của Dring là loại bỏ nitrogen dioxide dày đặc của khói xe trên bầu trời thành phố. Cách làm ban đầu của bà là phủ các tòa nhà bằng vật liệu titanium dioxide xúc tác ánh sáng - tức là vật liệu dùng tia cực tím (UV) từ ánh sáng mặt trời để biến nitrogen dioxide thành nitric acid. Sau đó, nitric acid ngay lập tức được trung hòa thành muối vô hại và trôi theo nước mưa. Dựa vào thiên nhiên để tăng tối đa diện tích một mặt tiền tòa nhà, Dring tạo ra thiết kế kiểu san hô để hấp thu được ánh sáng và gió từ mọi phía.

Cho đến nay, dự án lớn nhất của Dring bao phủ diện tích 2.500 mét vuông của Bệnh viện Manuel Gea Gonzalez phía nam thành phố Mexico City, giúp giảm thiểu mức độ ô nhiễm không khí của đường phố phía dưới tương đương khoảng 1.000 xe/ngày. Kể từ đó, Allison Dring tiếp tục mở rộng cuộc chiến chống ô nhiễm không khí mang tính kiến trúc đến một bước nữa.

Hiện thời, Dring nghiên cứu chế tạo một loại vật liệu xây dựng từ biochar (than sinh học), một chất như than củi thu được do đốt các sản phẩm phụ sau thu hoạch nông nghiệp hoặc các loại vật liệu giàu carbon (như vỏ trấu, gỗ, củi, cành khô…). Allison Dring giải thích: "Nói cách khác, chúng ta thu carbon từ trên trời, biến đổi chúng thành một vật liệu, và dùng nó trong xây dựng".

Giám sát thời tiết

Đó cũng là hành động của cây cối: hấp thu carbon từ không khí và giam nó lại ở thể gỗ. Nhưng, biochar được làm từ cành cây và các thứ phế thải, chứa nhiều carbon hơn gỗ. Dring cho biết "nhờ như thế mà chúng ta loại bỏ được nhiều CO2 hơn thân cây có thể làm". Hơn nữa, Dring đánh giá biochar là "loại vật liệu đóng khuôn được như chất dẻo cho phép chúng ta có thể tạo thành hình trong khi với gỗ thì không thể làm như vậy". Đó là lý do mà biochar được đánh giá là vật liệu tuyệt vời cho thiết kế kiến trúc.

Thành phố ô nhiễm nhất Trung Quốc là Shijiazhuang (Thạch Gia Trang).

Vật liệu xây dựng mới của Dring - được gọi là Made Of Air (làm từ không khí) - lần đầu tiên được sử dụng làm lớp phủ một nhà máy công nghiệp ở Berlin năm 2017. Hai nghìn tấn rác thải cây thông Noel của thành phố có thể cung cấp thành phần thô cho vật liệu này. Tuy nhiên, chiến dịch giáo dục người dân thành phố hiểu rõ về nguy cơ của ô nhiễm không khí vẫn còn nhiều khó khăn. Khu mua bán Oxford Street sầm uất nhất London vẫn thu hút đông đảo người tới mặc dù mức NO2 gấp 3 lần giới hạn cho phép của EU.

Các chuyên gia hy vọng những chuyến bay tuần tra của bồ câu sẽ giúp dân London nhận thức hơn về chất lượng không khí họ đang thở. Pierre Duquesnoy bình luận: "Ô nhiễm là vô hình cho nên chúng ta muốn nó trở nên hữu hình để thu hút sự chú ý của người dân". Pierre Duquesnoy là chuyên gia kỹ thuật số và giám đốc sáng tạo của DigitasLBi - công ty hợp tác với đối tác Plume Labs sản xuất ứng dụng về ô nhiễm không khí. Một điều thú vị là nhóm chim bồ câu giám sát thời tiết ở London - có tên gọi chính thức là "Pigeons Air Patrol" - là kết quả nghiên cứu sáng tạo của kỹ sư Pháp Romain Lacombe hợp tác với Pierre Duquesnoy.

Những thiết bị cảm biến ô nhiễm nhỏ xíu có khả năng đo NO2 và ozone được thiết kế bởi một số các nhà khoa học từng làm việc cho sứ mạng thám hiểm sao Hỏa Curiosity năm 2012. Nhưng, thách thức lớn là làm sao để gắn toàn bộ hệ thống lên lưng một con bồ câu bởi vì loại chim đua này chỉ có thể mang nổi vật thể nặng khoảng 40g. May mắn thay, nhờ cách in 3D cái hộp đựng nên cuối cùng cũng có được kích thước vừa phải.

Duquesnoy cho biết các chú chim bồ câu có vẻ đã tác động đến người dân London và từ đó khuyến khích họ có hành động giảm thải chất gây ô nhiễm không khí của thành phố. Trên thực tế, cuộc chiến chống ô nhiễm không khí ngoài trời chỉ mới bắt đầu. Thậm chí cho dù không một ý tưởng nào thành công thì ít nhất các khuy măng sét của Hoàng tử Charles, mặt tiền trông kỳ lạ của bệnh viện và các chú chim bồ câu đeo thiết bị giám sát trên lưng cũng làm cho công chúng chú ý hơn tới vấn đề này.

Duquesnoy ví cuộc chiến chống ô nhiễm không khí với sự ham mê thực phẩm sạch lan tràn khắp nước Pháp quê hương ông. Duquesnoy nói: "Ngày nay, người dân quá lo lắng với nguồn gốc thực phẩm đến mức chăm chú xem xét mọi bao bì, lật đi lật lại thức ăn và đọc cẩn thận toàn bộ nội dung nhãn hàng". Trong khi đó, chúng ta đang hấp thụ khoảng 8.000 lít không khí mỗi ngày.

Diên San (tổng hợp)