Thông qua Nền tảng Đổi mới Không gian Mở (OSIP), Phần tử Khám phá của ESA ban hành một cuộc gọi năm ngoái cho ‘Ý tưởng mới về cách không gian có thể thúc đẩy tương lai xanh của châu Âu’, với sự hợp tác của bộ phận thương mại hóa mới của ESA.
Ba ý tưởng đã được lựa chọn để giúp đảm bảo rằng các công nghệ mà loài người đã phát triển để tiếp cận với Vũ trụ sẽ trả lại lợi ích của chúng cho Trái đất và đóng một vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển đổi của chúng ta hướng tới một tương lai bền vững.
Leopold Summerer, người đứng đầu Văn phòng Nghiên cứu và Khái niệm Nâng cao của ESA cho biết: “Những ý tưởng này cho thấy tiềm năng đa dạng của các công nghệ được phát triển cho các ứng dụng không gian trong việc giải quyết biến đổi khí hậu trên hành tinh quê hương của chúng ta.
“Có thể có nhiều hành tinh hấp dẫn trong Hệ Mặt trời và hơn thế nữa, nhưng chỉ có một Trái đất, và trách nhiệm của chúng tôi là bảo vệ nó. Cam kết tài trợ cho những ý tưởng này của ESA cho thấy sự dẫn đầu liên tục của Cơ quan và Châu Âu trong hành động khí hậu và phát triển công nghệ. ”
Thép xanh cho thỏa thuận xanh
Ngành thép hiện đang chiếm 5,7% tổng lượng phát thải khí nhà kính ở Liên minh Châu Âu. Ủy ban Châu Âu đã xác định việc giảm lượng khí thải này là rất quan trọng để đạt được các mục tiêu được nêu trong Hiệp định Paris về biến đổi khí hậunhưng công nghệ hiện đại không đủ để làm cho ‘thép xanh’ có hiệu quả kinh tế.
Một trở ngại lớn là sản xuất thép truyền thống dựa vào nguyên liệu có hàm lượng sắt cao (cao cấp). Nguồn cung cấp loại quặng cao cấp này đang cạn kiệt nhanh chóng trên toàn thế giới và phải vận chuyển trên quãng đường dài để xử lý.
Một cách tiếp cận hoàn toàn mới, lấy cảm hứng từ những thách thức của các sứ mệnh không gian dài hạn, có thể là câu trả lời. Sử dụng tài nguyên tại chỗ (ISRU) là hoạt động thu thập, xử lý, lưu trữ và sử dụng các vật liệu được tìm thấy hoặc sản xuất trên các hành tinh hoặc mặt trăng khác để thay thế vật chất mà nếu không thì phải vận chuyển từ Trái đất.
Với sự tài trợ của ESA, các chuyên gia ISRU có trụ sở tại Luxembourg, Điện Maanađang nghiên cứu khả năng một hệ thống nguyên mẫu của châu Âu có thể sử dụng vật liệu có hàm lượng sắt tương đối thấp (cấp thấp) và điện để sản xuất thép trung tính carbon.
Hệ thống này có khả năng cho phép sản xuất thép từ vật liệu cấp thấp được khai thác gần các địa điểm xây dựng. Nó sẽ giảm chi phí chuỗi cung ứng, cho phép các địa điểm khai thác ít gây tổn hại đến môi trường hơn, giải quyết tình trạng cạn kiệt nhanh chóng của quặng sắt cao cấp và thúc đẩy châu Âu trở thành quốc gia dẫn đầu về công nghệ xanh.
Một giải pháp ngọt ngào cho carbon dioxide
Cách chúng ta phát triển và tiêu thụ thực phẩm hiện tại chiếm 1/4 lượng khí thải carbon toàn cầu và là nguyên nhân chính gây mất đa dạng sinh học.
Các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men và vi tảo có thể được sử dụng như một cách thay thế để sản xuất nguyên liệu thực phẩm cho con người. Nhưng các chất cần thiết để phát triển các vi sinh vật này – đường, axit hữu cơ và protein – hiện cũng được sản xuất theo những cách góp phần làm mất đa dạng sinh học.
Dự án SweetAir, do một nhóm từ Đại học Wageningen ở Hà Lan, đang xây dựng dựa trên các công nghệ và bài học kinh nghiệm từ chuyến bay của con người để chuyển đổi trực tiếp carbon dioxide từ khí quyển thành nguyên liệu thực phẩm cho con người.
Nhóm nghiên cứu đang định vị lại công nghệ được phát triển ban đầu để tái chế không khí trên Trạm Vũ trụ Quốc tế nhằm thu giữ và tập trung carbon dioxide trực tiếp từ khí quyển. Sau đó, chúng sẽ cung cấp carbon dioxide này đến các hệ thống chứa các enzym mà thực vật sử dụng để chuyển carbon dioxide thành glucose trong quá trình quang hợp.
Bên trong tế bào, các enzym này bị giới hạn bởi hình dạng và kích thước của tế bào. Chúng cũng phải cùng tồn tại với các quá trình khác cần thiết để giữ cho tế bào tồn tại. Được giải phóng khỏi sự giới hạn của một tế bào, các enzym có thể tiếp cận với diện tích bề mặt lớn hơn và có thể chuyển đổi carbon dioxide thành đường hiệu quả hơn nhiều để con người sử dụng.
SweetAir nhằm mục đích phát triển một nguồn nguyên liệu thực phẩm có thể mở rộng và bền vững hơn sẽ giúp nhân loại giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và hỗ trợ cân bằng sinh thái của Trái đất. Cách tiếp cận mới này thậm chí có thể quay trở lại tàu vũ trụ, cung cấp một cách hiệu quả hơn để sản xuất nguyên liệu thực phẩm tươi cho phi hành đoàn của con người trong các nhiệm vụ dài hơn bằng cách thu hồi và tái sử dụng các nguồn nước, carbon và nitơ.
Cận cảnh đa dạng sinh học
Việc mở rộng nông nghiệp đã hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng của chuỗi cung ứng toàn cầu, nhưng sự thay đổi trong việc sử dụng đất do sự mở rộng này là một trong những nguyên nhân chính làm suy giảm đa dạng sinh học.
Trong khi chúng ta ngày càng nhận thức được tác động môi trường của các loại hình sử dụng đất khác nhau và ngày càng cam kết giải quyết chúng trong những năm gần đây, việc giám sát tác động của chúng đối với đa dạng sinh học vẫn còn nhiều thách thức.
Theo dõi sát sao về đa dạng sinh học
Dữ liệu về sự thay đổi đa dạng sinh học trên toàn cầu nói chung thiếu và thường nhạy cảm, đặc biệt là ở độ phân giải cao cần thiết để ghi lại các loài thực vật khác nhau. Sự đa dạng của môi trường và việc sử dụng đất cũng gây khó khăn cho việc liên kết chúng với đa dạng sinh học địa phương.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm từ Đồng hồ Biodiv ở Hà Lan đang sử dụng những tiến bộ gần đây trong công nghệ cảm biến, chất lượng dữ liệu quan sát Trái đất và các công nghệ kỹ thuật số như trí tuệ nhân tạo và điện toán đám mây để lập bản đồ về đa dạng sinh học thực vật ở quy mô khu vực tại các địa điểm khác nhau trên toàn cầu.
Sử dụng các quan sát vệ tinh về các khu vực có mục đích sử dụng đất khác nhau và so sánh chúng với các môi trường tự nhiên gần nhau sẽ giúp liên kết những thay đổi trong các mô hình đa dạng sinh học thực vật địa phương này với các mục đích sử dụng đất khác nhau, nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách thức thay đổi sử dụng đất ảnh hưởng đến đa dạng sinh học.
Thông tin này sẽ giúp cung cấp thông tin, hướng dẫn và định hình lại cách sử dụng đất, cung cấp tài liệu tham khảo theo hướng dữ liệu về tác động của các sản phẩm nông nghiệp đối với đa dạng sinh học thực vật khi sản xuất mở rộng.
Leopold kết luận: “Khủng hoảng khí hậu là thách thức cấp bách nhất mà loài người phải đối mặt – ảnh hưởng đến mọi khu vực, lục địa và đại dương trên Trái đất. Ba dự án này chứng minh tiềm năng chưa được khai thác của không gian để tạo ra sự khác biệt trong việc giải quyết các mối đe dọa và thách thức mà nhân loại phải đối mặt. ”
Xem thêm bài viết liên quan: