Đột phá công nghệ 'cứu' rừng ngập mặn toàn cầu

Rừng ngập mặn phát triển mạnh ở các vùng nước lợ ven biển nhiệt đới, với hệ thống rễ chằng chịt giúp chống xói mòn, giảm tác động của triều cường và tạo sinh kế cho cộng đồng địa phương. Đây cũng là một trong những “lá chắn khí hậu” tự nhiên hiệu quả nhất thế giới, có khả năng lưu trữ carbon trên mỗi hecta cao gấp bốn lần rừng mưa nhiệt đới, đồng thời góp phần điều hòa khí nhà kính như mê-tan.

Tuy nhiên, trong 50 năm qua, thế giới đã mất từ 38-52% diện tích rừng ngập mặn do đô thị hóa ven biển, mở rộng nông nghiệp và nuôi tôm công nghiệp. Trước áp lực đó, nhiều nhà khoa học đang triển khai các sáng kiến công nghệ đột phá nhằm bảo vệ và phục hồi hệ sinh thái quan trọng này.

Cảm biến đo khí mê-tan giá rẻ tại Colombia

Mùa thu năm 2024, các giảng viên và sinh viên Đại học Cornell đã khởi động dự án phát triển thiết bị đo khí mê-tan phát thải từ các thủy vực. Mục tiêu đặt ra là tạo ra một thiết bị chi phí thấp nhưng vẫn bền bỉ, chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt, vận hành bằng pin nhẹ và có khả năng tự làm sạch buồng chứa khí để phục vụ đo đạc liên tục.

Chia sẻ về dự án, Grace Lo - kỹ sư máy tính đang làm việc tại tập đoàn công nghệ IBM (trụ sở tại Mỹ) - cho biết chính tính ứng dụng thực tiễn đã trở thành động lực lớn nhất đối với cô.

“Ý nghĩ thiết bị do mình chế tạo có thể được sử dụng trực tiếp tại các hồ nước hay rừng ngập mặn đã tiếp thêm động lực để tôi cố gắng hoàn thiện sản phẩm, dù thời gian và nguồn lực còn hạn chế”, cô nói.

Theo Giáo sư Meredith Holgerson, các cảm biến thương mại hiện nay thường sử dụng buồng cứng và quạt công suất lớn để thổi khí, khiến thiết bị tiêu tốn nhiều năng lượng và khó duy trì giám sát liên tục trong môi trường thủy sinh. Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã phát triển “Buồng thông lượng Cornell” bằng nhựa nhẹ, tận dụng sức gió tự nhiên để làm sạch khí thông qua cơ chế tự nâng - hạ của buồng đo.

Thiết bị chỉ nặng 714 gram, sử dụng pin máy tính xách tay chạy được 90 giờ và tích hợp tấm pin mặt trời nhỏ để sạc liên tục. Đặc biệt, nó được lắp ráp từ vật liệu kim khí phổ thông với chi phí khoảng 300 USD.

Tháng 1 vừa qua, với sự hỗ trợ từ Quỹ Phòng vệ Môi trường (EDF), dự án đã triển khai 5 máy cảm biến và 7 camera tại đảo Punta Soldado (Vịnh Buenaventura, Colombia). Khu vực này ghi nhận môi trường khắc nghiệt do sự biến động cực lớn giữa các kỳ thủy triều. Nhóm nghiên cứu đã phối hợp chặt chẽ với cộng đồng địa phương - những người trực tiếp điều khiển thuyền, trèo cây đặt thiết bị và cùng thảo luận về các dữ liệu thiết thực nhất cho việc bảo vệ sinh kế của họ.

Giám sát bằng thiết bị bay không người lái tại Senegal

Tại Senegal, công nghệ drone đang được ứng dụng để giải bài toán giám sát phục hồi rừng ngập mặn trên diện rộng. Một trong những dự án tiêu biểu là chương trình của WeForest tại đồng bằng Sine-Saloum và cửa sông Casamance, với quy mô lên tới 7.019 hecta, tương đương gần 10.000 sân bóng đá

Diện tích này được ước tính đã hấp thụ khoảng 5.192 tấn CO₂ tương đương, tương đương lượng điện tiêu thụ của hơn 1.000 hộ gia đình trong một năm. Tuy nhiên, việc giám sát sự phát triển của cây gặp nhiều trở ngại do địa hình bùn lầy, hệ rễ dày đặc và thủy triều lên xuống hai lần mỗi ngày. Trong khi đó, ảnh vệ tinh với độ phân giải khoảng 10 mét không đủ chi tiết để theo dõi các cây giống nhỏ.

Để khắc phục hạn chế này, năm 2024, WeForest đã hợp tác với Công ty hoạt động trong lĩnh vực không gian Earth Geomatique sử dụng drone gắn cảm biến tiên tiến để chụp ảnh toàn bộ khu vực với độ phân giải ở cấp độ centimet. Khối dữ liệu khổng lồ sau đó được Inverto Earth xử lý bằng các thuật toán chuyên dụng nhằm xác định từng tán cây và xây dựng bản đồ phân tầng chi tiết cho toàn bộ diện tích rừng.

Nhờ đó, bản đồ có thể hiển thị chính xác khu vực cây sinh trưởng tốt, thưa thớt hoặc gần như không còn, dựa trên mật độ tán lá - yếu tố có mối liên hệ chặt chẽ với sinh khối. Ở những nơi tỷ lệ cây giống chết cao, dữ liệu từ drone cho phép nhận diện rõ các khoảng trống, từ đó hỗ trợ định hướng cho các chiến dịch trồng bổ sung dự kiến triển khai vào mùa hè năm nay và năm 2027.

Bên cạnh đó, nhờ phối hợp với đối tác địa phương, dự án đã lắp đặt các máy đo áp suất nước để hiểu rõ điều kiện thủy văn, kết hợp với dữ liệu Mô hình Địa hình Kỹ thuật số (DTM) và dự báo mực nước biển dâng trong 100 năm tới.

Sự tổng hợp thông tin từ drone, thủy văn, địa hình và trí tuệ bản địa đang tạo ra nền tảng cho một chiến lược phục hồi rừng ngập mặn thông minh, bền bỉ hơn. Đối với thị trường carbon, sự chính xác này giúp đảm bảo mỗi tín chỉ tạo ra đều được chứng minh bằng các tác động có thể đo lường, củng cố niềm tin vào các nỗ lực bảo vệ môi trường toàn cầu.