Cùng khám phá vai trò của CO₂, nguồn phát thải tự nhiên và nhân tạo, cũng như tác động của nó đối với biến đổi khí hậu. Bài viết này cũng làm rõ các nguồn phát thải chính như đốt nhiên liệu hóa thạch, phá rừng và hoạt động công nghiệp, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết của các giải pháp bền vững để giảm lượng CO₂ và khôi phục sự cân bằng môi trường.
Định nghĩa và đặc điểm
Carbon dioxide (CO₂) là một loại khí không màu, không mùi, bao gồm một nguyên tử carbon và hai nguyên tử oxy. Nó tồn tại tự nhiên trong khí quyển Trái Đất với nồng độ thấp và đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon. CO₂ được thải ra thông qua quá trình hô hấp, phân hủy chất hữu cơ và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt.
Là một khí nhà kính, CO₂ giữ nhiệt trong khí quyển, góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Dù thực vật hấp thụ CO₂ thông qua quá trình quang hợp, các hoạt động của con người như sản xuất công nghiệp và phá rừng đã làm tăng đáng kể nồng độ CO₂, dẫn đến nhiệt độ tăng cao và các vấn đề môi trường như axit hóa đại dương.
Ngoài tác động môi trường, CO₂ còn được sử dụng trong công nghiệp để bảo quản thực phẩm, tạo ga trong nước giải khát, dập tắt đám cháy và ứng dụng trong y tế. Ở dạng rắn, CO₂ được gọi là đá khô, một chất làm lạnh hiệu quả. Mặc dù CO₂ là một phần thiết yếu của tự nhiên, nhưng việc quản lý lượng phát thải là điều quan trọng để giảm thiểu biến đổi khí hậu và duy trì sự ổn định môi trường.
Nguồn phát thải từ tự nhiên và con người
Phát thải carbon dioxide (CO₂) đến từ cả nguồn tự nhiên và nhân tạo, đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon của Trái Đất. Các nguồn CO₂ tự nhiên bao gồm hô hấp, phân hủy chất hữu cơ, hoạt động núi lửa và sự giải phóng từ đại dương. Các sinh vật sống, bao gồm con người và động vật, tạo ra CO₂ như một sản phẩm phụ của quá trình hô hấp, trong khi thực vật và động vật phân hủy cũng giải phóng CO₂ trở lại khí quyển. Đại dương, hoạt động như một bể hấp thụ carbon, có thể hấp thụ và thải ra CO₂ tùy thuộc vào nhiệt độ và thay đổi hóa học. Núi lửa phun trào cũng góp phần phát thải CO₂, giải phóng carbon được lưu trữ từ sâu trong lòng Trái Đất.
Năm 2022, tại Hoa Kỳ, lượng khí nhà kính thải ra chủ yếu đến từ năm lĩnh vực kinh tế chính. Ngành giao thông vận tải chiếm tỷ lệ cao nhất với 28% tổng lượng khí thải, do hoạt động vận chuyển sử dụng nhiên liệu hóa thạch như ô tô, xe tải và máy bay. Tiếp theo là sản xuất điện với 25%, khi mà hầu hết điện năng được tạo ra thông qua việc đốt than, dầu và khí đốt. Ngành công nghiệp cũng đóng góp không nhỏ với 23%, cùng với các hoạt động dân cư và thương mại chiếm 13% và ngành nông nghiệp chiếm 10%. Trong đó, việc đốt nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ra 87% tổng lượng CO₂ do con người tạo ra. Bên cạnh đó, phá rừng và thay đổi mục đích sử dụng đất – dẫn đến mất đi khả năng hấp thụ CO₂ của cây xanh – chiếm 9%, và các quá trình công nghiệp như sản xuất xi măng góp thêm 4% khí CO₂. Những hoạt động này đã đẩy một lượng lớn CO₂ vào khí quyển mà không có cơ chế tự nhiên tương ứng để loại bỏ, gây nên sự mất cân bằng trong hệ thống khí quyển.
Kết quả là, nồng độ CO₂ trong khí quyển đã tăng lên mức chưa từng thấy trong 3 triệu năm qua, dẫn đến sự nóng lên toàn cầu, các hiện tượng thời tiết cực đoan và quá trình axit hóa đại dương. Trong khi các quá trình tự nhiên từng duy trì mức CO₂ ổn định, sự gia tăng đột biến của khí thải do con người gây ra đã đẩy hệ thống khí hậu toàn cầu vào trạng thái mất ổn định. Để giải quyết những thách thức này, cần giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, bảo vệ các bể hấp thụ carbon tự nhiên và áp dụng các nguồn năng lượng sạch hơn nhằm khôi phục sự cân bằng cho chu trình carbon.
Sự gia tăng phát thải carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển chủ yếu do các hoạt động của con người, đặc biệt là những hoạt động liên quan đến sản xuất năng lượng, sử dụng đất và quản lý chất thải. Trong khi các nguồn phát thải CO₂ tự nhiên, như hô hấp và hoạt động núi lửa, đã tồn tại hàng triệu năm, lượng khí thải do con người gây ra đã làm gián đoạn đáng kể sự cân bằng carbon tự nhiên. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch, phá rừng và các hoạt động nông nghiệp là ba nguyên nhân chính làm gia tăng nồng độ CO₂, dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu, nhiệt độ tăng cao và suy thoái môi trường.
Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và các quy trình công nghiệp
Việc đốt nhiên liệu hóa thạch—bao gồm than, dầu và khí đốt tự nhiên—là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến sự gia tăng phát thải CO₂. Các loại nhiên liệu này được đốt để sản xuất điện, cung cấp năng lượng cho phương tiện giao thông và vận hành các quy trình công nghiệp, giải phóng một lượng lớn CO₂ vào khí quyển. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), việc đốt nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 87% tổng lượng CO₂ do con người tạo ra. Ngành năng lượng là một trong những nguồn phát thải lớn nhất, với 60% sản lượng điện vẫn phụ thuộc vào than và khí đốt tự nhiên.
Các hoạt động công nghiệp, bao gồm sản xuất xi măng, thép và chế biến hóa chất, cũng thải ra CO₂. Riêng sản xuất xi măng đã đóng góp gần 4% lượng CO₂ toàn cầu, do quá trình nung đá vôi (canxi cacbonat), giải phóng CO₂ như một sản phẩm phụ. Những phát thải này càng trở nên nghiêm trọng hơn do việc sử dụng năng lượng không hiệu quả trong các cơ sở công nghiệp, khiến ngành công nghiệp trở thành một trong những tác nhân chính thúc đẩy sự nóng lên toàn cầu.
Phá rừng và mục đích sử dụng đất
Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO₂ từ khí quyển thông qua quá trình quang hợp, hoạt động như một bể hấp thụ carbon tự nhiên. Tuy nhiên, nạn phá rừng và những thay đổi trong mục đích sử dụng đất như chuyển đổi rừng thành đất nông nghiệp, mở rộng đô thị và khai thác gỗ đã làm suy giảm đáng kể khả năng này. Phá rừng chiếm khoảng 9% tổng lượng CO₂ phát thải trên toàn cầu, do cây xanh vốn có nhiệm vụ hấp thụ CO₂ bị chặt hạ hoặc đốt cháy, giải phóng lượng carbon lưu trữ trở lại khí quyển.
Sự mất mát của rừng làm gián đoạn chu trình carbon và làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu, vì số lượng cây xanh ít hơn đồng nghĩa với việc giảm khả năng hấp thụ khí thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch và các quá trình công nghiệp. Ngoài ra, sự suy thoái đất do thay đổi mục đích sử dụng cũng giải phóng lượng CO₂ lưu trữ trong đất, góp phần làm gia tăng nồng độ CO₂ trong khí quyển. Các nỗ lực ngăn chặn phá rừng, chẳng hạn như trồng rừng và quản lý đất bền vững, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Thực tiễn nông nghiệp và quản lý chất thải
Nông nghiệp là một nguồn phát thải CO₂ quan trọng khác, chủ yếu do việc phá rừng, thoái hóa đất và việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các hoạt động nông nghiệp. Việc canh tác đã giải phóng CO₂ lưu trữ trong đất, trong khi quá trình sản xuất và sử dụng phân bón góp phần tạo ra thêm khí nhà kính. Ngành chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi gia súc, thải ra một lượng lớn khí metan (CH₄), một loại khí nhà kính có khả năng làm nóng lên toàn cầu mạnh hơn CO₂ nhiều lần.
Quản lý chất thải cũng góp phần vào phát thải CO₂, đặc biệt là từ các bãi rác, nơi chất thải hữu cơ phân hủy và giải phóng cả CO₂ lẫn metan. Các phương pháp xử lý chất thải kém hiệu quả, chẳng hạn như đốt rác lộ thiên, càng làm tăng lượng khí thải do giải phóng carbon lưu trữ từ vật liệu hữu cơ. Việc cải thiện các chiến lược giảm thiểu chất thải, đẩy mạnh chương trình tái chế và khuyến khích ủ phân hữu cơ có thể giúp giảm đáng kể lượng khí thải từ lĩnh vực này.
Lượng phát thải CO₂ quá mức từ các hoạt động của con người đã làm gián đoạn chu trình carbon tự nhiên, gây ra sự nóng lên toàn cầu, thời tiết cực đoan và suy thoái môi trường. Những nguyên nhân chính bao gồm đốt nhiên liệu hóa thạch, các quy trình công nghiệp, phá rừng và hoạt động nông nghiệp.
Việc giảm mức CO₂ đòi hỏi hành động khẩn cấp—chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, sử dụng đất bền vững, quản lý chất thải hiệu quả hơn và tăng cường khả năng hấp thụ carbon. Chính phủ, doanh nghiệp và cá nhân cần hợp tác để triển khai các giải pháp hiệu quả nhằm bảo vệ hành tinh cho các thế hệ tương lai.
