Johnny Lê Nữu Vượng
Già làng
Lá cây đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu carbon dioxide (CO2) và giải phóng oxy (O2) thông qua quá trình quang hợp, nhưng vào ban đêm, cây lại hô hấp, tiêu thụ O2 và thải CO2. Điều này khiến nhiều người thắc mắc liệu cây có thực sự mang lại lợi ích ròng trong việc giảm CO2 hay chỉ “huề vốn”. Bài viết này sẽ phân tích số liệu cụ thể từ các nguồn quốc tế để làm rõ lượng CO2 được hấp thu, O2 được giải phóng, và ảnh hưởng của quá trình hô hấp ban đêm.
1. Quang hợp: Hấp thu CO2 và giải phóng O2
Quang hợp là quá trình cây sử dụng ánh sáng mặt trời, nước (H2O) và CO2 để tạo ra glucose (C6H12O6) và O2. Phương trình hóa học của quang hợp là:
6CO2 + 6H2O + ánh sáng → C6H12O6 + 6O2
Theo phương trình này, cứ 6 phân tử CO2 được hấp thu, cây sẽ giải phóng 6 phân tử O2. Về khối lượng, 1 mol CO2 (44 gam) tương ứng với 1 mol O2 (32 gam). Như vậy, cứ 44 gam CO2 được hấp thu, cây sẽ giải phóng khoảng 32 gam O2.
Theo nghiên cứu từ One Tree Planted, một cây trưởng thành trung bình hấp thu khoảng 10 kg CO2 mỗi năm trong 20 năm đầu tiên, tương đương với 22 pound (khoảng 48 pound theo một số ước tính phổ biến nhưng ít bằng chứng khoa học cụ thể). Dựa trên tỷ lệ quang hợp, 10 kg CO2 sẽ tạo ra khoảng 7,27 kg O2 (10.000 gam CO2 × 32/44 = 7.272 gam O2). Điều này cho thấy một cây trung bình giải phóng khoảng 7-8 kg O2 mỗi năm thông qua quang hợp.
Tuy nhiên, lượng CO2 hấp thu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loài cây, điều kiện môi trường, và mật độ rừng. Ví dụ, một nghiên cứu từ Nature cho biết tổng sản lượng sơ cấp toàn cầu (GPP - lượng CO2 được hấp thu qua quang hợp) của cây trên đất liền đạt khoảng 157 petagam carbon mỗi năm, tương đương với 576 petagam CO2 (1 petagam = 1 tỷ tấn). Điều này cho thấy cây cối trên toàn cầu hấp thu một lượng CO2 khổng lồ, nhưng con số cụ thể cho từng cây riêng lẻ rất khó xác định do sự khác biệt về loài và môi trường.
2. Hô hấp: Tiêu thụ O2 và thải CO2
Vào ban đêm, khi không có ánh sáng, cây ngừng quang hợp và chuyển sang hô hấp để tạo năng lượng. Trong quá trình này, cây sử dụng glucose và O2 để sản xuất năng lượng, đồng thời thải CO2. Phương trình hô hấp là:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + năng lượng
Theo nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Úc (ANU), cây thải khoảng 50% lượng CO2 đã hấp thu qua quang hợp thông qua hô hấp. Nghiên cứu này ước tính lượng CO2 thải ra từ hô hấp của cây trên toàn cầu cao hơn 30% so với dự đoán trước đây, đạt khoảng 10-11 lần lượng CO2 từ hoạt động con người. Điều này có nghĩa là cứ 10 kg CO2 hấp thu, cây có thể thải ra khoảng 5 kg CO2 qua hô hấp, chủ yếu vào ban đêm.
Về O2, trong quá trình hô hấp, cây tiêu thụ một lượng O2 tương đương với lượng CO2 thải ra (theo tỷ lệ mol 1:1). Do đó, nếu cây thải 5 kg CO2 (khoảng 113,6 mol), nó sẽ tiêu thụ khoảng 3,64 kg O2 (113,6 mol × 32 gam = 3.636 gam O2).
3. Lợi ích ròng: Cây có thực sự “huề vốn”?
Mặc dù cây thải CO2 và tiêu thụ O2 qua hô hấp, lợi ích ròng của cây đối với môi trường vẫn rất lớn. Dựa trên các số liệu:
- Một cây trung bình hấp thu 10 kg CO2 và giải phóng 7,27 kg O2 mỗi năm qua quang hợp.
- Qua hô hấp, cây thải khoảng 5 kg CO2 và tiêu thụ khoảng 3,64 kg O2.
- Lợi ích ròng: Cây hấp thu ròng 5 kg CO2 (10 kg - 5 kg) và giải phóng ròng 3,63 kg O2 (7,27 kg - U3,64 kg) mỗi năm.
Như vậy, cây không “huề vốn” mà vẫn đóng vai trò như một bể chứa carbon tự nhiên (carbon sink). Theo MIT Climate Portal, khoảng 1/3 lượng CO2 do con người thải ra được hấp thu bởi cây cối, đất và các hệ sinh thái trên cạn. Điều này cho thấy cây cối có tác động tích cực đáng kể trong việc giảm CO2 trong khí quyển.
4. Các yếu tố ảnh hưởng
Lượng CO2 hấp thu và O2 giải phóng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Loài cây: Cây C3 (như cây lúa, cây hoa) hấp thu CO2 hiệu quả hơn cây C4 (như ngô, cỏ) trong điều kiện CO2 cao. Theo Oklahoma State University, cây C3 có thể tăng năng suất 40-100% khi nồng độ CO2 tăng từ 400 ppm lên 800-1.000 ppm.
- Điều kiện môi trường: Nhiệt độ, ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp. Nhiệt độ cao làm tăng hô hấp, khiến cây thải nhiều CO2 hơn, như nghiên cứu từ ANU đã chỉ ra.
- Vị trí địa lý: Rừng nhiệt đới như Amazon hấp thu CO2 nhiều hơn rừng ôn đới, nhưng theo NASA, khả năng hấp thu CO2 của rừng Amazon đang giảm do biến đổi khí hậu và nạn phá rừng.
Cây cối, thông qua lá, hấp thu một lượng lớn CO2 và giải phóng O2, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm khí nhà kính. Mặc dù hô hấp ban đêm làm giảm một phần lợi ích, cây vẫn mang lại lợi ích ròng đáng kể, hấp thu khoảng 5 kg CO2 và giải phóng 3-4 kg O2 mỗi năm cho một cây trung bình. Trên quy mô toàn cầu, cây cối hấp thu khoảng 31% lượng CO2 do con người thải ra, theo nghiên cứu từ Oak Ridge National Laboratory. Việc trồng cây và bảo vệ rừng là giải pháp tự nhiên hiệu quả để giảm CO2, nhưng cần kết hợp với các biện pháp giảm phát thải để đạt mục tiêu trung hòa carbon.
Nguồn tham khảo
1. One Tree Planted: How Much CO2 Does A Tree Absorb? https://onetreeplanted.org/blogs/stories/how-much-co2-does-tree-absorb
