CHƯƠNG CHÍN. MỘT CẦU VỒNG NHIỀU KHẢ NĂNG SÁNG TẠO MÀU SẮC VÀ MỸ PHẨM

Mắt là phương tiện đầu tiên mà lý trí chúng ta sử dụng để đánh giá công trình vô hạn của Tự nhiên một cách trọn vẹn, đầy đủ.

– Leonardo da Vinci

Một chiều hè ấm áp. Andrew Parker và Louis Albert de Broglie đang dùng cơm ở tiệm Café des Deux Magots (Hai Khỉ Đầu Chó) ở trung tâm thành phố Pari. Tại tiệm cà phê nổi tiếng này, Jean-Paul Sartre và Simone de Beauvoir đã từng tranh luận sôi nổi về cách thực hiện một xã hội công bằng cho tất cả mọi người. Thú vị thay, Parker và de Broglie lại bàn chuyện cà chua.

Louis Albert de Broglie trồng 630 loại cà chua khác nhau dọc theo sông Loire gần lâu đài Bourdaisiere của ông. Ông cống hiến sự nghiệp của mình cho việc khám phá và phục hồi tính đa dạng thực vật. Andrew Parker là một nhà nghiên cứu khoa học ở Đại học Oxford và Viện Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Luân Đôn. Trong thời gian học tập và nghiên cứu, ông có nhiều khám phá về cách thức các loài sinh vật nhận biết màu sắc và phát triển khả năng nhìn của chúng. Phần lớn công việc mới đây nhất của Parker tập trung vào việc phát triển những phương pháp tạo màu sắc mà không sử dụng phẩm màu hóa học như cách làm chủ yếu hiện nay.

Bên bàn ăn, de Broglie và Parker thảo luận về việc cà chua, loại cây có thể tự hào là có hệ thống sinh học làm giảm phơi nhiễm tia tử ngoại tốt nhất. Cái gì? Cà chua có liên hệ gì đến việc phòng ngừa tia cực tím? Bạn có thể hỏi như thế. Để trả lời câu hỏi ấy, trước hết chúng ta hãy xem con người nhận biết ánh sáng như thế nào.

SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG

Ánh sáng trông thấy được do photon cấu thành. Đó là những gói bức xạ điện từ nhỏ di chuyển theo đường thẳng, phản xạ ở những vật thể rồi đi xuyên qua giác mạc có hình chỏm cầu trong suốt để vào bên trong mắt. Khi photon qua giác mạc và thủy tinh thể, tức là chúng di chuyển từ không khí vào một chất lỏng. Chất lỏng này chứa protein và có tính khúc xạ, khiến các photon đổi hướng rồi hội tụ ở võng mạc, chủ yếu là một lớp tế bào nhạy ánh sáng. Quá trình này được tăng cường bởi sự điều chỉnh đường kính con ngươi (đồng tử) để nhận lượng ánh sáng thích hợp. Một số cơ đặc biệt làm thay đổi hình dạng thủy tinh thể để điều chỉnh tiêu cự và cải thiện sự thích ứng thị giác. Trong khi đó, những cơ nằm bên ngoài mắt chuyển động tới lui một cách có phối hợp để giữ cho tiêu điểm không thay đổi. Photon va vào một phân tử võng mạc, một dạng biến đổi của vitamin A. Khi tiếp xúc với một photon, võng mạc phản ứng lại bằng cách khởi động một dòng thác sinh hóa phức tạp trong tế bào, để rồi tế bào tạo ra và chuyển một tín hiệu điện tới bộ não. Nơi đây, thông tin từ hàng triệu thụ thể ánh sáng được kết hợp lại để cung cấp chi tiết về màu sắc và độ tương phản sáng tối của vật thể. Các hình ảnh lộn ngược hiện trên hai võng mạc được bộ não kết hợp và đảo xuôi lại khiến hình ảnh sau cùng giống như vật thể trong thực tế.

Thủy tinh thể là một thấu kính tự nhiên. Thấu kính là một thành phần chính của kỹ thuật ánh sáng. Chúng phản xạ ánh sáng, khiến chùm tia sáng hội tụ hay phân kỳ. Thấu kính cơ học đầu tiên được phát minh ở Assyria khoảng 3.000 năm về trước. Tuy nhiên, cách đây hàng trăm triệu năm, nhiều động vật đã phát triển thấu kính. Bạch tuộc tạo ra thấu kính màng mỏng. Sao biển rắn (brittle star) phát triển thấu kính không biến dạng. Hai loại thấu kính kỳ diệu ấy cho thấy sự hiểu biết của chúng ta về quang học còn ít ỏi, cũng như một tiềm năng to lớn cho các ứng dụng thương mại.

Một số ứng dụng mới vào thị trường bằng con đường gây nhiều ngạc nhiên nhất. Ở Nhật Bản, chuồn chuồn là biểu hiện của sự sáng và niềm vui. Nó nhắc chúng ta nhớ lại chúng ta là ánh sáng và nếu muốn, chúng ta có thể phản chiếu ánh sáng ấy một cách mạnh mẽ. Khả năng tạo ra điện của chuồn chuồn bằng cách tập trung ánh sáng đã được sự quan tâm của những nhà nghiên cứu năng lượng tái tạo. Ngành năng lượng mặt trời tập trung (CSP) là một ngành công nghiệp mới xuất hiện nhưng đã thành chuẩn mực. Một nhà máy điện được phát triển và đầu tư bởi công ty Abengoa với trên 1.000 tấm gương bố trí trong sa mạc ở miền nam Tây Ban Nha để tập trung ánh mặt trời vào một chỗ ở một tháp trung tâm và đun sôi nước ở đó. Thật giống như cách làm của chuồn chuồn. Đến năm 2050, dự đoán quang năng thu hoạch được bằng công nghệ CSP sẽ giúp giảm phát thải 2,1 tỉ tấn CO 2 . Vốn đầu tư hàng năm vào ngành năng lượng này có thể vượt quá 100 tỉ đô la và tạo ra gần hai triệu việc làm.

TIA TỬ NGOẠI: ÁNH SÁNG MÀ CON NGƯỜI KHÔNG THẤY

Ánh sáng không phải lúc nào cũng mang màu sắc. Cũng có thứ ánh sáng mặt trời chúng ta không thấy gì cả. Ánh sáng có những bước sóng khác nhau. Tia cực tím hay tử ngoại (UV) được gọi như thế vì chúng có bước sóng ngắn hơn ánh sáng trông thấy được và tần số cao hơn thứ ánh sáng mà chúng ta thấy là “tím”. Mắt người không nhận biết được ánh sáng cực tím. Lợi ích tiềm tàng của tia UV đã được chứng minh đầy đủ bằng nhiều tư liệu. Nó có thể khống chế những bệnh ngoài da như bệnh vẩy nến. Nó kích thích việc sản sinh vitamin D, loại vitamin giúp cơ thể hấp thụ canxi để giữ độ cứng cáp của xương và giảm nguy cơ ung thư. Nó cung cấp một cơ chế khống chế bọ mạt trong thảm và đệm. Tia tử ngoại cũng có thể được sử dụng để kiểm soát vi khuẩn trong nước hồ bơi thay cho clo, thứ thuốc sát trùng được dùng khắp nơi (nhưng độc hại).

Tuy nhiên, việc phơi nhiễm UV quá nhiều cũng có những tác động tiêu cực. Nó có thể dẫn đến ung thư da, nhất là từ khi tầng ozon bảo vệ chúng ta bị những khí dẫn động như CFCs (nhóm chất chlorofluorocarbon ) làm hư hại. Như chúng ta đã biết từ bọ pháo thủ, không nhất thiết phải sử dụng những khí ấy. Chuyên viên tiếp thị làm quảng cáo cho những hệ thống bảo vệ người tiêu dùng trước nguy cơ phơi nhiễm quá nhiều tia tử ngoại. Trong số đó, có những hóa chất tổng hợp như oxybenzon, một hợp chất hấp thu ánh sáng cực tím nhưng hiện nay bị nghi là tác nhân gây ung thư khi phơi ra ánh sáng. Trong phòng thí nghiệm, oxybenzon có thể chỉ có phản ứng yếu, nhưng nếu được kích thích bằng ánh sáng, nó có thể làm hư hại mô sinh học. Kẽm và oxit titan (TiO 2 ) gồm những hạt vô cơ phản chiếu, tán xạ và hấp thu tia cực tím, được chào bán vì những đặc tính chống tia UV của chúng. Tuy nhiên, nghiên cứu mới đây ở Đại học California cho thấy cứ sau hai giờ phải xoa các kem chống nắng ấy lên da lần nữa thì mới giữ được tính hiệu dụng. Ngược lại, chúng giải phóng gốc tự do có thể gây nhiều hư hại cho tế bào da hơn việc phơi nhiễm UV.

Trong tự nhiên, nhiều loài đã thích ứng với sự phơi nhiễm lâu dài dưới tia cực tím và có khả năng trung hòa tác động của nó. Thật vậy, cây cối cần ánh sáng mặt trời để thực hiện quá trình quang hợp. Cây mọc rễ bám vào đất nên không thể di chuyển vào bóng mát để tránh ánh nắng chói chang. Nhiều loài vật cũng dễ bị tổn thương bởi sự phơi nhiễm UV lâu dài. Vì vậy, chúng phải có cách tự vệ. Những cơ chế mà chúng phát triển để chống lại các tác động tiêu cực của tia tử ngoại có thể giúp chúng ta phương tiện và sự hiểu biết, cũng như truyền cảm hứng cho chúng ta.

Hoa nhung tuyết, quốc hoa không chính thức của Thụy Sĩ, được học giả người Bỉ Jean Pol Vigneron nghiên cứu kỹ lưỡng. Nhung tuyết không phản chiếu mà hấp thu tia cực tím vào hàng ngàn sợi lông nhỏ tí ti, ngăn ngừa sự xâm nhập của tia này vào mô cây phá hủy những tế bào sống. Nhiều loài địa y và nấm mọc ở những vùng Bắc cực, Nam cực hay sa mạc, những nơi có cường độ UV hết sức cao. Do đó, chúng thường có sắc tố để hấp thu ánh sáng. Ví dụ, hợp chất mycosporine chống tia cực tím được chiết xuất từ loài nấm sống cộng sinh với loài vi tảo Collema cristatum trong hệ thống địa y. Nếu xoa tinh chất ấy lên da trước khi phơi nhiễm bức xạ, nó có thể ngăn ngừa sự phá hủy tế bào da của tia UV. Tất nhiên vài loại địa y có đặc tính bảo vệ tốt hơn những loại khác. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn vì nó dẫn đến một cách bảo vệ đơn giản, thay thế những ứng dụng tai hại và loại trừ sự lệ thuộc vào khoáng sản mà để khai thác và chế biến phải cần rất nhiều năng lượng.

Vài loại rau quả như táo và cà chua rất nhạy cảm với bức xạ cực tím nên phải tự bảo vệ mình. Chúng cung cấp một công thức sinh hóa bảo vệ tốt hơn oxit titan. Vỏ cà chua giàu chất lycopen, một carotenoit cùng nhóm với beta caroten. Lycopen có đặc tính chống oxit hóa mạnh mẽ và có khả năng phòng ngừa tia UV rất tốt. Dĩ nhiên, như theo hai đồng nghiệp đang bàn bạc ở tiệm Café des Deux Magots, vài loại cà chua tạo ra tấm chắn bảo vệ tốt hơn những loại khác.

QUÁ TRÌNH TIẾN HÓA CỦA MÀU SẮC VÀ SỰ CẢM THỤ

Các cơ chế quang học của thị giác bắt đầu phát triển khoảng 540 triệu năm về trước, trong thời kỳ có tên gọi là Bùng nổ Cambri. Đột nhiên – trong khoảng thời gian không tới một triệu năm, một thời đoạn ngắn xét về mặt tiến hóa – và không hiểu vì sao một sự phong phú và đa dạng sinh học phát triển cùng khắp. Các sinh vật bắt đầu có những phần cứng, vỏ và xương sống, hình dạng và màu sắc đủ loại. Khả năng nhận biết và phân biệt các hiện tượng chung quanh bằng mắt trở thành năng lực quan trọng nhất của quá trình tiến hóa. Sự nhìn thấy là một ưu thế sống còn cho cả thú dữ lẫn con mồi. Nhờ nó, chúng có thể tìm thấy thức ăn dễ dàng hơn, nhận ra thú dữ và xác định vị trí của bạn tình. Vài loài phát triển màu sắc rực rỡ và mẫu hình phức tạp để hòa lẫn vào môi trường chung quanh, báo trước về sức tự vệ của mình hay gây ấn tượng đối với bạn tình.

Những loài vật xuất hiện trong thời kỳ Bùng nổ Cambri – chim, loài hữu nhũ, loài bò sát, động vật thân mềm và những con bọ óng ánh tuyệt vời – tất cả đều có cách riêng để nhìn thấy cũng như để tạo màu sắc. Ếch tên độc dùng màu nổi bật để cho thú ăn thịt nghĩ là nó chẳng ngon chút nào. Rắn san hô có nọc phô trương những vòng màu rực rỡ nhằm loan báo là nó không dễ chơi đâu. Một loài rắn sữa màu trắng không độc và có thể bị ăn thịt dễ dàng đã lợi dụng tiếng tăm của rắn san hô bằng cách bắt chước màu sắc của loài rắn này. Một giống mực đổi màu chỉ trong một phần ngàn giây để thích ứng với hậu cảnh. Tắc kè hoa ngụy trang với những vạch và đốm màu để có thể rón rén đến gần con mồi của nó mà không bị phát hiện.

TS. Hopi Hoekstra, phó giáo sư dạy Khoa học tự nhiên ở Đại học Harvard, nghiên cứu cơ chế di truyền học có tác dụng ở một loài chuột nhỏ; loài vật này thích ứng với môi trường chung quanh, có màu cát nếu sống ở bãi biển và màu đen nếu sống trong nội địa. Cá vẹt có khả năng thay đổi hình dạng và giới tính từ cái sang đực. Trong đàn cá, con cái có rất ít màu sắc so với con đực đầu đàn. Nếu con đực bị ăn, con cái quan trọng nhất sẽ đổi giới tính − và mang màu sắc rực rỡ của con đực. Chim vẹt có khả năng thấy ánh sáng cực tím. Đối với chúng, các đồng loại có màu rực rỡ, mặc dù chúng ta thấy lông chúng chỉ có một màu.

Sắc tố là những chất màu hóa học tạo ra bởi các sinh vật; chúng có màu vì hấp thu từ nguồn ánh sáng một số bước sóng nhất định và phản chiếu một số khác. Không khi nào sắc tố có thể cho thêm bước sóng vào ánh sáng mà chỉ lấy ra thôi. Một con ếch màu xanh lục không phải vì nó có sắc tố cùng màu nhưng vì nó phản chiếu ánh sáng xanh lam qua những tế bào da chứa sắc tố vàng (xanh lam hòa lẫn với vàng thành xanh lục). Lông trắng của gấu tuyết hay lông mùa đông của chồn Bắc Cực thật sự là vô sắc. Ở những loài này, không có một sắc tố hấp thu hay một cấu trúc phản chiếu bước sóng nào cả. Do đó, ánh sáng (trắng) chiếu lên loài vật ấy không thay đổi, khiến chúng trông như có màu trắng.

Bọ cánh cứng Cyphochilus và nhiều loài bọ khác có lớp vỏ màu trắng tinh. Bọ Cyphochilus phát triển màu trắng tuyệt vời của nó trên những vẩy chỉ dày năm micromet, nhỏ hơn sợi tóc tới mười lần. Cơ cấu bề mặt ngẫu nhiên trên các vẩy của nó cùng lúc hấp thu và tán xạ mọi màu sắc. Những lớp phủ công nghiệp làm bằng khoáng chất, chẳng hạn như giấy chất lượng cao, chất dẻo và vài loại sơn phải dầy gấp đôi mới có thể trắng như thế. Theo mức độ trắng và sáng thì bọ Cyphochilus trắng hơn và sáng hơn sữa hay răng bình thường của người, cả hai đều có độ dày hơn nhiều.

Nhiều loài thú có được màu sắc từ những sắc tố mà chúng tạo ra trong quá trình chuyển hóa chất. Những loài khác thu nhận sắc tố từ thức ăn và phô bày nó qua lớp da của chúng. Thí dụ màu hồng cánh sen của cò quăm đỏ có nguồn gốc từ thức ăn thường ngày của nó là tôm cua và những con này lại tiêu thụ tảo đỏ. (Hãy tưởng tượng nếu con người có thể tạo ra màu chỉ bằng những gì họ ăn thôi!) Gần như mọi sắc xanh mà chúng ta thấy trong thế giới loài vật, kể cả màu xanh da trời của giống chuồn chuồn Enallagma civile, không được tạo nên bởi sắc tố xanh mà bởi ánh sáng xanh từ những cấu trúc nhỏ tí ti. Những cấu trúc này tán xạ ánh sáng và phản chiếu thành phần màu xanh của chúng. Cũng thế, vài loài tạo ra màu không bằng sắc tố, mà nhờ những vi cấu trúc trong lông mao, lông vũ, vẩy, cánh hoa hay những đặc trưng khác chỉ phản chiếu vài bước sóng của ánh sáng. Ở động vật, vật liệu tạo nên các cấu trúc ấy thường là keratin.

Lông vũ của chim thiên đường và chim ruồi có một vẻ óng ánh tuyệt vời, một ánh kim sáng ngời có lẽ gây nên hiệu ứng màu sắc ngoạn mục nhất. Những hiệu ứng về màu sắc của bọ hung Ai Cập và bọ cánh cứng rừng mưa đã được bắt chước để làm đồ trang sức hàng ngàn năm nay, nhưng chưa bao giờ có thể sản xuất trong công nghiệp. Vài loại lan tự làm tăng vẻ hấp dẫn bằng cách kết hợp và phân bố những đốm vàng, bạc trên cánh hoa thường khi được nhuộm màu hóa chất. Một hiệu ứng tương tự được tìm thấy ở hoa tím châu Phi. Suốt hàng triệu năm mò mẫm thử nghiệm, nhiều sinh vật đã hoàn thiện những phương pháp làm tăng tính hấp dẫn bằng cách tạo hiệu ứng màu kim loại, mặc dù chúng không dùng một kim loại nào. Những cấu trúc làm nền tảng cho việc tạo ra màu sắc ấy thay đổi từ loài này sang loài khác. Một loài vật tạo màu nổi bật mà Andrew Parker đã tìm thấy và mô tả là chuột biển ( Polychaeta aphroditidae ). Nó được bao phủ bởi những lông gai óng ánh và tạo hiệu ứng hết sức đẹp.

PHẨM MÀU VỚI TÍNH CÁCH LÀ HÀNG HÓA

Các phẩm màu đầu tiên được biết đến và được sử dụng là khoáng chất. Oxit sắt tự nhiên tạo ra một loạt màu sắc vẫn còn có thể thấy rõ ở những tranh hang động sau 20 thiên niên kỷ hay lâu hơn nữa. Ngay thời trung cổ, cuộc tìm kiếm những màu lâu bền đã thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất những hóa chất phức tạp và tạo ra lợi nhuận cao. Hai trong số những phẩm tổng hợp đầu tiên là trắng và xanh. Phẩm trắng được chế tạo bằng phản ứng giữa chì và dấm trong môi trường có khí CO 2 . Phẩm xanh được làm bằng canxi đồng silicat, chất có nguồn gốc từ thủy tinh tán vụn nhuộm màu một khoáng chất chứa đồng như malachit.

Trong thế giới thương mại hóa ngày nay, giống như thời kỳ tiền sử Cambri, màu sắc vẫn được dùng để thu hút sự chú ý. Tuy nhiên, trong hiện tại màu sắc rực rỡ cũng như kiểu mẫu độc đáo được trưng bày với hy vọng hấp dẫn người mua hơn là bạn tình. Việc tiếp thị, buôn bán và cả đến tiêu dùng những sản phẩm như sơn, mực, hàng vải, chất dẻo, mỹ phẩm và thực phẩm phải dựa vào màu sắc để nổi bật. Nhu cầu về phẩm màu rất lớn và ngày càng tăng thêm. Năm 2008, tổng số lượng tiêu thụ phẩm màu trên thế giới đạt tới gần tám triệu tấn, với doanh thu trên 17 tỉ đô la. Nghĩa là bình quân giá mỗi tấn màu hơn 2.000 đô la, gấp bốn lần giá xenluloza để làm giấy hay dầu cọ để sản xuất nhiên liệu sinh học. Trên quan điểm doanh nghiệp, phẩm màu là sản phẩm cao cấp với biên lợi nhuận chắc chắn.

Đáng ngạc nhiên là người ta sẵn sàng trang điểm bằng quần áo và mỹ phẩm nhưng không khi nào thắc mắc về các thành phần và phương pháp tạo nên những thứ đó. Hiện nay, các phẩm màu được sản xuất bằng cađimi, crom, coban, chì, thủy ngân, titan và kẽm. Nói ngắn gọn, việc ấy phụ thuộc vào hoạt động khai thác mỏ và chế biến quặng, rất khác với mô hình bền vững. Hơn nữa, việc áp dụng và sử dụng phẩm màu được quy định chặt chẽ từ khi nhiều chất có khả năng gây nguy hiểm cho sức khỏe. Nhưng không một tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại nào đòi hỏi những chất ấy phải có tính phân hủy sinh học. Cũng chưa có quy định nào về việc thải bỏ màu cũ và các thành phần oxit kim loại của chúng. Cùng với pin, có lẽ phẩm màu là nguyên nhân chính của tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở những bãi rác. Bởi vì các chúng được thiết kế để dùng bền, khó phai màu nên chúng không phân hủy và có thể tích tụ tới mức nguy hiểm. Khi phân tán bừa bãi vào môi trường, chúng thường gây ô nhiễm cho toàn bộ hệ sinh thái.

Màu sắc tuy đẹp nhưng lại là một “chuyện bẩn thỉu”. Trên quan điểm doanh nghiệp, màu trắng là màu được người tiêu dùng ưa chuộng nhất. Các chất tẩy trắng quang học như thuốc tẩy chứa clo và benzen là những tiêu chuẩn thị trường trong việc tẩy trắng vải, giấy và chất dẻo. Chúng thực sự tạo ra màu trắng tinh vì có đặc tính hấp thu ánh sáng rất mạnh. Bằng phản ứng oxit hóa, các chất tẩy trắng quang học biến đổi màu vàng nhạt thành một dạng màu mà mắt chúng ta cảm nhận là trắng và có ấn tượng về vẻ sạch sẽ. Sạch hay không, ấn tượng là cái mà chúng ta coi trọng. Tuy nhiên, các chất tẩy trắng quang học ấy bị nghi ngờ là những tác nhân gây dị ứng và rất độc. Mặc dù những phẩm màu và chất tẩy trắng quang học có lẽ là những gì tốt nhất mà chúng ta có được, nhưng có cách nào để kiểm soát chúng tốt hơn xã hội công nghiệp của chúng ta hay không? Hy vọng sẽ có ngày chúng ta hiểu rõ tác động của ánh sáng và màu sắc đối với quá trình tiến hóa trong quá khứ và chúng ta có khả năng áp dụng những giải pháp của tự nhiên để hình thành ngành công nghiệp tương lai.

Parker đã nhận dạng cái cấu trúc đơn giản tạo nên màu óng ánh của những loài như chim ruồi và bọ cánh cứng; ông cũng biết cách tạo ra màu óng ánh kim loại như tự nhiên đã đạt được hàng triệu năm trước. Ông tự đặt cho mình thách thức là lập công thức cho những màu óng ánh được ưa chuộng và có thể sản xuất trên quy mô thương mại, đồng thời mô phỏng cách thức sáng tạo màu sắc của tự nhiên. Ông khẳng định một cách đúng đắn rằng nếu có thể tạo ra các màu sắc rực rỡ và hấp dẫn ấy với những đặc tính vật lý và sinh hóa mà các loài sinh vật đã có tự bao giờ, thì đó không chỉ là một bước đột phá. Đó còn là một thông điệp marketing có sức thuyết phục và tạo ấn tượng tốt trong một bộ phận ngày càng lớn hơn của những nhà sản xuất và người tiêu dùng đang tìm kiếm những khả năng không độc hại và không gây ô nhiễm. Mục tiêu của ông là thành lập một cơ sở nghiên cứu công nghệ cho những đổi mới có thể áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Kỹ thuật photon có thể sắp đem lại những kết quả trong việc tạo màu sắc không cađimi, chì hay crom!

Kỹ thuật chế tạo có lẽ sẽ đơn giản như trong ngành thủy tinh. Nếu kế hoạch tỏ ra thành công thì sẽ có rất nhiều khả năng. Các thử nghiệm đầu tiên đã có tính thuyết phục. Ứng dụng đầu tiên dành cho ngành mỹ phẩm, một lĩnh vực đặc biệt quan tâm đến việc tạo ra màu sắc khác với những gì đang được cung cấp ở thị trường hiện nay. Vì mỹ phẩm không chỉ làm đẹp mà còn chăm sóc da nên công trình của Parker có nhiều khía cạnh. Những công ty cố gắng tự cải thiện với một góc “tươi tắn và tự nhiên” trong chiến lược marketing của họ sẽ quan tâm đến cách tiếp cận sáng tạo ấy. Nỗ lực nghiên cứu của Parker rất có thể là một cái mốc trong phát triển công nghiệp và một mặt bằng cho những ngành công nghiệp mới thật sự hài hòa với hệ sinh thái. Chỉ còn thách thức duy nhất là tổ chức việc cung cấp.

Ngoài các mỹ phẩm ra, còn có những ứng dụng khác như lớp phủ trên bề mặt đồ dùng thủy tinh và pha lê không dựa vào chì như thông thường. Có thể tạo một mẫu trang trí mới nếu khéo léo lồng một miếng thủy tinh chứa một vi cấu trúc thích hợp vào tượng một con thú bằng pha lê. Nó sẽ phát ra những ánh chớp màu ngoạn mục hơn lăng kính thủy tinh rất nhiều. Hiệu ứng thị giác mà nó tạo ra không những giống hiệu ứng của con vật thật mà còn dựa vào một mẹo đồng nhất với mẹo của con vật ấy nữa.

CHẤT THẢI CỦA NGÀNH NÀY, NGUYÊN LIỆU CỦA NGÀNH KHÁC

Buổi trò chuyện bên bàn ăn ở tiệm Café des Deux Magots rất sôi nổi. De Broglie nhận xét về khối lượng chất thải sinh học lớn không thể tưởng tượng trong công nghiệp chế biến cà chua và lưu ý: Toàn bộ chất thải đó có thể trở thành nguyên liệu để sản xuất mỹ phẩm và chất chống nắng.

Vị trí nhà máy chế biến cà chua được lựa chọn cẩn thận nhằm giảm thiểu khoảng cách từ đó tới nông trại, để khi cà mới hái vừa được vận chuyển đến, người ta có thể làm bột nhão cà chua ngay. Unilever, công ty chế biến cà chua lớn nhất thế giới, đạt mức trung bình 1,65 triệu tấn mỗi năm. Với khối lượng đó, nhà máy của Unilever tạo ra một dòng thải lớn gồm tất cả những gì không được chế biến và đóng gói. Hàng năm, nó thải ra tới 30.000 tấn vỏ cà chua. Nếu như Unilever có thêm hoạt động sản xuất thuốc chống nắng với hoạt chất lycopen lấy từ vỏ cà chua thì chất chống tia tử ngoại dựa vào titan sẽ xuống giá ngay và trở thành lỗi thời. Vỏ cà chua là một nguyên liệu tái tạo miễn phí; hơn nữa, nếu sử dụng nó, nhà máy sản xuất bột nhão cà chua sẽ tiết kiệm được chi phí loại bỏ chất thải.

So với cà phê, đúng là lượng chất thải từ cà chua rất ít. Tuy vậy, phải dùng đến hàng ngàn mét khối nước để đẩy bã cà qua hệ thống xử lý nước thải. Và khoảng ba phần trăm lượng chất thải rắn còn lại trở thành rác. Nó bị bỏ qua vì những nhà quản lý dây chuyền cung cấp và chính sách doanh nghiệp đều tập trung vào mối lợi ngắn hạn, không tìm kiếm giá trị nào từ chất thải. Nhưng đối với chúng ta, số phần trăm nhỏ ấy thật đáng chú ý. Trong doanh nghiệp có thành ngữ: một penny tiết kiệm được ở mỗi sản phẩm là một triệu nhiều hơn ở tổng số. Tuy nhiên, logic ấy không được áp dụng chừng nào một đầu ra còn bị xem là chất thải. Chính vì vậy mà các hệ sinh thái là nguồn cảm hứng thật sự vì thế giới tự nhiên tìm thấy giá trị ở “chất thải”.

Điều mà các hệ thống tự nhiên dạy chúng ta là không thể đạt tới hiệu quả nguyên liệu chỉ bằng một quá trình duy nhất. Lúc nào cũng có nhiều nhiệm vụ phải hoàn thành, như trường hợp vỏ cà chua minh họa xuất sắc. Vỏ cà tách ra khỏi dòng chất thải không những là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất những chất chống oxy hóa và tia tử ngoại, mà còn để tạo màu đỏ thực phẩm tự nhiên và an toàn cho nhiều sản phẩm đông lạnh từ cá hồi đóng gói, dâu tây cho đến kem. Do đó, nếu cà chua là ngành kinh doanh cốt lõi thì những công ty con trong các lĩnh vực sức khỏe (chống UV), chăm sóc thân thể (mỹ phẩm), đánh bắt cá (thực phẩm có chất đạm) và kem (đồ ăn tráng miệng) sẽ bổ sung cho nó trong một mô hình thác nhiều tầng. Các oxit sắt và phẩm màu nhân tạo có nguồn gốc từ dầu lửa và khoáng sản kim loại chỉ cung cấp một sản phẩm và một dòng thải vô trách nhiệm. Lycopen là một phần của nhóm nguyên vật liệu hữu dụng có thể được tách ra khỏi dòng thải sinh học. Son đỏ làm bằng vỏ cà chua có lẽ sẽ có một nét đặc sắc riêng. Thật vậy, nếu phụ nữ biết những chất nào được sử dụng để làm son hiện nay, thì sẽ không thể cưỡng lại được loại son từ vỏ cà chua.

Một kế hoạch kinh doanh tích cực sẽ bao gồm các việc sau: phát triển những công nghệ chiết xuất và chế biến lycopen; biết rõ tiềm năng chiết xuất lycopen từ vỏ cà; đánh giá khối lượng và giá sản phẩm chống UV được tiêu thụ ở thị trường; và xác định khối lượng và giá phẩm đỏ mà ngành công nghiệp thực phẩm sẽ mua. Một nhà máy sản xuất lycopen từ vỏ cà chua xây dựng gần nhà máy chế biến cà có thể bán lycopen với giá cạnh tranh cho ngành sản xuất màu an toàn thực phẩm và thuốc chống tia cực tím. Chuyển đổi trong việc quản lý chất thải nhằm thúc đẩy đổi mới sẽ tạo nhiều việc làm ở địa phương, cung cấp sản phẩm chất lượng cao với giá hạ, thay thế những hoạt động doanh nghiệp không bền vững và giúp bảo đảm sức khỏe, giảm phơi nhiễm nguy hại. Một mô hình kinh doanh vừa thân thiện với môi trường vừa bảo đảm về mặt tài chính như thế có thể thành công trên nhiều phương diện.

Phân tích chi phí cho thấy nếu chỉ chiết xuất lycopen thôi từ trái cà chua thì sẽ rất tốn kém. Kết quả ấy đúng nếu như chúng ta bỏ phí phần cà còn lại, mặc dù chính điều vô lý này đã được “hợp lý hóa” bởi ngành công nghiệp hiện nay. Với một phân tích kinh tế trong phạm vi hẹp như trên, phẩm màu và chất phòng ngừa UV sản xuất từ trái cà chua theo đề nghị của Parker không khi nào có thể cạnh tranh được với oxit titan trong nước thơm chống nắng. Nhưng nếu nguyên liệu cho cả hai là vỏ cà chua thì đó là kinh doanh. Tạo ra hai sản phẩm (chất chống tia tử ngoại và phẩm màu) có giá trị gia tăng từ một dòng thải là một việc tốt hơn nhiều. Logic ấy không được giảng dạy trong các trường đại học kinh tế giỏi nhất thế giới, những nơi mà chiến lược kinh doanh - năng lực cốt lõi được bênh vực bởi một phân tích dòng tiền không xét hết mọi khía cạnh. Dòng thu nhập kép từ nguyên vật liệu miễn phí dẫn đến một dòng tiền tổng hợp lớn mà riêng việc chế biến cà chua chẳng khi nào đạt tới được.

Ngoài vỏ cà ra, mô hình kinh doanh tích cực còn có thể sử dụng cả hạt thải ra từ quá trình chế biến cà chua. Hạt cà từ những máy chế biến bột nhão với khối lượng lớn thường bị vứt vào bãi rác hoặc bán rẻ cho người chăn nuôi bò. Giá trị dinh dưỡng của hạt cà rất thấp đối với bò − nó chỉ là một chất độn, chớ không phải là thức ăn gia súc. Tuy nhiên, hạt cà lại chứa nhiều chất vi lượng hỗ trợ sức khỏe và những axit béo không bão hòa làm da mềm mại. Như vậy, nếu nguyên vật liệu được sử dụng phù hợp hơn với thị trường, hạt cà chua sẽ được chế biến thành những sản phẩm dưỡng da hay thức ăn bổ dưỡng cho chúng ta.

Nhu cầu thế giới về những sản phẩm chế biến từ cà chua − cà nấu chín, lát mỏng và thái hạt lựu, đóng hộp, cho vào chai, với đủ mọi mùi vị quốc tế – cũng có thể đáp ứng nhu cầu về thuốc chống nắng, mỹ phẩm và phẩm màu bằng cách sử dụng vỏ và hạt cà chua. Việc lưu chuyển nguyên vật liệu như thế đem lại nhiều cơ hội độc đáo để phát triển những thị trường đầy hứa hẹn, sáng tạo những ứng dụng thành công và đạt tới những nhà máy chạy hết công suất. Nếu những cơ sở sản xuất các hàng tiêu dùng nói trên được đặt gần trung tâm chế biến cà chua ban đầu thì chi phí vận chuyển sẽ rất nhỏ. Cụm công nghiệp này sẽ đóng góp vào dòng tiền mặt, giảm chi phí và tạo công ăn việc làm.

NHÀ MÁY LỌC SINH HỌC TƯƠNG LAI

Cách thức đưa dòng chất thải trở lại dòng dinh dưỡng làm rõ những nét đại cương của một nhà máy lọc sinh học. Ý tưởng về nhà máy lọc sinh học được phát triển đầu tiên bởi GS.TS Carl-Göran Hedén, thành viên Câu lạc bộ Rome và Hàn lâm viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển. Ý tưởng ấy dẫn đến khả năng sản xuất nhiều hơn với những gì đã được thu hoạch hay chế biến. Với dự kiến về một quá trình lưu chuyển chất dinh dưỡng và nguyên vật liệu, ông phát minh một thiết bị để biểu diễn việc chế biến tất cả các hóa chất và chất xúc tác trong một chu trình khép kín. Linhin, hemi-xenluloza, xenluloza, lipit và tinh dầu đều được tách ra từ một gốc duy nhất. Thu nhập tăng gấp ba chỉ nhờ việc loại trừ chất thải.

Trong trường hợp cà chua, chúng ta có thể tính số việc làm được tạo ra bằng cách thực hiện ý tưởng nhà máy lọc sinh học. Số việc làm thực có thể lớn hơn dự kiến. Theo báo cáo của Tổ chức Lương Nông Liên Hợp Quốc, diện tích canh tác cà chua trên toàn thế giới là chín triệu mẫu Anh. Lượng thu hoạch toàn cầu là gần 100 triệu tấn. Riêng Hoa Kỳ sản xuất 10 triệu tấn. Xem xét về mặt doanh nghiệp, chúng ta có thể nói là thế giới bỏ phí hai triệu tấn nguyên liệu cho việc sản xuất chất phụ gia, phẩm màu và tinh dầu. Con số ấn tượng ấy cho phép chúng ta nhận thức rằng phẩm màu và chất chống tia cực tím dựa trên kim loại có thể được thay thế mà không ảnh hưởng đến Trái Đất và cũng không cạnh tranh với việc sản xuất thực phẩm như trường hợp trồng bắp để sản xuất nhiên liệu hay chất dẻo. Trái Đất đã sản xuất mọi thứ cần thiết; chúng ta chỉ cần sử dụng những gì có được.

Hiện nay, trung bình mỗi tấn phẩm màu giá 2.000 đô la. Màu tự nhiên từ vỏ cà chua có thể chỉ có giá xấp xỉ 1.000 đô la mỗi tấn, vì nguồn nguyên liệu hoặc là miễn phí hoặc chỉ tốn chi phí vận chuyển ở địa phương. Nguyên liệu rẻ cho phép sản xuất phẩm màu với chi phí cơ bản thấp. Cơ hội kinh doanh mới này có thể làm giảm bớt chi phí tới khoảng hai tỉ đô la. Đó là giá trị của những gì bị lãng phí hiện nay: vỏ cà chua bị vứt bỏ vào bãi rác, cho gia súc nhai ngấu nghiến nhưng không tiêu hóa và để mặc khí metan phát sinh trong quá trình phân hủy. Ở Brazil (nơi Unilever đang có nhà máy chế biến mới nhất), công nhân sống thoải mái với mức thu nhập 10.000 đô la mỗi năm. Chúng ta có thể khẳng định rằng với doanh thu hai tỉ đô la trong một nước như Brazil sẽ tạo ra 100.000 việc làm.

Những con số ấy đã gây ra một cuộc tranh luận rộng rãi. Trước khi bắt đầu đánh giá ước lượng, chúng ta cần nhớ lại các động lực thị trường. Nếu cái gì giá đắt thì tuy được ưa chuộng, nhu cầu vẫn thấp. Khi giá giảm, nhu cầu sẽ tăng lên. Những nghiên cứu về tính đàn hồi giá cho thấy việc hạ giá những sản phẩm được yêu chuộng sẽ khiến nhu cầu tăng quá mức cân xứng. Nếu như các sản phẩm sinh hóa có nguồn gốc cà chua có thể mua được với giá bằng nửa giá thông thường hiện nay thì chúng sẽ rẻ hơn những hàng đang khống chế thị trường và kích thích nhu cầu tăng lên. Nơi nào việc thay thế những lựa chọn không bền vững là một phần của sự cải tiến, thì nhu cầu tổng thể cũng sẽ tăng. Bã táo ép (xác táo sau khi ép lấy nước) và bã nho (vỏ và hạt nho từ việc ép nho) là hai thí dụ điển hình của những nguồn nguyên liệu phong phú khác có thể được sử dụng theo cách tương tự.

Trên toàn thế giới, hai triệu tấn chất thải từ việc chế biến cà chua chỉ tương ứng với 12% lượng chất thải từ cà phê. Nhưng dòng thải ấy có thể cung ứng mọi thứ phẩm màu cần thiết cho các hãng sản xuất son môi. Phẩm màu từ chất thải cà chua sẽ giúp phòng ngừa tia tử ngoại một cách chắc chắn, tự nhiên, tốt hơn và với giá rẻ hơn. Chúng đồng thời giúp phụ nữ tăng thêm vẻ đẹp. Nhưng son môi làm bằng vỏ cà chua không có mùi vị của cà! Đó là nền tảng của nền kinh tế mới đang xuất hiện nơi chân trời. Mặc dù nó không chỉ còn là một ý tưởng, bạn hãy mường tượng xem điều gì sẽ xảy ra nếu mọi sản phẩm đều tuân theo logic của nó. Thêm một lần nữa, Nền Kinh tế Xanh Lam của chúng ta hoạt động với những gì chúng ta có, đáp ứng những nhu cầu cơ bản, đạt tới một sự bền vững lớn hơn mọi dự kiến chúng ta có từ trước tới nay. Nó cũng tạo ra việc làm và xây dựng vốn xã hội, đồng thời cạnh tranh thắng lợi ở thị trường.

Như chúng ta có thể mường tượng, hai người đang dùng cơm chiều ở tiệm Les Deux Magots có nhiều điều để thảo luận – có lẽ đó là một cuộc trò chuyện nhiều kết quả nhất. Nếu Heinz và Unilever − hai hãng chế biến cà chua khổng lồ của thế giới – bỏ lỡ các cơ hội ấy, thì sẽ xuất hiện những mối hợp tác doanh nghiệp tích cực đưa khoa học và dòng thu nhập lên một mức độ cao hơn: lợi ích từ việc đáp ứng những nhu cầu cơ bản của mọi người − kể cả việc sinh sống trên một hành tinh xanh khỏe mạnh.

CHƯƠNG MƯỜI. DỰ KIẾN NHỮNG LỰA CHỌN NĂNG LƯỢNG MỚI

Nếu không đổi hướng đi, thì cuối cùng có thể bạn sẽ đến nơi mà bạn nhắm đến.

– Tục ngữ Trung Hoa

Các học sinh lớp bốn ở Yokohama (Nhật Bản) rất phấn khởi: mỗi em được một trái chuối thơm ngon và được phép ăn trong giờ học. Cô giáo cũng cho mỗi em một quả trứng luộc. Các em được hướng dẫn cắt nhỏ vỏ chuối bằng kéo, tán vỏ trứng thành bột rồi trộn hai thứ lại và cho một ít nước vào. Kế đó, hai đầu dò của một volt kế được cắm vào bột nhão tạo ra như thế. Mọi học sinh đều reo lên và vỗ tay nồng nhiệt: cái volt kế chỉ một dòng điện!

Phản ứng ở Nhật không khác gì ở Curitiba (Brazil) hay Stellenbosch (Nam Phi): người lớn ngạc nhiên còn trẻ em thì hào hứng. Chúng ta chỉ quen với những thiết bị năng lượng hiện đại như máy tạo hơi nước, nhà máy điện hạt nhân, nhà máy nhiệt điện than, nhà máy thủy điện và pin mặt trời. Nhưng các thiết bị ấy đều mới có trên Trái Đất. Trong khoảng thời gian kéo dài bốn tỉ năm trước đây, không ai dựa vào bất cứ một điều kỳ diệu nào của kỹ thuật con người. Một kết quả của sự tài tình đó là chúng ta phải đấu tranh chống biến đổi khí hậu do thải quá nhiều CO 2 và đối mặt với phí tổn xã hội lâu dài của việc tồn trữ và khống chế chất thải hạt nhân.

Trong khi nhận điện từ mạng lưới, chúng ta không ý thức rằng tim người chỉ cần 0,2 volt kết hợp từ những điện tích 70 milivolt để điều tiết sự lưu thông của 250 galong (1.125 lít) máu mỗi ngày qua cả bốn ngăn tim. Nguồn cung cấp điện của nó không gì khác hơn là những hợp chất sinh hóa của kali, natri và canxi. Hoàn toàn không có pin và dây dẫn điện. Cũng không cần đến một kim loại độc hại nào. Thật vậy, nhờ chế độ ăn uống chọn lọc được phát triển qua hàng ngàn năm, chúng ta hấp thụ một hỗn hợp phân tử không ngừng tạo ra những hợp chất sinh hóa để giúp tim, não và thần kinh hệ của chúng ta hoạt động mà không cần bảo quản – hoạt động đều đặn trong hàng chục năm hay lâu hơn nữa. Không một nhà máy điện nào cung cấp năng lượng một cách chắc chắn như các phản ứng sinh hóa diễn ra trong cơ thể chúng ta.

Amory Lovins, một sáng lập viên của viện Rocky Mountain Institute, là một trong những người có tư duy sáng tạo nhất về năng lượng. Ông thường chỉ ra rằng hệ thống sản xuất năng lượng tập trung của chúng ta, bao gồm những nhà máy điện khổng lồ với vô số dây và cáp dẫn điện tới mọi nhà như những xúc tu bạch tuộc, không phải là hệ thống lý tưởng để đạt tới việc cung cấp điện bền vững. Nếu chúng ta dành thì giờ quan sát cách thức những hệ thống tự nhiên đã bảo đảm việc cung cấp năng lượng liên tục trong hàng ngàn năm, thì chúng ta sẽ thấy rõ không một máy phát điện chủ yếu nào trên thị trường hiện nay áp dụng các nguyên lý ấy. Trên thực tế, những tổn hại không chủ ý gây ra bởi hệ thống năng lượng của chúng ta đang đe dọa phá hủy các hệ thống hỗ trợ đời sống mà chúng ta phụ thuộc vào.

Ngày nay, các phương tiện cung cấp năng lượng đang làm nghiêng cán cân về phía khó khăn. Việc phát thải quá nhiều ba thứ khí nhà kính − carbon dioxit (CO 2 ), metan (CH 4 ) và oxit nitơ (N 2 O) − đã có tác động lan tràn trên lớp không khí mỏng bao quanh hành tinh của chúng ta. Bầu không khí dễ bị tổn thương bao bọc Trái Đất là kết quả của sự tương tác giữa nó và lớp phủ thực vật trong hàng triệu năm. Vì chỉ còn ít hơn 30% diện tích rừng ban đầu, nếu chúng ta không bắt đầu tái trồng rừng trên diện rộng ở khắp các vùng khí hậu, thì nền tảng duy trì bầu không khí sẽ bị lung lay tới mức không thể cứu vãn được nữa. Nguyên nhân đã rõ ràng. Carbon dioxit chủ yếu phát sinh từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, khí metan từ chất thải động vật, còn ôxít nitơ thì từ phân đạm dùng để bón cây nông nghiệp. Chúng ta đã tạo ra một hệ thống giống hệt một tàu chở dầu khổng lồ được điều khiển tự động. Nó rất khó ngừng lại, cần nhiều thời gian để đổi hướng đi và không có người quyết định mau lẹ để tránh va chạm.

Chúng ta chỉ nghiêm túc trong việc sử dụng năng lượng hiệu quả sau cuộc khủng hoảng dầu lửa lần đầu năm 1974. Câu lạc bộ Rome đã cảnh báo về cái vòng lẩn quẩn của bùng nổ dân số, tăng sản lượng công nghiệp cùng với nhu cầu năng lượng, và ô nhiễm môi trường thái quá. Tuy nhiên, gần như mọi khả năng thay thế hiện nay đều có những khuyết điểm lớn. Không khả năng nào mô phỏng cách giải quyết vấn đề năng lượng của các hệ thống tự nhiên qua hàng triệu năm. Tệ hơn nữa, đa số những lựa chọn ấy không có ý nghĩa về mặt kinh tế. Rốt cuộc rồi chúng ta phải tiến xa hơn sự lựa chọn tạm thời những nguồn năng lượng hạt nhân, mặt trời và gió, cũng như khí hydro; chúng ta phải tiếp nhận những giải pháp thành công của các hệ sinh thái không ngừng tái tạo, lọc sạch nước và khí trời.

Những quốc gia chọn điện nguyên tử làm nguồn năng lượng hỗ trợ thường không hỏi ý kiến người dân, khiến họ phải tự bảo hiểm rủi ro cho mình. Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân nên hỏi các hãng bảo hiểm dẫn đầu trên thế giới xem họ có sẵn sàng bảo hiểm rủi ro mà không cần bảo đảm từ nguồn thuế hay không. Họ sẽ thấy là không một công ty bảo hiểm nào muốn lập hợp đồng bảo hiểm cho một cơ sở sản xuất điện nguyên tử, ngoại trừ khi chính phủ đồng ý chấp nhận rủi ro hoàn toàn và mãi mãi! Điều ấy không tạo ra giá trị cũng như việc làm.

XEM XÉT LẠI CHÍNH SÁCH NĂNG LƯỢNG ĐIỀU TIẾT NHU CẦU

Trong tự nhiên, đa số các loài tự đáp ứng nhu cầu cơ bản bằng những nguồn chúng có được. Chúng ta có thể mô phỏng thực tế ấy như thế nào trong việc sản xuất và tiêu dùng năng lượng? Nếu chúng ta xem xét cách thức các hệ thống tự nhiên tạo ra năng lượng một cách hiệu quả qua hàng triệu năm, có lẽ chúng ta sẽ khám phá những phương pháp cắt giảm nhu cầu theo hệ số 10 hay thậm chí 20, đồng thời tạo cơ hội tiếp cận cho nhiều người hơn. Từ đó nảy sinh ý tưởng về một hệ thống tiêu dùng đòi hỏi rất ít năng lượng từ bên ngoài, giảm đáng kể nhu cầu khoáng sản và sự ô nhiễm do khí nhà kính gây ra. Mô hình kinh doanh mới mà chúng tôi dự kiến sẽ thực sự xóa bỏ vài tổn hại không chủ ý mà tới nay người ta đã im lặng chịu đựng. Đây là phương pháp mới để điều tiết bên cầu: can thiệp phía bên cung. Nếu chúng ta sử dụng tốt hơn những gì hiện có, nếu chúng ta tái trang bị nhằm đạt hiệu quả cao hơn, nếu chúng ta biết cách sản xuất bền vững, thì đó có nghĩa là chúng ta đã hiểu các định luật vật lý. Cuối cùng, chúng ta sẽ có được cách sử dụng vật chất tốt nhất. Thay thế cái gì bằng không gì cả và tái sử dụng chất thải như một nguyên liệu có nghĩa là chúng ta cần ít hơn nhưng sản xuất nhiều hơn.

Qua thời gian, mọi loài đều thích ứng nhằm phát triển và bảo tồn năng lượng mà chúng cần để sưởi, làm mát, vận chuyển hay biến đổi. Cá heo xám (bottlenose dolphin) và cá voi biết cách làm giảm sức cản, cá thu vây xanh có khả năng bảo tồn nhiệt. Cá bò hòm (boxfish) đã truyền cảm hứng cho ngành thiết kế ô tô với tính hiệu quả ưu việt của nó. Chất chống đông tự nhiên được tạo ra bởi mọt bột vàng; bào ngư làm đồ gốm trong nước lạnh. Chúng ta còn có thể kể thêm ánh sáng lạnh của cá mực, chất kích thích ngủ đông của gấu Bắc cực, năng lượng ở thể rắn do địa y [1] sản xuất, khả năng trượt không ma sát của thằn lằn cát A-Rập, kỹ năng thu thập nước của bọ sa mạc và hệ thống điều hòa nhiệt độ được hoàn thiện bởi loài mối. Mỗi sự thích ứng đều chứng minh các loài sinh vật có khả năng phát triển những cách thức đạt hiệu quả năng lượng tối đa. Khi các đóng góp của chúng được kết hợp chặt chẽ trong những hệ sinh thái lưu chuyển dưỡng chất và năng lượng, thì chúng ta không thể không thán phục sự hài hòa và tính chính xác của chúng. Năng lượng chẳng bao giờ là một mục đích tự thân nhưng là phương tiện để đạt mục đích. Gần như năng lượng lúc nào cũng mang lại thực phẩm và nước, tạo ra chỗ ở, làm dễ dàng việc đi lại (để tìm thực phẩm hay bạn tình) và hỗ trợ sức khỏe. Các hệ sinh thái sản xuất năng lượng hiệu quả hơn những phương pháp của chúng ta rất nhiều. Tự nhiên dạy chúng ta biết rằng việc thay thế “cái gì đó” bằng “không gì cả” có thể mang lại những giải pháp bất ngờ mà chúng ta cần để đạt tới sự bền vững và sáng lập những ngành công nghiệp của tương lai.

Ý tưởng như thế này: thay thế cái gì bằng không gì cả hay bằng cái gì rất nhỏ và hoàn toàn khác cái được thay thế. Đây là một cách làm khác về cơ bản để giải quyết các vấn đề năng lượng của chúng ta. Nó cũng nhấn mạnh sự cần thiết phải thay đổi mô hình kinh doanh để giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu lửa và khoáng chất, những thứ được chế biến bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch nhiều hơn nữa.

Bạn hãy nhớ lại miếng đắp màng mỏng CoroPatch của Reynolds; nó theo dõi liên tục nhiệt độ, nhịp tim, lượng đường trong máu và chức năng của tim mà không cần dây điện hay pin. Nó giúp tiết kiệm tiền bạc và cung cấp dữ liệu theo thời gian thực. Thay vì máy điều hòa nhịp tim, cũng có thể sử dụng công nghệ đó để hướng dòng điện từ mô lành mạnh tới mô bị hư hại. Cuối cùng, có lẽ nhờ nó mà chúng ta sẽ đạt tới mức có thể loại bỏ mọi thứ pin và dây dẫn điện, một sự tiết kiệm nguyên vật liệu và năng lượng lớn lao. Hàng tỉ cục pin nhỏ dựa vào những kim loại hiệu suất cao được sản xuất để rồi cuối cùng bị thải bỏ; những kim loại ấy sẽ không còn để khai thác lâu hơn nữa.

Bạn hãy nhớ lại kỹ thuật nano tơ của Fritz Vollrath. Ở những nơi mà polyme nhân tạo (chất dẻo) đã thay thế kim loại trong suốt 50 năm qua, nó làm tăng nhu cầu dầu lửa, nguyên liệu cho chất dẻo ấy. Đây lại là cơ hội để sử dụng công nghệ đã được đánh giá, thử nghiệm và phát triển; công nghệ phản ánh những phương pháp của tự nhiên cũng như kinh nghiệm và sự hiểu biết của nhà nông trong 40 thế kỷ. Với việc thay thế titan bằng tơ, nhu cầu thép và kim loại hiệu suất cao sẽ giảm một cách ấn tượng. Lượng tiêu dùng khoáng sản và năng lượng cũng sẽ giảm đáng kể. Việc nghiên cứu vi khuẩn tạo chelate có thể đáp ứng nhu cầu kim loại bằng cách thu hồi nó từ vi khuẩn đã chết. Thay vì sử dụng xưởng luyện kim hoạt động ở nhiệt độ cao, việc thu hồi kim loại bằng cách tạo chelate có thể được thực hiện ở nhiệt độ của môi trường chung quanh, do đó ít cần năng lượng.

Hãy nhớ lại đổi mới của Bruce Roser, áp dụng quá trình tự nhiên để ổn định những dược phẩm dễ bị nhiệt độ phá hủy. Không cần làm lạnh vắc-xin nữa, chúng ta có thể tiết kiệm 300 triệu đô la chi phí cung cấp dịch vụ y tế ở các nước đang phát triển. Một danh sách những công nghệ “thay thế cái gì đó bằng không gì cả”, nếu được thực hiện trong những hệ thống cung cấp dịch vụ y tế và sản xuất thực phẩm của chúng ta, sẽ làm giảm mức tiêu thụ năng lượng hơn nữa. Lượng năng lượng tiết kiệm được sẽ rất to lớn, không những nhờ bảo tồn, mà còn nhờ tái sử dụng nguyên vật liệu.

Hãy nhớ lại công nghệ xoáy nước của Curt Hallberg. Nguồn năng lượng lớn nhất và đáng tin cậy nhất của Trái Đất có nguồn gốc từ trọng lực. Chúng ta không thể bỏ lỡ những cơ hội mà một lực mang lại cho chúng ta suốt 24 giờ trong ngày, chứ không chỉ khi trời sáng. Vì vậy, gần như mọi sinh vật đều thích ứng với cái lực có thể dự đoán ấy và sử dụng nó để đáp ứng tốt nhất nhu cầu của chúng. Một xoáy nước được tạo ra một cách chắc chắn bởi trọng lực và có khả năng cung cấp nước uống chỉ với một lượng năng lượng tối thiểu. Nếu được sử dụng để diệt khuẩn và khử khí hòa tan trong nước, sức xoay tròn của xoáy nước có thể thay thế các chất diệt khuẩn và giảm mức tiêu dùng năng lượng.

KHÁM PHÁ NHỮNG KHẢ NĂNG MỚI VỀ NĂNG LƯỢNG

Lạ làm sao, những gì chúng ta mô tả là phát minh thật ra đã được các hệ sinh thái của Trái Đất đầy sức sống của chúng ta tạo ra hàng vạn kỷ năm về trước. Khi Thomas Edison sáng chế bóng đèn, ban đầu ông dùng dây tóc làm bằng tre, một vật liệu giàu chất sắt tự nhiên. Một trăm năm sau, bóng đèn đầu tiên ấy vẫn còn có thể thắp sáng. Tuy nhiên, trái với nhận thức thông thường, Edision không phát minh ra điện. Nó đã được dùng trong các tế bào hàng tỉ năm rồi. Những khác biệt tí ti về độ pH ở hai mặt đối nhau của một màng tế bào tạo ra dòng điện cực nhỏ, thường quá nhỏ để có thể đo được. Dòng điện trong các hệ thống tự nhiên không bao giờ dựa vào kim loại nhưng có thể lưu thông gần như không trở ngại. Năng lượng truyền qua dây kim loại trong pin đòi hỏi phải khai thác quặng và gây ô nhiễm nặng nề cả trong quá trình chế biến lẫn khi đã qua sử dụng. Tre và cá voi là hai loài sinh vật có thể dạy chúng ta nhiều điều về điện và tính dẫn điện.

Thiên nhiên khai thác sáu nguồn điện: nhiệt, ánh sáng, lực ma sát, áp suất, từ trường và những hệ thống sinh hóa. Lực từ trường góp phần lớn nhất vào việc sản xuất điện trên toàn thế giới. Những nhà máy điện, cho dù thủy điện, nhiệt điện than, hạt nhân hay điện sản xuất từ khí metan, tất cả đều sử dụng lực từ tính như một phương tiện hữu hiệu để tạo ra điện. Nó được tạo ra bằng cách quay tròn một cuộn dây kim loại trong một từ trường. Điện do ánh sáng tác động trên tấm pin mặt trời đang dần dần được sử dụng nhiều hơn nhưng với chi phí cao. Những dòng điện yếu hơn có thể sinh ra trực tiếp từ nhiệt, áp suất và lực ma sát. Phản ứng hóa học trong pin một mặt là phương tiện sản xuất điện xưa nhất, mặt khác lại có tác động lớn nhất đối với đời sống của chúng ta. Các hợp chất sinh hóa tạo ra nguồn điện chủ yếu trong cơ thể và được cung cấp cùng với thức ăn của những loài cá biệt – nhưng không đáng kể về mặt công nghiệp. Hệ thống sinh hóa hoàn hảo của cá phát điện là một kỹ thuật kỳ diệu, đặc biệt là khả năng cách điện của nó.

Các hệ thống tự nhiên không dựa vào bất cứ một phương pháp cực đoan nào mà con người đã nghĩ ra. Trong thiên nhiên, lửa và sự thiêu hủy là ngoại lệ chứ không phải qui tắc. Thậm chí một vật chứa đến 50% chất khô cũng không bị thiêu hủy. Con người dễ cầu viện đến lửa để đốt tất cả những gì họ cho là rác, kể cả nước. Đó là một chính sách chủ yếu trong nông nghiệp, công nghiệp và ngành vệ sinh công cộng. Mỗi khi không biết làm gì với một vật nào đó, chúng ta đốt nó. Mới đây, một số chuyên gia biện luận rằng phản ứng nhiệt phân (sự phân hủy hóa học bằng cách thiêu đốt) giúp thu hồi lại năng lượng tiềm ẩn trong những vật liệu phức tạp. Thậm chí có cả những công ty hỗ trợ việc thiêu đốt nước! Đáng ngạc nhiên là sau nhiều năm tài trợ cho hoạt động nghiên cứu, Nestlé – công ty chế biến cà phê hòa tan lớn nhất thế giới – đã kết luận rằng thiêu chất thải cà phê (chứa hơn 80% nước) là lựa chọn thân thiện với môi trường nhất!

Việc quan sát những nguồn năng lượng tự nhiên đem lại nhiều hứng thú. Mặc dù có lẽ chúng ta hiểu rõ định luật hấp dẫn, ít ai đặt câu hỏi: lúc đầu – trước khi trái táo thành hình và tuân theo định luật hấp dẫn – những thành phần của nó đã bất chấp định luật ấy như thế nào. Chính cái nhìn mới mẻ về các lực tác động trong các hệ sinh thái đem lại cho chúng ta trạng thái tinh thần thích hợp để tìm những giải pháp lâu dài cho tình trạng khó khăn về năng lượng của chúng ta.

Trái dừa chứa đầy nước bằng cách nào? Nó không có bơm và cũng không tự hút nước mưa được. Cây dựng lên cái cấu trúc to lớn của nó như thế nào? Làm sao sức thẩm thấu trong cây có thể mạnh hơn lực hút của trái đất, đẩy nhựa chứa dưỡng chất qua hệ thống mao mạch của nó? Dĩ nhiên các lực tự nhiên ấy tác động qua lại với sức căng bề mặt và sức hút mạnh mẽ của mặt trăng. Sức hút này là nguyên nhân của thủy triều, một lực luôn luôn có thể dự đoán khác trong thế giới vật lý của vũ trụ. Có nhiều lực được tận dụng bởi các hệ thống tự nhiên, rất triệt để và ở những mức độ thật nhỏ, cho phép mọi loài sinh vật phát triển riêng cho mình những nguồn năng lượng cần thiết. Điều này hoàn toàn tương phản với những giải pháp mà chúng ta nghĩ ra và tài trợ. Những giải pháp hiện nay có vẻ dễ thực hiện nhưng chúng rất kém hiệu quả so với các giải pháp trong tự nhiên. Đó là lý do tại sao chúng ta lãng phí nhiều năng lượng, và tại sao giờ đây chúng ta phải hỏi: “Đâu là những cơ hội thực sự?”

ÐIỆN NĂNG TỪ ÐỘ pH

Trong khi con người tranh luận về việc sản xuất điện nguyên tử, mặt trời, nhiệt than và quang voltaic, các hệ thống tự nhiên chuyển yêu cầu năng lượng cho mọi thành viên đóng góp trên cơ sở của sự chênh lệch độ pH. Cây tạo ra dòng điện từ sự khác biệt giữa đất và chính nó. Hoạt động của các ion hydro (pH) là một yếu tố quan trọng trong sự cân bằng năng lượng tự nhiên vì nó điều chỉnh tốc độ của những phản ứng sinh hóa. Nó điều tiết cường độ hoạt động của các enzim cũng như vận tốc dòng điện chảy qua cơ thể chúng ta. Độ pH cao có nghĩa là một chất hay một dung dịch có độ kiềm cao và một điện trở lớn. Do đó, dòng điện chảy chậm khi độ pH cao. Về mặt sinh hóa, cái gì có tính kiềm thì chậm. Nếu một dung dịch có tính axit thì dòng điện chảy nhanh. Một bình ắc quy ô tô có tính axit nên nó khởi động xe của bạn mau lẹ trong những ngày lạnh. Hãy so sánh một ắc quy chì có tính axit với một pin đèn chớp có tính kiềm. Pin đèn chớp phóng điện chậm hơn. Các hệ thống tự nhiên sử dụng liên tục tác động qua lại ấy mà không khi nào cần đến chì (ắc quy xe) hay lithi (pin đèn chớp). Trong các sinh vật, màng tế bào là cổng điều tiết dòng điện. Có khi nó để điện tử qua mau, có khi để qua chậm; việc điều chỉnh độ pH của nó quyết định vận tốc của dòng điện.

ÐIỆN NĂNG TỪ SỰ CHÊNH LỆCH NHIỆT ÐỘ

Nhiệt điện sinh ra từ sự chuyển đổi độ chênh lệch nhiệt độ thành điện. Trong mô hình năng lượng mới của chúng tôi, trang bị điện tử có thể lấy điện từ hơi ấm của cơ thể con người. Ở Đức, Viện Fraunhofer về Kỹ thuật Đo lường Vật lý đã phát triển một phương pháp thu hoạch điện năng từ hơi ấm của những vật thể trong tự nhiên. Bạn hãy tưởng tượng xem! Chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể con người và môi trường nóng hay lạnh ở xung quanh đủ để tạo ra điện. Thông thường, vài mươi độ chênh lệch được xem là cần thiết cho việc sản xuất điện để vận hành thiết bị điện tử, nhưng nhiệt độ bề mặt của một vật thể và không gian bao quanh nó lại chỉ khác nhau vài độ. “Những chênh lệch nhỏ như thế chỉ có thể tạo ra điện áp thấp,” Peter Spies, người quản lý dự án nói trên ở Viện Fraunhofer, giải thích. Mấy biến đổi những chênh lệch nhiệt độ ấy thành điện cung cấp chừng 200 milivon. Những thiết bị điện tử cần ít nhất một, hai vôn; một đèn LED thắp sáng với điện áp khoảng một vôn.

Tuy nhiên, các kỹ sư ở Viện Fraunhofer đã tìm ra một giải pháp. Thay vì kiếm phương pháp tạo ra nhiều điện hơn – theo cách nghĩ thông thường trong ngành công nghiệp – các kỹ sư ấy đã chế tạo một cách tài tình những mạch điện cần ít năng lượng hơn – đúng 200 milivon. Họ thiết kế những hệ thống điện tử hoàn chỉnh không cần cả pin lẫn điện lưới. Chúng thu điện năng chỉ từ hơi ấm của thân thể (thân nhiệt). Peter Spies tin tưởng rằng trong tương lai, khi hệ thống chuyển mạch được cải tiến thêm, thì chỉ cần một chênh lệch nhiệt độ khoảng 0,3ºC cũng đủ tạo ra điện cho máy điện thoại di động. Đó chính xác là cách tiến hóa của các hệ thống tự nhiên, tức là đạt được nhiều hơn với dòng điện ngày càng nhỏ hơn, cho tới khi hoàn thành mọi việc cần thiết, chứ không chờ một tia sét tạo ra tất cả mọi thứ. Giống như ứng dụng tiềm năng đầu tiên, ống nano điều hòa nhịp tim dựa trên kết quả nghiên cứu cá voi của Jorge Reynold, đã được mô tả trước đây. Công trình đột phá của Peter Spies cho phép chúng ta cân nhắc nghiêm túc vấn đề là làm thế nào để có thể trút bỏ gánh nặng của quá trình khai thác quặng và việc sử dụng quá nhiều năng lượng để sản xuất pin, kim loại và hàng tiêu dùng, những thứ sẽ tràn ngập các bãi rác sau một thời gian ngắn. Trong Nền Kinh tế Xanh Lam, nhiều dụng cụ sẽ được cấu hình lại để có thể hoạt động mà không cần lấy điện từ pin hay ổ cắm nữa. Đối với Nền Kinh tế Xanh Lam, thiên nhiên là nguồn cảm hứng vô tận.

Năm 1999, công ty làm đồng hồ Nhật Bản Seiko bán ra 500 chiếc đồng hồ đeo tay đầu tiên chạy bằng thân nhiệt. Một khi đã sạc đầy, nó hoạt động mười tháng. Nó trở thành một trong những loại đồng hồ được tìm mua nhiều nhất từ trước đến nay. Khả năng tạo ra điện của nó tùy thuộc vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ không khí và thân nhiệt của từng cá nhân. Khi đeo ở cổ tay, chiếc đồng hồ hấp thu nhiệt qua đáy vỏ rồi phân tán nhiệt từ mặt trên đồng hồ, tạo ra dòng điện với bộ phận đổi điện của nó. Khi độ chênh lệch giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bề mặt tăng, lượng điện tạo ra cũng tăng theo. Khi độ chênh lệch giảm, lượng điện cũng sẽ giảm. Đó là cách thức lý tưởng cho việc sản xuất năng lượng của chúng ta trong tương lai.

ÐIỆN TẠO RA BỞI TRỌNG LỰC VÀ SỨC ÉP

Điện tạo ra bởi sức ép, áp lực, hay áp điện (piezoelectricity) nếu gọi theo từ chuyên môn, là một nguồn điện phong phú khác trong tự nhiên. “Piezo” là một từ gốc Hy Lạp có nghĩa “căng thẳng”. Thật vậy, nguồn gốc chính của sức ép là trọng lực. Trọng lượng của một cây có thể tạo ra điện từ sự căng thẳng áp trên những tảng đá dưới đất. Với tính cách là một nguồn năng lượng, sức ép hoạt động hiệu quả nhất với những vật liệu có cấu tạo tinh thể. Trong quá khứ, những nguyên liệu tự nhiên như thạch anh và kim cương được sử dụng. Muối Rochelle (làm bằng natri bicacbonat và potassium bitartrate ) là vật liệu đầu tiên được dùng để trình diễn việc tạo ra áp điện. Đáng chú ý là cấu tạo phân tử của muối ấy bao gồm kali và natri, hai thành phần sinh hóa làm cho nhịp tim của chúng ta hoạt động. Gần đây, hiện tượng áp điện cũng được thấy ở những sản phẩm thông thường như đường mía, xương khô, tơ và cả gỗ nữa. Khi nghiên cứu mới nhất đi vào những khu vực chưa được thăm dò, nhiều nguồn áp điện khác sẽ được khám phá.

Trong khi nhiều nước trên thế giới chưa có ứng dụng trên qui mô lớn, ngành công nghiệp Nhật Bản đã bỏ phiếu tín nhiệm cho những ứng dụng kỹ thuật áp điện trong thương mại. Rất nhiều ứng dụng đã đi vào đời sống thường ngày của chúng ta, nhưng không ai nghĩ là chúng hoạt động với năng lượng tạo ra bởi sức ép. Chiếc điều khiển TV từ xa ban đầu sử dụng công nghệ thạch anh để biến đổi sức ép trên nút bấm thành dòng điện. Thiết bị định vị bằng tiếng vang trên xe hơi và bộ phận điều chỉnh tiêu điểm tự động của máy ảnh phản xạ gương cũng dựa vào nguồn năng lượng ấy. Chỉ cần ấn bánh xe đánh lửa nhỏ của một cái bật lửa cũng đủ tạo ra một tia lửa đốt nhiên liệu. Robert Bosch, công ty Đức chế tạo các bộ phận ô tô, đã phát triển hệ thống phun nhiên liệu đầu tiên dựa vào áp điện. Đó là một trong những nhân tố khiến chiếc Volkswagen Jetta sử dụng nhiên liệu rất hiệu quả. Nó vượt trội hơn chiếc Toyota Prius, chiếc xe nổi tiếng ở Hoa Kỳ chỉ vì có khả năng biến nhiệt năng từ thắng xe thành điện và thu hồi lại năng lượng lãng phí từ quá trình đốt nhiên liệu.

Khi hiểu biết về áp điện được mở rộng, một tầm nhìn mới nảy sinh: thiết kế những tòa nhà sản xuất điện từ sức ép của cấu trúc trên sàn nhà. Một dự án thí điểm đang được tiến hành ở Torino (Ý), thành phố được bình chọn là Thủ đô Thiết kế Thế giới năm 2008. Tinh thể thạch anh có ở khắp vùng núi Alps của châu Âu. Nó có thể được đặt dưới những cái cột ở mỗi tầng nhà và tạo ra điện ngay ở nơi cần nhiều điện hơn cả. Đây thực sự là một ứng dụng của việc biến đổi năng lượng áp điện. Tiềm năng của nó rất lớn vì trọng lượng nặng nề của tòa nhà đè lên các tinh thể có thể tạo ra vài megavon (triệu vôn), chắc chắn đủ để ít nhất cũng vận hành được thang máy.

Trọng lực là hy vọng lớn nhất của chúng ta để xây dựng những tòa nhà cũng như thúc đẩy xã hội nói chung theo hướng bền vững. Sử dụng tiềm năng tạo ra điện của sức ép có nguồn gốc từ trọng lực là một cách thực hiện một ý tưởng hoàn toàn mới về những ngôi nhà và công trình xây dựng tự chủ về năng lượng. Bạn hãy nhớ lại một hệ thống sản xuất nước trên mái nhà dựa trên cùng một nguyên tắc như cấu trúc của con bọ sa mạc Namib và một xoáy nước có thể làm sạch tòa nhà khi hấp lực của trái đất hút nước từ tầng này xuống tầng khác. Chúng ta có thêm vào đó hàng ngàn vôn áp điện tạo ra bởi sức ép của cấu trúc, chớ không phải bởi những tế bào quang điện màng mỏng. Hãy để các kỹ sư của chúng ta tập trung vào việc hiện thực hóa ý tưởng ấy!

Những hiểu biết sâu sắc về năng lượng mở ra khả năng giảm thiểu nhu cầu bùng nổ về pin dùng cho máy trợ thính, đồ chơi, những thiết bị di động và thu nhỏ như điện thoại di động. Trong khi những nhà tư bản mạo hiểm đầu tư hàng tỉ vào việc nghiên cứu loại pin “dùng một lần” ít ô nhiễm hơn, thì lợi tức đầu tư thật sự sẽ thu được từ việc khai thác những nguồn năng lượng tự nhiên và loại trừ sự phụ thuộc vào kim loại.

Một nguồn áp điện tiềm năng khác là dao động, đặc biệt là “âm thanh”. Từ lâu, các nhà khoa học đã biết là thông tin địa chấn – mặc dù có cường độ âm thanh mà chúng ta không cảm nhận được – thường thấy ở những loài vật nhỏ, bao gồm nhện, bọ cạp, côn trùng và vài loài có xương sống như ếch môi trắng, chuột túi (kanguru), chuột chũi vàng. Sự nhạy cảm đối với địa chấn đã được quan sát ở hải tượng − một loài hữu nhũ khổng lồ sống ở biển. Những chứng cứ về việc voi cảm thấy một cơn sóng thần sắp xảy ra đã gây chú ý cho các nhà khoa học. Năm 1997, Caitlin O’Connell-Rodwell, một cộng tác viên khoa học ở trường Y khoa thuộc Đại học Stanford, đã khám phá là voi có thể liên lạc với nhau trên một khoảng cách lớn bằng âm thanh trầm mà con người hầu như không thể nghe được. Chị vạch ra một hướng nghiên cứu mới táo bạo dựa trên giả thiết cho rằng tiếng gọi tần số thấp của voi tạo ra những dao động mạnh dưới đất – những tín hiệu địa chấn mà voi có thể cảm nhận, thậm chí có thể hiểu được bằng vòi, đầu gối và bàn chân. Theo O’Connell-Rodwell, voi thông tin cho nhau qua đất và có khả năng phân biệt những dao động rất nhẹ qua chân của chúng.

Chị đã thực hiện nhiều cuộc quan sát những đàn voi trong công viên quốc gia Etosha ở Namibia và thu thập dữ liệu về sự nhạy cảm của loài vật đối với địa chấn. Chị muốn áp dụng kết quả của mình để giải quyết vấn đề mất thính giác ở người. Những người khuyết tật thính giác thường phát triển khả năng cảm nhận bằng xúc giác. “Chúng tôi muốn nghiên cứu khả năng dùng dao động kích thích trẻ sơ sinh bị khiếm thính nặng nề nhằm cải thiện thính giác của chúng một thời gian ngắn sau khi sinh,” O’Connell-Rodwell bày tỏ. Voi và máy trợ thính đều được kích thích bởi dao động. Ở đây, lại một lần nữa, một trong những lực cơ bản của vật lý – dao động – có tác dụng, giúp đáp ứng nhu cầu thay đổi của một loài – bằng cách tạo ra những tế bào trong não để bù đắp sự khiếm thính và làm cho hệ thần kinh nhạy cảm với dao động qua bàn tay hay bàn chân.

Dạng năng lượng áp điện nhiều hứa hẹn nhất là sức ép của một giọng nói (đúng thế, ngay cả giọng nói cũng có sức ép!) tạo ra điện. Nếu đơn vị biến đổi sức ép của giọng nói thành điện lại còn tiếp xúc với da của bạn nữa, thì cả hai, áp điện và nhiệt điện, có thể được sử dụng cùng lúc để vận hành điện thoại di động. Điều đó có nghĩa bạn càng nói nhiều chừng nào thì bạn càng có thể điện thoại lâu chừng nấy. Chúng ta có thể mường tượng hình dạng và thiết kế của một máy trợ thính được vận hành bằng giọng nói của người mang nó và bằng dòng điện bổ sung do nhiệt độ thân thể người đó tạo ra. Việc kết hợp các nguồn năng lượng đã được kiểm nghiệm ấy sẽ khiến pin lithi và máy sạc điện mặt trời nhanh chóng trở thành lỗi thời.

NĂNG LƯỢNG TỪ SỰ CHUYỂN ÐỘNG (ÐỘNG NĂNG)

Một dạng khác của sức ép là năng lượng tạo ra bởi sự chuyển động. Công nghiệp đồng hồ đeo tay lại dẫn đầu trong công nghệ này. Năm 1931, công ty Rolex đã thương mại hóa đồng hồ đeo tay đầu tiên vận hành bằng động năng. Nó chứa một máy nhỏ hình bán nguyệt bằng kim loại; máy này lên dây đồng hồ chỉ nhờ sự vận động tự do. Mới đây hơn, công ty Seiko đã giới thiệu hàng trăm biến thể của loại đồng hồ này và dùng nó như một trong những thiết kế đồng hồ chính yếu.

Việc sử dụng năng lượng từ sự chuyển động đã tìm được một thị trường thuận lợi, nhưng cách sử dụng động năng của các hệ thống sinh học cũng khêu gợi trí tò mò của chúng ta. Dòng máu có khối lượng và vận tốc nên cũng tạo ra động năng. Dòng máu chảy qua huyết quản là một nguồn năng lượng đơn giản có thể sử dụng ngay tức thì. Hơn nữa, khi máu lưu thông trong tĩnh mạch hay động mạch, áp lực trên thành huyết quản cũng có thể tạo ra áp điện. Như thế, năng lượng tổng hợp của dòng máu trong huyết quản của chúng ta là tổng số năng lượng từ sự vận động và sức ép. Các chuyên gia có thể tranh luận rằng những lượng năng lượng nhỏ như thế không có ảnh hưởng gì đến nhu cầu điện của thế giới. Chúng ta hãy nghe câu tục ngữ Hà Lan nhắc nhở: “Wie het kleine niet deert is het grote niet weerd” – nếu bạn không trọng cái nhỏ bé thì bạn chẳng đáng được hưởng điều lớn lao. Chắc chắn những tiến bộ trong công nghệ nano sẽ tìm được cách biến đổi hai nguồn áp lực ấy thành điện.

Trong khi việc phát triển loại pin mới nhận được những nguồn vốn mạo hiểm to lớn và ngay cả việc nghiên cứu năng lượng mặt trời cũng được tài trợ ít nhiều, thì nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất điện từ áp lực và chênh lệch nhiệt độ không được sự hỗ trợ nào của chính quyền, nhà tư bản hay nhà đầu tư mạo hiểm. Các nhà đầu tư có vẻ không quan tâm đến việc khai thác những ý tưởng về các nguồn năng lượng tái tạo không cần đến kim loại nặng và hệ thống tích trữ. Các viện nghiên cứu Max Planck và Frauenhofer đi đầu trong lĩnh vực năng lượng hoàn nguyên bên ngoài xu hướng chủ đạo. Ngoài ra, còn có những nhà phát minh như Alan Heeger, người đã khám phá ra rằng polyme màng mỏng dẫn điện rất tốt và có thể thay thế pin trong hầu hết mọi thứ; và Michael Graetzel, người đầu tiên có ý tưởng sản xuất điện theo cách lá cây hoàn thành quá trình quang hợp.

Nếu như chúng ta bao phủ cầu Golden Gate bằng những tế bào quang điện màng mỏng, thì không những nó loại trừ sự cần thiết của hóa chất chống rỉ mà còn sản xuất đủ điện để đáp ứng phần lớn nhu cầu địa phương. Đây lại là một cách tiếp cận có nhiều tầng lợi ích, vừa thu hoạch điện từ năng lượng tái tạo và những chênh lệch nhiệt độ tự nhiên, vừa loại trừ việc sử dụng hóa chất (chi phí cho việc chống rỉ). Những cách tiếp cận như thế đưa chúng ta tới gần mô hình không chất thải hơn.

Các nhà vật lý và nhà nông đều dễ dàng nhận biết sức mạnh của áp suất và nhiệt độ. Tuy nhiên, các lực này lại bị lãng quên trong những cuộc tranh luận về hiệu quả năng lượng hiện nay. Chính vì thế mà các nguồn năng lượng đổi mới ấy mở ra nhiều cơ hội kinh doanh quý giá. Các lựa chọn công nghệ nói trên cho phép sản xuất những lượng điện nhỏ với số tiền đầu tư giới hạn. Nhiều ứng dụng tiềm năng đang rộng mở, nhiều thị trường mới đã được tiếp cận khắp nơi và mọi lúc. Ngay cả cơ hội lớn hơn cũng đã có sẵn cho những ai kết hợp nhiều công nghệ theo cách làm của các hệ thống tự nhiên, cung cấp một hệ thống năng lượng đáng tin cậy và hoạt động phù hợp với những gì có được ở địa phương. Trong giai đoạn khủng hoảng này, thay vì phung phí thời gian cho cuộc tranh luận về nguồn dầu lửa hay hạt nhân, chúng ta nên dốc lòng dốc sức vào vấn đề khai thác những nguồn năng lượng có tính chất đổi mới.

CO 2 VỚI TÍNH CHẤT LÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG

Không thể kết thúc một chương giới thiệu những đổi mới trong lĩnh vực năng lượng mà không thảo luận về tiềm năng mang lại lợi ích xã hội của carbon dioxit (CO 2 ). Trong khi những phát thải CO 2 bừa bãi bị kết án nặng nề vì góp phần làm biến đổi khí hậu, chúng ta cần xem xét tiềm năng của CO 2 với tính chất là một đầu vào có giá trị cho ngành công nghiệp và một yếu tố đáp ứng những nhu cầu cơ bản của xã hội. Thuở ban sơ, oxy là một độc chất nhưng rồi đã trở thành một điều kiện tiên quyết cho mọi sự sống. Trong cùng ý nghĩa đó, rất có thể CO 2 cũng sẽ trở thành một yếu tố chính góp phần vào một xã hội bền vững. Có lẽ bạn sẽ hỏi: như thế nào? Một câu trả lời nằm ở loài tảo.

Sống trên Trái Đất đã một tỉ năm, tảo là một trong những loài có khả năng quang hợp sớm nhất. Sinh vật đơn bào này là loài đầu tiên phát triển một nhân mang ký ức sống được gọi là ADN. Tảo chỉ cần CO 2 , nước, chất dinh dưỡng và ánh sáng mặt trời để tạo ra thức ăn và năng lượng hóa học qua quá trình quang hợp. Khí oxy, sản phẩm phụ của quá trình ấy, được thải ra rất nhiều vào không khí và môi trường nước (ao hồ, sông ngòi và đại dương). Tảo không thuộc giới thực vật mà thuộc giới protoctista . Nó thu hút năng lượng ánh sáng hết sức hiệu quả; vì vậy nó là loài tăng trưởng nhanh nhất hành tinh. Nó phát triển mau gấp mười lần mía và không thua kém vi khuẩn về năng suất và độ sinh sôi nảy nở. Điều hòa tăng trưởng của tảo giống như phải xén bãi cỏ của bạn mỗi ngày ba lần, thay vì cứ hai tuần một lần như thông thường.

Khả năng tăng trưởng mau lẹ của tảo khiến nó trở thành một nhân tố góp phần quan trọng vào việc hạn chế biến đổi khí hậu. Những ưu điểm lớn của nó là phát ra oxy trong quá trình tăng trưởng, chứa đựng nhiều dầu và có độ dinh dưỡng cao. Trung tâm Tinh chế Sinh học (Center for Biorefining) thuộc Đại học Minnesota ước tính hàng năm mỗi mẫu Anh tảo có thể sản xuất 5.000 galong dầu. Ê kíp Brazil do Jorge Alberto Vieira Costa hướng dẫn đã gieo trồng loại tảo xoắn (spirulina) một cách dễ dàng và với chi phí thấp, thu được 2.000 galong dầu/mẫu Anh/năm. Để so sánh, bắp chỉ cho sản lượng 18 galong, đậu nành cung cấp 48 galong, còn cây cọ thì đem lại 635 galong. Đó là một kết quả không thể xem thường được. Một ưu điểm lớn khác của tảo so với bắp trồng để sản xuất ethanol là nhiều giống tảo có thể tăng trưởng trong nước mặn ở vùng đất ít màu mỡ, lại có thể hấp thu carbon phát thải từ những nhà máy nhiệt điện than.

Mọi quá trình khai thác dầu khí đều tạo ra nước lợ, một chất thải không chủ ý. Nước thải thường được giữ lại trong bồn trữ; qua thời gian, những bồn này để nước thải rò rỉ ra môi trường chung quanh, khiến đất trở nên độc và cằn cỗi trong nhiều thế kỷ. Vì nước ấm gây tác động tới nơi sinh sống của các loài thủy sinh, những nhà máy nhiệt điện than cũng có bồn trữ để làm nguội nước trước khi thải ra sông, biển. Những bồn trữ này được quy định bởi pháp luật để gọi là giảm nhẹ thiệt hại không chủ ý cho môi trường. Không cần có nhiều tưởng tượng để thấy rằng trồng tảo trong những bồn trữ ấy là một việc sinh lợi, đồng thời biến đổi một chỗ chứa chất thải phi sản xuất thành một hệ thống cắt giảm CO 2 , bổ sung thêm oxy và sản xuất nhiên liệu sinh học tái tạo với chi phí thấp. Tùy theo loại tảo canh tác, tỉ lệ lượng lipit, tức những chất dầu có thể dùng làm nhiên liệu, lên tới tối đa một phần ba sinh khối tảo. Điều chúng tôi dự kiến là một phương pháp đơn giản hơn nhưng có hiệu quả nhằm giảm hậu quả của việc phá hủy môi trường bằng cách đưa chất thải trở lại dòng dinh dưỡng và sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có cho việc sản xuất. Trong Nền Kinh tế Xanh Lam, chúng ta sẽ giải quyết các thách thức hiện tại bằng cách làm được nhiều hơn với những gì chúng ta đang có. Canh tác tảo để sản xuất thực phẩm và nhiên liệu sinh học là một thí dụ tuyệt vời.

Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (National Renewable Energy Laboratory) ở Colorado thực hiện những cuộc thử nghiệm nhằm cung cấp tài liệu về 300 loại tảo giàu protein, carbonhydrat và dầu có thể dùng để sản xuất diesel sinh học ở những vùng đất hoang mạc thuộc bang New Mexico. Năm 1996, Jorge Alberto Vieira Costa từ Đại học Liên bang của bang Rio Grande do Sul (Brazil) đã vận dụng nghiên cứu ấy vào việc xây dựng một dự án nhằm đạt tới an ninh lương thực ở vùng hồ Mangueira. Diesel sinh học không phải là mục tiêu ông nhắm tới, nhưng là an ninh lương thực, trọng tâm được đặt ra bởi nhu cầu của người trồng lúa ở miền nam Brazil. Những người này phải cạnh tranh trên thị trường thế giới nhưng không được trợ cấp phân bón. Liên kết với Vieira Costa trong dự án trồng tảo là giáo sư Lucio Brusch da Fraga, một người được đào tạo trong ngành vật lý với một bằng tốt nghiệp đại học về quản lý chất lượng.

Đó là một quan hệ hợp tác khác thường. Hồ Mangueira là một trong những hồ có tính kiềm cao nhất thế giới; nó khác xa với cái gì có thể được gọi là tài sản môi trường. Vieira Costa và Brusch da Fraga đã lên đường để chứng minh là có thể canh tác tảo ở mọi nơi, kể cả những vùng ôn đới như miền nam Brazil. Khi vừa mới nắm vững việc sản xuất tảo quanh những ruộng lúa ở thành phố Santa Vitória do Palmar tiếp giáp với Uruguay, họ đã thu hoạch tảo. Trong tảo có một dung dịch cô đặc chứa vi chất dinh dưỡng mà ở Hoa Kỳ người ta gọi là “siêu tảo xanh” (super blue-green algae). Họ phân phối thực phẩm bổ dưỡng ấy cho người dân thiệt thòi sống quanh thành phố Rio Grande. Các dịch vụ xã hội và y tế, các trường học và phương tiện truyền thông đại chúng đều ca ngợi thành quả của họ trong việc chống đói và suy dinh dưỡng. Sau đó, họ nhanh chóng hiểu rằng việc sản xuất tảo trong các bể trữ nước thải có thể đạt được nhiều hơn là an ninh lương thực. Sau khi khảo sát kỹ lưỡng việc mở rộng chương trình, họ quyết định: trồng tảo để sản xuất diesel sinh học.

Mặc dù Brazil chỉ có năm nhà máy nhiệt điện than so sánh với 5.000 ở Hoa Kỳ, nhưng họ có khả năng thực hiện một loạt thử nghiệm công nghiệp với khí CO 2 thải trong quá trình đốt than, kết hợp với việc canh tác tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học. Vieira Costa khởi xướng một quá trình tương tự việc sản xuất ethanol từ mía của Brazil đã được quốc tế tán thưởng. Thay vì lao mình vào việc kinh doanh, giáo sư Vieira Costa thành lập một viện nghiên cứu. Viện này thực hiện cuộc khảo sát khoa học về tình trạng đặc thù của hệ sinh thái ở miền nam Brazil. Viera Costa tuyển dụng một nhóm cộng tác viên hăng hái nhiệt tình đã trải qua các kỳ thi tốt nghiệp đại học, thạc sĩ và tiến sĩ. Viện nghiên cứu ấy đã có được một danh sách dài các bằng sáng chế.

Vieira Costa và ê kíp của ông đã đi từ thành công này đến thành công khác, làm việc với các nguồn lực ở địa phương: đa dạng sinh học, các hệ sinh thái và kinh nghiệm thực địa. Các dự án của họ sử dụng hai phá Lagoa Mangueira và Laguna Morin như những bể trữ nước tự nhiên khổng lồ để canh tác tảo. Các dự án ấy đem lại nhiều kinh nghiệm về cách thức phát triển từ quy mô nhỏ của một ruộng lúa sang quy mô công nghiệp của những bể trữ ở cơ sở sản xuất điện. Về cơ bản, điều chúng ta nhận thấy trong trường hợp này là: vật lý hỗ trợ sinh học. Sau khi sản xuất thực phẩm, diesel sinh học và exte (chất sau cùng có thể dùng để chế polyme thích hợp với mỹ phẩm), bã tảo còn lại có thể được biến đổi thành ethanol . Như vậy, chúng ta thấy năng suất tăng lên rất nhiều khi kết hợp những công nghệ bổ sung cho nhau.

Còn rất nhiều cơ hội khác để thu hoạch CO 2 . Giới khoa học tìm cảm hứng từ tự nhiên, và ê kíp Brazil không đơn độc. Từ 1998, CO 2 Solutions, công ty Canada được giới thiệu trước đây, sản xuất những enzim đã được chuẩn hóa. Chúng cố định CO 2 theo một cách nó có thể được chế biến thành khí carbonic có chất lượng công nghiệp, thậm chí thành canxi carbonat cho việc xây dựng. Họ đã chứng minh là mô hình của họ có thể được thực hiện trên qui mô bán công nghiệp. Một nhóm nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của May-Britt Haegg từ Đại học Khoa học và Công nghệ Na-Uy ở Oslo đã nghiên cứu cách thức lọc sạch khí và thu hút CO 2 giống như buồng phổi của chúng ta. Geofrey Coates thuộc Đại học Cornell đã chiết ly một loại enzim biến đổi CO 2 thành chất dẻo và phát triển một công nghệ chế tạo chất dẻo và những hóa chất từ carbon dioxit và carbon monoxit. Unilever và DSM, hai công ty Hà Lan đề cao tính bền vững trong các lựa chọn chiến lược của họ, đã quyết định đầu tư vào công nghệ mở đường ấy.

Biểu đồ 10. Những giải pháp sử dụng CO 2

Tảo cần carbon dioxit để sống. Nó thu hút CO 2 như cái bọt biển và phát triển nhanh khi được cung cấp thừa thãi loại khí nhà kính này. Việc nâng quá trình sử dụng CO 2 để nuôi tảo lên quy mô công nghiệp đòi hỏi phải hòa tan nhiều khí carbonic vào nước, đồng thời phải cho tảo tắm nắng tối đa để đạt năng suất cao. Kỹ thuật trộn khí vào nước hiện nay giống như giết ruồi bằng dao mổ trâu, tốn nhiều công sức nhưng ít kết quả. Những quá trình không hiệu quả như thế giải thích tại sao các thành phẩm quá đắt. Tệ hơn nữa, các hãng sản xuất thường bằng lòng với mô hình kinh doanh cốt lõi – trong trường hợp này, đó là nhiên liệu sinh học – và thải bỏ mọi thứ khác. Không có gì đáng ngạc nhiên khi các kỹ thuật hiện nay không đem lại lợi ích kinh tế, ngay cả khi giá dầu lửa tăng lên.

Nếu muốn biết cách hòa tan không khí vào nước tốt nhất, chúng ta cần phải quan sát thiên nhiên. Các hệ thống tự nhiên không bao giờ dùng bơm hay máy thổi không khí. Thiên nhiên dựa vào xoáy nước. Những ước tính trước đây cho thấy nước chịu sức ép của không khí có hàm lượng CO 2 đến 13% có thể hòa tan một lượng không khí nhiều gấp bốn lần nếu dùng một xoáy nước. Trong hệ thống buôn bán quyền phát thải, điều ấy nghĩa là tạo ra lợi nhuận gấp bốn lần bình thường với cùng số vốn đầu tư bằng cách sử dụng lực hấp dẫn! Tuy nhiên, đó mới là cải tiến thứ nhất. Cải tiến thứ hai có lẽ còn quan trọng hơn nữa!

Bong bóng chứa khí cácbôníc với độ lớn thích hợp với màng tế bào của tảo được phân phối vào nước để nuôi tảo. Bong bóng lớn gấp mười lần những lỗ li ti trên màng tảo hay thậm chí gấp 10.000 lần như trong vài lò phản ứng sinh học khiến quá trình trở nên vô hiệu quả và không có tính cạnh tranh. Những bong bóng quá lớn không được tảo sử dụng, cuối cùng thành sự nhiễu loạn ở mặt nước. Công nghệ xoáy nước cho phép tạo ra những bong bóng cực nhỏ vừa vặn với những lỗ ở màng tế bào. Tại sao ăn cơm với máy đào đất, nếu có thể dùng muỗng nĩa? Dấu hiệu cho thấy bong bóng không khí nhỏ là nước có vẻ đục như sữa. Chất xúc tác cho cả quá trình là nước, còn nguồn năng lượng thì được tạo ra bởi lực đáng tin cậy nhất trên Trái Đất, đó là trọng lực. Nhận thức ấy cho phép chúng ta vạch ra những giải pháp bền vững có sức cạnh tranh.

Thế mạnh của tảo là đầu ra không chỉ giới hạn ở lipit để sản xuất diesel sinh học. Sau khi chiết xuất dầu, phần còn lại chứa nhiều protein và vi chất dinh dưỡng thích hợp với người cũng như gia súc, như giáo sư Vieira Costa đã mường tượng ngay từ đầu. Các sinh viên của ông còn nhận thấy màng tảo được cấu tạo bởi những exte nguyên chất có thể chế biến thành polyester tự nhiên. Như vậy, chúng ta trở lại ý tưởng về nhà máy lọc sinh học, hay như ê kíp Brazil có lẽ sẽ gọi, “một nhà máy lọc quang-sinh học tổng hợp” – một nhà máy còn tiếp tục sản xuất, chừng nào mặt trời còn chiếu sáng, trọng lực còn có tác dụng và CO 2 còn được phát thải. Bởi vì ít có nguy cơ mất một trong ba nhân tố ấy nên nhà máy lọc sinh học có cơ may hoạt động lâu dài.

Biểu đồ 11. Quan hệ giữa nhà máy nhiệt điện than và việc trồng tảo

Tập hợp những khám phá và đổi mới có thể giúp giảm nhẹ biến đổi khí hậu, đồng thời tạo ra thực phẩm và năng lượng, với chất xúc tác là nước. Chúng tôi lấy làm lạ tại sao mọi người đều đề nghị “cách ly” CO 2 bằng cách bơm nó xuống biển sâu. Một việc mạo hiểm cần rất nhiều vốn như thế sẽ chẳng đem lại lợi ích nào cho nhà đầu tư. Nó hoàn toàn không có ý nghĩa gì về kinh tế, dĩ nhiên trừ khi chính phủ thi hành chính sách bao cấp. Nó cũng không ghi được một hoạt động bền vững nào vào sổ cái của nhà đầu tư. “Xa mặt cách lòng” là lối tư duy cũ kỹ. Nó tạo ra những địa điểm ô nhiễm cần phải dọn sạch bằng tiền của quỹ Superfund [2] , những bãi rác đầy tràn, những công viên giải trí nằm trên kho chứa chất thải hạt nhân, những biện pháp “bảo vệ bằng cách tách rời” ngu xuẩn và thiển cận thường gây ra tổn thất nặng nề và hư hại không thể sửa chữa được.

Với thực phẩm và năng lượng là những sản phẩm phụ của việc tổng hợp tảo, CO 2 , nước và ánh mặt trời thành nhiên liệu sinh học, thì đó là một quá trình có hiệu quả. Đỉnh cao của các lợi ích là quá trình ấy còn tạo ra việc làm. Bao nhiêu việc? Các nhà máy điện và nhà máy xi măng là những cơ sở phát thải CO 2 nhiều nhất. Nếu như 10.000 nhà máy điện ở Hoa Kỳ, châu Âu, Trung Quốc và các nước đang phát triển áp dụng các công nghệ nói trên, họ sẽ tạo ra trung bình 100 việc làm ở mỗi cơ sở, tổng cộng là một triệu. Đây sẽ là một cuộc hôn nhân giữa cũ và mới, giữa nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than, và nguyên liệu tái tạo. Vốn đầu tư cần cho việc xây dựng các cơ sở ấy bằng chi phí xây dựng mười nhà máy điện hạt nhân, mỗi nhà máy 10 tỉ đô la. Mười nhà máy điện hạt nhân có thể tạo ra một triệu việc làm không? Chắc chắn là không! Phải cần bao nhiêu thời gian để hòa mạng các nhà máy ấy? Ít nhất một thập kỷ!

Nếu chúng ta cân nhắc một cách vô tư tác động kinh tế - xã hội của một nhóm giải pháp so với một nhóm khác, nếu cuộc tranh luận của chúng ta liên quan đến vấn đề kinh tế, chi phí đầu tư trung bình, tiềm năng việc làm, lợi ích cho sức khỏe và môi trường, thì rõ ràng giải pháp năng lượng nguyên tử là bất khả thi, ngược lại với nhiên liệu tái tạo và polyme tự nhiên. Không bao giờ có một hệ sinh thái nào lại chọn năng lượng hạt nhân để hỗ trợ sự sống. Các mô hình kinh tế và kinh doanh phải thay đổi trọng tâm ngay bây giờ để nâng cao đời sống. Vâng, việc nâng cao đời sống phải là khởi điểm mọi hoạt động của con người.

Thật đáng ngạc nhiên khi các kỹ sư của chúng ta dường như phớt lờ đi nhiều nguồn năng lượng tiềm tàng, mặc dù đó là những nguồn năng lượng thực sự cho mọi sinh vật mà chúng ta cùng chia sẻ hành tinh này. Dường như những khám phá về cách đáp ứng tốt hơn nhu cầu năng lượng của chúng ta chưa bao giờ đạt tới ăng-ten của nhiều chiến lược gia và nhà hoạch định chính sách doanh nghiệp, những người tin rằng hễ cái gì lớn hơn thì phải tốt hơn và không dám mạo hiểm ngay cả trong thời kỳ thịnh vượng. Để đáp lời những nhà chuyên nghiệp biện luận rằng không bao giờ có công nghệ “thay thế” nào cung cấp điện cho mạng lưới được, chúng tôi xin dẫn ý kiến của Maria, một sinh viên trẻ đến từ Curitiba (Brazil). Cô nghe những kỹ sư nói điện tạo ra bởi vỏ chuối và vỏ trứng chẳng khi nào có thể cạnh tranh được với điện phân hạch hạt nhân hay nhiệt điện than. Cô lắng nghe ông giám đốc công ty dầu lửa một cách kiên nhẫn và lễ phép rồi trả lời: “Dạ, trong 25 năm nữa, khi cháu lớn tuổi hơn, cháu sẽ chứng minh là ông sai lầm.” Không có gì tốt hơn cho xã hội khi thế hệ kế cận có nhiệt tình và động cơ mạnh mẽ để làm tốt hơn chúng ta.

* * *

[1] Có lẽ muốn nói những chất khoáng vi lượng như magie do địa y hấp thu từ những tảng đá, chuyển lên phía trên và có thể được cây cối, chim muông cùng sử dụng.

[2] Tên gọi thông thường của Đạo luật bao quát về phản ứng, bồi thường và trách nhiệm môi trường (Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act) do Quốc hội Hoa Kỳ ban hành năm 1980. Đạo luật này áp đặt thuế trên các ngành công nghiệp hóa chất và dầu lửa cũng như quy định thẩm quyền rộng rãi của chính phủ Liên bang trong việc xử lý những phát thải độc hại có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng và môi trường. Trong khoảng thời gian năm năm, 1,6 tỉ đô la tiền thuế đã được dùng để chi cho việc giải tỏa, dọn sạch những địa điểm ô nhiễm tồn đọng.