Vào tháng 3 năm nay, khi các quốc gia trên thế giới bắt đầu phải đóng cửa vì đại dịch Covid-19, trên một vùng sa mạc của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE), một kỳ tích bắt đầu được ươm mầm.

Đó là một sa mạc cằn cỗi, không giáp biển và ban ngày luôn ngập nắng bỏng rát. Thế nhưng chỉ trong vòng 40 ngày, cả cánh đồng cát bỗng biến thành một ruộng dưa hấu trổ quả chín mọng.

Đối với một quốc gia phải nhập khẩu 90% sản phẩm tươi sống như UAE, ruộng dưa hấu này là một cột mốc hết sức có ý nghĩa. Sa mạc Ả Rập khô cằn, khắc nghiệt bây giờ đã được biến thành một trang trại trái cây tươi tốt, nhờ vào những hạt đất sét nano.

Được gọi là "nanoclay", công nghệ phục hồi đất này có hẳn một câu chuyện dài hàng thập kỷ trước đó, bắt đầu từ một địa điểm cách sa mạc Ả Rập 2.400 km về phía tây – vùng đồng bằng sông Nile.

Đồng bằng sông Nile từng là một khu vực hết sức trù phú, nơi đã nuôi dưỡng một nền văn minh cổ đại rực rỡ trong hàng thiên niên kỷ. Nhưng cho tới những thập niên gần đây, sự trù phú của khu vực này đã bắt đầu biến mất. Chỉ trong vòng 10 năm của thập niên 1980, đồng bằng sông Nile đã thay da đổi thịt, sự màu mỡ và phì nhiêu của đất bỗng dưng biến mất.

Các nhà khoa học đã phải vật lộn để trả lời câu hỏi tại sao lại vậy. Họ để ý đến những đợt lũ hàng năm xảy ra vào cuối hè, khi đó sông Nile sẽ mở rộng, lấn vào các đồng bằng châu thổ. Nhưng tới cuối mùa, nước rút sẽ mang theo cả khoáng chất và dinh dưỡng có trong đất.

Trong hàng ngàn năm, đất ở đồng bằng sông Nile đã dựa vào những hạt sét để phục hồi độ phì nhiêu sau mỗi mùa lũy. Tuy nhiên, kể từ khi Ai Cập chặn dòng sông Nile để xây dựng đập thủy điện Aswan, những hạt sét tới từ lưu vực thoát nước của Đông Phi cũng đã bị chặn lại.

Hậu quả là đất dưới đồng bằng mất khoáng chất, dinh dưỡng và cả những hạt sét đem lại cho chúng khả năng phục hồi. Chỉ sau khoảng một vài thập kỷ, khi sự phì nhiêu của đất đã được khai thác hết, cả khu vực đồng bằng bắt đầu rơi vào suy thoái.

Desert Control, một công ty có trụ sở tại Na Uy là những người đầu tiên nhìn ra vấn đề này. Họ đã đi vào khía cạnh kỹ thuật để tìm ra một giải pháp giúp phục hồi những vùng đất sa mạc cằn cỗi được gọi là "nanoclay".

Nói theo Ole Sivertsen, giám đốc điều hành của Desert Control thì "nanoclay" có thể biến cát sa mạc thành hi vọng.

"Những dải đất mỏng có ít đất thịt sẽ phải vật lộn để giữ độ ẩm hoặc nuôi dưỡng một thảm thực vật phát triển trên mình. Nhưng sự hiện diện của đất sét với tỷ lệ thích hợp có thể thay đổi đáng kể toàn bộ bức tranh ấy", Ole Sivertsen nói.

Sử dụng đất sét để cải tạo đất không phải là một ý tưởng quá mới - những người nông dân đã áp dụng phương pháp này từ hàng nghìn năm trước. Tuy nhiên, việc xới lớp đất sét dày và nặng bên dưới để lật lên trên sẽ rất tốn công sức. Theo thời gian, nó cũng đồng thời phá vỡ đi hệ sinh thái dưới lòng đất.

Việc cày xới khiến carbon đang bị cô lập trong tầng đất sâu rò rỉ vào không khí, làm tăng thêm gánh nặng hiệu ứng nhà kính. Cuối cùng, nó có thể gây ra sự gián đoạn trong quần xã sinh vật đất - theo một cách tinh tế sẽ ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của thực vật và mùa màng trên đất, Saran Sohi một nhà khoa học đất đến từ Đại học Edinburgh giải thích.

Ông nói: "Một phần quan trọng của sinh học đất là mối quan hệ cộng sinh giữa thực vật và nấm ở dạng mycorrhizae, các sợi nấm hoạt động như phần mở rộng của hệ thống rễ cây.

Được bao phủ trong những cấu trúc giống như sợi lông cực nhỏ và mịn hơn nhiều so với rễ cây, chúng có thể tiếp cận với các chất dinh dưỡng mà rễ cây bản thân có thể không vươn tới và hấp thụ được.

Trong quá trình đó, các sợi nấm cũng kết nối các hạt khoáng chất của đất, duy trì cấu trúc đất và giảm thiểu xói mòn.

Làm xáo trộn đất bằng cách đào hoặc trồng trọt sẽ phá vỡ các cấu trúc nấm này, trong khi chúng cần thời gian để mọc lại. Trong khoảng thời gian đó, đất rất dễ bị tổn thương và chất dinh dưỡng nhiều khả năng sẽ bị thoát ra ngoài".

 
Nanoclay: Công nghệ đột phá giúp biến sa mạc thành đồng ruộng.

Thêm sét vào đất mặt là cách hiệu quả nhất để giải quyết tất cả các vấn đề. Bạn chỉ cần trộn sét vào tầng đất phía trên và nó có thể giữ lại được chất dinh dưỡng, lại vừa đảm bảo duy trì hệ sinh thái nấm và vi sinh vật phía dưới tầng đất sâu.

Thế nhưng, trộn bao nhiêu đất sét và các hạt sét như thế nào lại là một câu hỏi tiếp theo cần trả lời. Quá ít hạt sét sẽ không tạo ra tác động đáng kể. Ngược lại, quá nhiều sét có thể tạo thành một lớp vỏ không thấm nước trên bề mặt cát hoặc làm cho cát bị nén chặt hơn

Hình ảnh trước và sau khi  sử dụng Nanoclay: