Robot hỗ trợ phục hồi cỏ biển

Có khoảng 72 loài cỏ biển trên khắp thế giới, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì một đại dương khỏe mạnh.Nhưng môi trường sống dưới nước quan trọng này đang suy giảm – với mức mất mát khoảng 7% mỗi năm trên toàn cầu – do các yếu tố như phát triển ven biển, biến đổi khí hậu, đánh bắt quá mức và ô nhiễm.

"Hành tinh của chúng ta có khoảng 18 triệu ha cỏ biển. Tuy nhiên, diện tích này đang suy giảm từ 30-40%," ông Chris Oakes, Giám đốc điều hành của ReefGen, nói.

Theo ông Oakes, đây là một xu hướng đáng lo ngại, "Nếu không có cỏ biển, chúng ta sẽ ghi nhận thêm hiện tượng xói mòn bờ biển, sự mất mát của các rạn san hô, suy giảm nguồn cá và chất lượng nước," ông nói thêm

Trong nỗ lực giải quyết vấn đề này, 5 năm trước, ReefGen được thành lập và đang phát triển các công nghệ và robot để hỗ trợ phục hồi cỏ biển.

Robot cho việc phục hồi

Trong các dự án phục hồi cỏ biển, thợ lặn thường phải mang hạt giống xuống phủ dưới đáy đại dương. Tuy nhiên, hoạt động dựa trên sức người thường chậm và hiệu quả thấp, đồng thời cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với thợ lặn khi phải làm việc dưới đáy biển trong thời gian dài.

Theo đó, khi công nghệ được cải thiện, chi phí giảm, robot đang đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá và thực hiện các nhiệm vụ dưới điều kiện thuỷ sinh khắc nghiệt.

"Điều tuyệt vời trong công nghệ robot hiện nay là rất nhiều linh kiện có sẵn và giá cả phải chăng, cho phép chúng ta bắt đầu khám phá các khả năng mới, như phục hồi," ông Oakes giải thích.

ReefGen ban đầu chế tạo một robot tên là Cora. Cora có nhiệm vụ cấy các mảnh san hô lên các rạn san hô, qua đó giúp tái sinh san hô. Từ thành công này, robot Grasshopper được thiết kế trên nền tảng của Cora, hướng tới phục hồi cỏ biển.

Grasshoper nặng khoảng 23 kg, có thể chứa 20.000 hạt giống và trồng 60 hạt mỗi phút dưới thảm cỏ biển. Robot này hoạt động bằng cách gieo hạt cỏ biển và dung dịch bùn, đã được chuẩn bị trước, vào các trầm tích dưới đáy biển.

Ở mỗi vị trí, robot gieo khoảng 4 hạt, sau đó nó tiếp tục di chuyển tới vị trí mới cách khoảng 30 cm. Bằng cách này, hoạt động gieo trồng cỏ biển sẽ không làm đảo lộn môi trường xung quanh.

Grasshopper chưa thể tự động hoá hoàn toàn và vẫn được điều khiển bởi người sử dụng.

"Bây giờ, chúng tôi đang tập trung vào việc gieo trồng, phục hồi sinh học và các khía cạnh cơ học. Khi chúng tôi tự tin rằng mọi thứ đã được thiết kế đúng cách, chúng tôi sẽ thêm vào các tính năng bán tự động như điều hướng, để robot có thể tự làm một số công việc”, ông Oakes giải thích.

Nghiên cứu so sánh

Các robot trồng cỏ biển đã hoạt động ở Bắc Mỹ, châu Âu và Đông Nam Á. Tháng 7 vừa qua, Grasshopper đã trồng 25.000 hạt giống ở Wales.

Dù cần thời gian để thấy kết quả, ông Oakes cho rằng dự án thử nghiệm cỏ biển đầu tiên của họ vào năm 2022 đã gặt hái những thành công dựa vào chất lượng và số lượng cỏ biển được trồng lại. Thành công này giúp xác định rằng việc trồng cỏ bằng robot cơ giới, với tốc độ và quy mô lớn, là khả thi.

Vào tháng 10, ReefGen đã hợp tác với Viện Khoa học Biển Đại học Bắc Carolina (UNC) tại Mỹ để thực hiện các nghiên cứu so sánh về các phương pháp phục hồi cỏ biển dựa trên hạt giống, bao gồm cả việc gieo trồng bằng robot.

"Thông qua nghiên cứu, nhiều đồng cỏ của chúng tôi đã chuyển từ những đặc điểm liên tục sang những đặc điểm rời rạc hơn, vì vậy chúng tôi đang thực sự cố gắng khám phá các cách để đảo ngược những xu hướng đó," giáo sư Joel Fodrie, giám đốc Viện Khoa học Biển UNC, chia sẻ.

Nhóm của ông Fodrie đã thu thập hạt giống vào mùa xuân vừa qua từ các địa điểm tặng cỏ biển có thừa và giữ chúng trong phòng thí nghiệm cho đến mùa thu, đợi hạt giống nảy mầm và sẵn sàng để được trồng.

"Chúng tôi sẽ gieo những hạt giống đó ở những nơi mà chúng tôi nghĩ có thể phát triển thành những đồng cỏ mới, hoặc ít nhất là bắt đầu phát triển lại những đồng cỏ nơi chúng tôi đã từng có," ông Fodrie nói.

Trong khi đó, Grasshopper được triển khai để trồng 1.000 hạt giống trong một khu vực 1.000 m2 ngoài khơi phía Nam Outer Banks. Sau đó, kết quả gieo hạt tại khu vực này sẽ được so sánh với kết quả tại khu vực mà đội của ông Fodrie trồng bằng tay.

Ông Oakes nói rằng các nghiên cứu khoa học như thế này giúp họ suy diễn dữ liệu, chẳng hạn như tốc độ họ có thể trồng theo thời gian, hoặc những gì cần cải thiện cho cuộc thám hiểm tiếp theo.

“Cho đến nay, những gì chúng tôi đang làm để thu thập hạt giống và sau đó tái triển khai hạt giống, vẫn phụ thuộc vào nhiều bàn tay,” ông Fodrie nói, “vì vậy khả năng tự động hóa, khả năng sử dụng công nghệ, chắc chắn có thể làm cho mọi thứ trở nên thực tế hơn rất nhiều ở quy mô lớn hơn.”

Tăng cường quản lý

Trong khi đội ngũ ReefGen cảm thấy phấn khởi trước tiềm năng của Grasshopper trong việc mở rộng quy mô phục hồi, ông Oakes cho biết việc giám sát và duy trì các thảm cỏ biển đã được phục hồi sẽ là chìa khóa để đảm bảo thành công.

"Điều quan trọng là phải nghĩ về phục hồi như một quá trình liên tục; không phải là một chương trình làm một lần là xong mà sẽ còn nhiều sự kiện khác góp phần giết chết cỏ biển," ông nói.

Để ghi lại sự thay đổi theo thời gian, ReefGen hợp tác với các công ty cung cấp công nghệ chuyên dụng tại chỗ cho việc giám sát, báo cáo và xác thực cỏ biển.

Theo đó, để bảo vệ cỏ biển về lâu dài, điều cần làm là thu hút sự tham gia của cộng đồng địa phương.