Jak pola uprawne mogą walczyć z globalnym ociepleniem

Naukowcy z UC Davis i Cornell University odkryli, że stosowanie pokruszonej skały wulkanicznej na polach uprawnych może powodować magazynowanie węgla w glebie, nawet na obszarach podatnych na suszę, takich jak Kalifornia. To „wzmocnione wietrzenie skał” mogłoby wychwycić do 215 miliardów ton dwutlenku węgla w ciągu 75 lat, gdyby zostało wdrożone na całym świecie. Sukces tej technologii w suchych warunkach wskazuje na możliwość rozszerzania się terenów suchych, które zajmują 41% powierzchni Ziemi, w wyniku zmian klimatycznych.

Badania terenowe ujawniają, że węgiel magazynowany jest w glebie nawet w suchym klimacie.

Dodawanie pokruszonych skał wulkanicznych do pól uprawnych może odegrać główną rolę w usuwaniu węgla z powietrza. W badaniu terenowym naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis i Uniwersytetu Cornell odkryli, że technologia ta powoduje magazynowanie węgla w glebie nawet podczas ekstremalnej suszy w Kalifornii. Badanie opublikowano w czasopiśmie Komunikacja w zakresie badań środowiskowych.

Deszcz zbiera dwutlenek węgla z powietrza podczas opadania i wchodzi w reakcję ze skałą wulkaniczną, zatrzymując dwutlenek węgla. Proces ten, zwany wietrzeniem skał, może trwać miliony lat i jest zbyt powolny, aby zrównoważyć globalne ocieplenie. Jednak kruszenie skał na drobny pył zwiększa prędkość wietrzenia skał. dawny studia Szacuje się, że to „wzmocnione” wietrzenie skał może zgromadzić 215 miliardów ton dwutlenku węgla w ciągu następnych 75 lat, jeśli rozprzestrzeni się na pola uprawne na całym świecie.

Jednak jak dotąd technologia ta nie została przetestowana w terenie w suchym klimacie.

Naukowcy z UC Davis odkryli, że dodanie pokruszonej skały wulkanicznej do pól uprawnych może usunąć dwutlenek węgla z powietrza. To „wzmocnione” wietrzenie skał działa nawet w suchym klimacie. Źródło: Amy Quinton/UC Davis

„Reakcje te wymagają wody” – powiedziała Iris Holzer, główna autorka i doktorantka w dziedzinie gleby i biogeochemii na Wydziale Zasobów Ziemi, Powietrza i Wody na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. „Ponieważ interesuje nas potencjał globalnego składowania dwutlenku węgla w zakresie poprawy warunków atmosferycznych, musimy zrozumieć, czy może on działać w bardziej suchym klimacie i czy skuteczne są różne metody pomiarowe. Z radością monitorowaliśmy usuwanie węgla w tym środowisku”.

Suche tereny Kalifornii: nowa granica składowania dwutlenku węgla

Naukowcy użyli pokruszonego kamienia, zarówno bazaltu, jak i oliwinu, na 5 akrach ugorowanego pola kukurydzy w dolinie Sacramento. Pomiary zbierali w miesiącach zimowych 2020–2021. Kalifornia cierpiała wówczas z powodu poważnej suszy, a opady sięgały 41% średniej historycznej.

Badanie wykazało, że działki zawierające kruszoną skałę zmagazynowały w trakcie badania 0,15 tony dwutlenku węgla na hektar (2,47 akra) w porównaniu z działkami niezawierającymi kruszywa. Chociaż badacze spodziewają się różnej intensywności pogody w różnych środowiskach, usunięcie tej ilości węgla ze wszystkich pól uprawnych Kalifornii byłoby równoznaczne z wyeliminowaniem z dróg 350 000 samochodów rocznie.

Rozrzutnik rozładowuje pokruszoną skałę bazaltową na odłogi kukurydzy w Central Valley. Źródło: Amy Quinton/UC Davis

Implikacje i przyszłe kierunki

„Zdecydowanie widzimy dowody na wietrzenie występujące w krótkich skalach czasowych” – powiedział Holzer. „Nawet rzadkie ulewne deszcze, jakie mamy na zachodzie, mogą wystarczyć, aby przyspieszyć wietrzenie skał i usunąć dwutlenek węgla”.

Pomiar i weryfikacja składowania węgla na większą skalę oraz śledzenie go w czasie to kolejne wyzwanie, powiedział Holzer.

Czterdzieści jeden procent powierzchni Ziemi zajmują tereny suche, które rozszerzają się w wyniku zmian klimatycznych. Dlatego naukowcy twierdzą, że badanie wzmożonego wietrzenia skał na terenach suchych staje się coraz ważniejsze.

Główny badacz Benjamin Zee powiedział. „Jeśli chodzi o naginanie globalnej krzywej emisji dwutlenku węgla, ścigamy się z czasem” – powiedział Holton, dziekan Wydziału Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Cornell. „Nasze badanie pokazuje nowy sposób weryfikacji usuwania dwutlenku węgla poprzez lepsze warunki atmosferyczne i stanowi kluczowy krok naprzód w zwiększaniu skali tej technologii na gruntach rolnych na całym świecie”.

Odniesienie: „Bezpośrednie dowody na usuwanie atmosferycznego dwutlenku węgla poprzez zwiększone wietrzenie w glebach rolniczych” autorstwa Iris O. Holzer, Malika A. Nocco i Benjamina Z. Holtona, 18 października 2023 r., Komunikacja w zakresie badań środowiskowych.
doi: 10.1088/2515-7620/acfd89

Inni autorzy to Malaika Nocco z Departamentu Zasobów Ziemi, Powietrza i Wody na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis.

Badania te, będące częścią Centrum Innowacji w zakresie Obszarów Roboczych, zostały sfinansowane przez Kalifornijską Radę ds. Rozwoju Strategicznego, Fundację Grantham oraz Rogera Santa i Doris Matsui. Aggregates and Mining Company, SGI, spółka należąca do Standard Industries, przekazała pokruszoną skałę bazaltową ze swojego zakładu w Ion w Kalifornii.