Климатический выигрыш: исследование оценило преимущества усиленного выветривания

Нанесение измельченной силикатной породы на поля ферм Среднего Запада может улавливать значительные количества углекислого газа и предотвращать его накопление в атмосфере. К такому выводу пришло новое исследование, впервые успешно оценившее эти климатические преимущества.

Совместно с Eion Corp. исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Центра смягчения последствий изменения климата Леверхалма (LC3M) разработали новый метод расчета потенциала сокращения CO₂ при внесении в почву сельхозугодий добавок из базальтовой породы — процесса, известного как усиленное выветривание.

Традиционное пропашное земледелие высвобождает в атмосферу значительные количества почвенного углерода в виде CO₂ — парникового газа, являющегося основной движущей силой изменения климата. При усиленном выветривании силикатная порода вносится на сельхозугодья, чтобы уловить этот углерод до того, как он достигнет атмосферы. По мере выветривания породы высвобождаются кальций и магний, которые реагируют с растворенным CO₂ с образованием бикарбоната, по сути, связывая газ и безопасно перенаправляя его в грунтовые воды.

Однако количественная оценка его потенциала улавливания углерода до сих пор была сложной задачей. Команде из Иллинойса удалось рассчитать как скорость выветривания, так и потенциал сокращения углекислого газа при внесении базальтовых добавок на поля кукурузы и мискантуса. Эти факторы критически важны для оптимизации секвестрации углерода и для фермеров, надеющихся получить углеродные кредиты.

Прорыв, ставший результатом пятилетнего исследования на опытной ферме Illinois Energy Farm, был опубликован в журнале Global Change Biology. Исследование возглавили Иван ДеЛюсия и Ильза Кантола.

В рамках этой работы исследователи в течение четырех лет неоднократно вносили тонкоизмельченный базальт на парные поля Energy Farm: одно с севооборотом кукуруза/соя, а другое — с Miscanthus x giganteus, многолетней травой, которая становится продуктивной биоэнергетической культурой для замены ископаемого топлива.

Измельчение базальта ускоряет естественный процесс выветривания, который включает две химические реакции. Сначала атмосферный CO₂ растворяется в дождевой воде с образованием угольной кислоты. Затем кислота реагирует с каменной пылью в почве с образованием бикарбоната — растворимого соединения, которое выщелачивается с почвенной водой. Базальт содержит кальций, магний, фосфор и микроэлементы, которые высвобождаются при выветривании и улучшают плодородие почвы.

Команда из Иллинойса рассчитала сокращение CO₂ и скорость выветривания базальта, измерив изменение содержания редкоземельных элементов в почве после добавления базальта и сравнив его с содержанием кальция и магния в системе.

Расчеты показали, что усиленное выветривание снизило чистые потери углерода в атмосферу на 42% на участках с кукурузой. В сочетании с минимальной обработкой почвы или покровными культурами внесение базальта могло бы превратить кукурузу в чистый поглотитель углерода.

На участках с мискантусом, которые уже до внесения базальта накапливали больше CO₂, чем выделяли, усиленное выветривание более чем вдвое увеличило накопление углерода. Это открытие добавляет потенциальные климатические преимущества этой возобновляемой биоэнергетической культуре.

Методы удаления диоксида углерода являются критической частью стратегий смягчения последствий изменения климата. Фермеры, землевладельцы и другие лица, стремящиеся получить углеродные кредиты, хотят знать, сколько базальта нужно вносить и как долго продлится эффект.