帖子:“增强风化”如何减缓气候变化,提高作物产量

实现巴黎协定“低于”目标的全球变暖2摄氏度,或1.5摄氏度,高于工业化前的水平,人类社会需要快速脱碳。

但国家承诺控制温室气体排放目前不足为了满足这些同意限制。越来越有可能的是,“负排放”,或“二氧化碳清除”,技术需要收拾残局。

这些技术包括提取大气中的二氧化碳并将其存储下去。科学家提出了一系列不同的方法我们现在需要现实的评估这些策略,他们可以提供什么,以及所面临的挑战是什么。

在一篇新论文中自然植物,我们处理一个under-discussed二氧化碳去除技术称为“强化岩石风化”。我们的研究强调了潜在的更广泛的利益对作物产量和土壤健康,并提出了下一步的研究议程。

增强的风化作用是什么?

您可能还记得学校里从地理课,化学风化作用是一个自然的过程,不断侵蚀岩石在我们经过数百万年的风景和吸收大气中的二氧化碳。

流程开始下雨,通常微酸性有吸收大气中的二氧化碳的旅程在地上。岩石和土壤的酸性雨反应土地,逐渐把它们分解成分钟岩石谷物和形成碳酸氢盐。最终,这碳酸氢盐洗到海洋,碳存储在溶解形成成千上万年或锁定在海底。

提高风化尺度这一过程。它涉及粉碎硅酸盐岩石如玄武岩-古代火山爆发遗留绕过缓慢的风化作用。产生的粉,活性高的表面积,然后在大片的农田土壤中植物根系和微生物加快化学反应。

自然岩石风化吸收大约0.3%的全球化石燃料的排放,增强风化能把更多的二氧化碳从大气。

但潜在的好处并没有就此结束。作为增强风化使水更碱性,它可以帮助你抵消海洋酸化。

和在土壤中添加矿物质可以提高营养水平,提高作物产量,帮助恢复退化的农业土壤。

粮食需求

需要削减二氧化碳排放的演变与前所未有的食品需求的增加,与饮食变化和不断增长的人口可能超过110亿年到2100年(pdf)。与此同时,农业本身对气候变化的贡献增长。

至关重要的是,增强岩石风化与现有农田管理工作。与其他负排放技术考虑,它并不争夺土地用来种植粮食或增加对淡水的需求。

同时增强可以应用于任何土壤风化,耕地是最明显的候选人是全年工作和种植。它涵盖了约12平方公里,占全球陆地面积的11%。

事实上,耕地的农场已经应用的形式压碎岩石灰岩扭转引起的土壤酸化农业实践,如化肥的使用。还有历史悠久的小规模农业利用硅酸盐岩石改善作物产量在高度风化的土壤在非洲、巴西和马来西亚。

交换对石灰石硅酸盐,和增加应用程序速度,将做同样的工作,帮助解决酸化,但同时帮助捕获大气中的二氧化碳。

管理农田,因此,物流基础设施,如公路网络和大规模机械需要采取这种方法。这些因素可能使增强风化直接采用。

下面的视频中可以看到这个行动从莱弗休姆减缓气候变化中心。

以这种方式使用硅酸盐岩石作为资源可能也有许多重要的广泛的好处。其中包括提供硅回到土壤改善作物健康和防止害虫和疾病,并提供营养来提高产量。

如果意识到,这些好处将减少农业化肥和农药的使用量,降低粮食生产成本,增加农场的利润和减少壁垒增强风化的农业部门。

估计和挑战

因此,理论上讲,有很多潜在的好处使用增强的风化。然而,像许多负排放技术,实现仍处于早期阶段。它需要进一步研究、开发和示范——不仅仅是在一系列作物和土壤类型、不同气候和空间尺度。

已经有一些成功的实地测试使用增强的风化——尽管捕获二氧化碳以外的任何其他目的。

例如,在一个12年研究在新罕布什尔州进行森林,科学家测量了扩散的影响硅酸盐粉从酸雨加速复苏的方法。增强的结果证实了一些主要影响风化-快速增加溶解硅酸盐和钙成为流,和减轻酸化的生态系统。

同样,在毛里求斯,甘蔗试验早在1961年增加了玄武岩土壤和产量增加了30%在五连续丰收。

也有其他挑战。采矿过程中,研磨和岩石大规模蔓延可能会有消极的环境和生态影响,因此需要仔细的管理。根据颗粒的大小的粉粉到岩石,能源需求将占10 - 30% CO2的量。必威体育在线注册使用可再生能源会降低。必威体育在线注册

成本,也需要考虑。目前的成本估计是不确定的和相差很大。的迄今为止最详细的分析将运营成本在52 - 480美元每吨CO2——尽管这些估计约束不足和提高农作物产量,降低化肥需求将抵消这些费用。相比之下,39 - 100美元每吨二氧化碳另一方面,更热门的负排放的技术,生物能必威体育在线注册源和碳捕获和存储(BECCS)。

但可能是显著的。例如,应用50吨玄武岩粉每年每公顷70公顷的玉米带北美可能削减多达11亿吨的二氧化碳从长远来看——相当于13%的全球年度排放量农业。

国家相当多产的农田有隔离二氧化碳的最大潜力通过增强的风化。其中包括美国、中国、印度和俄罗斯,所有大规模种植作物和最大的二氧化碳排放国。

比例估计全球层面是棘手的,但——例如,添加硅酸10 - 30吨每公顷每年三分之二的世界上最富饶的农田可能需要0.5 -40亿吨二氧化碳从大气中到2100年每年。但目前的估计是高度不确定,需要更多的研究。

把理论付诸实践

人类社会早就知道火山平原肥沃的;理想的地方种植庄稼没有不利人类健康的影响,但当然,很少考虑如何添加额外的岩石土壤可能捕获碳。

我们现在需要理论和实验室检测到真正的农田如何增强风化适合——几乎和经济更广泛的投资组合的选择消除大气中的二氧化碳。

然而,仍有很长的路要走,在这领域的研究仍然处于起步阶段。改进的评估需要了解多少二氧化碳方法将捕获,多少岩石是必需的,需要多少能量粉碎岩石和分发,并更好地理解长期影响土壤和水的课程。必威体育在线注册

我们需要进行仔细监控评估耕地。举个例子,我们可以展示的预期收益作物在季节性和年度天气的变化?

最后,我们需要更好地理解公众感知增强的岩石风化作为碳捕获策略、沟通的过程中,利益和风险,了解任何公开担忧这意味着什么为我们的风景和农田。