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Come funziona la cattura del carbonio nel suolo e la canapa può aiutare?

Carbonio E Canapa

Lo stoccaggio del carbonio nel suolo potrebbe essere una soluzione ambientale

Ci viene detto che i suoli sani trattengono enormi quantità di carbonio dall'atmosfera. Gli scienziati ritengono che non sia sempre così. Una nuova sondaggio smorza le speranze di cattura del carbonio da parte del suolo.

La canapa assorbe il carbonio?

È stato scientificamente dimostrato che la canapa industriale assorbe più CO2 per ettaro rispetto a qualsiasi silvicoltura o coltura da reddito e quindi costituisce il serbatoio di carbonio ideale. Inoltre, la CO2 è permanentemente legata alla fibra che viene utilizzata per tutto da tessili alla carta e come materiale da costruzione.

La rapida crescita della canapa la rende uno degli strumenti di conversione CO2-biomassa più veloci disponibili, più efficiente dell'agroforestry. È possibile coltivare fino a due colture all'anno, il che raddoppia l'assorbimento di CO2.

Sebbene l'agricoltura rigenerativa non abbia una definizione universale, il termine è spesso usato per descrivere pratiche volte a promuovere la salute del suolo restituendo carbonio organico al suolo. Il suolo del mondo immagazzina molte volte più carbonio dell'atmosfera, agendo come un "serbatoio di carbonio" naturale. Ma a livello globale, gli stock di carbonio nel suolo sono diminuiti a causa di fattori come la conversione dei paesaggi nativi in ​​terreni coltivati ​​e il pascolo eccessivo. Uno degli obiettivi delle pratiche di rigenerazione è utilizzare parte del carbonio che le piante hanno assorbito dall'atmosfera per aiutare a ripristinare il carbonio nel suolo.

L'imaging 4D rivela i meccanismi di protezione e rilascio di argilla e carbonio

Recupero del carbonio nella canapa
Recupero di carbonio dalla canapa

Dopo'Annuncio di Elon Musk, il carbonio sta diventando una straordinaria sfida climatica e la canapa potrebbe svolgere un ruolo fondamentale.

La coltivazione del carbonio è un elemento centrale della strategia climatica, ma una nuova ricerca complica le ipotesi comuni su come può funzionare.

A novembre si è riunito un gruppo di oltre 150 ex funzionari e consiglieri del presidente Biden pubblicato un elenco di raccomandazioni destinato ad aiutare la sua amministrazione a "iniziare" la crisi climatica. Tra le proposte, la più importante è la creazione di una "banca del carbonio" federale, che pagherebbe i coltivatori per adottare pratiche di conservazione come colture di copertura e no-till nei loro campi.

In teoria, come può la canapa catturare il carbonio nel suolo?

Il suolo assorbe circa il 20% delle emissioni di carbonio di origine antropica ogni anno e l'argilla è uno dei principali materiali di cattura del carbonio. Sebbene sia opinione diffusa che l'assorbimento nell'argilla ritardi fortemente la decomposizione microbica della materia organica del suolo, in determinate condizioni è stato osservato un aumento della degradazione del carbonio organico associato all'argilla. Le condizioni in cui l'argilla influenza la decomposizione microbica rimangono incerte perché i meccanismi delle interazioni tra argilla e carbonio organico non sono completamente compresi. 

Questo studio rivela le dinamiche spazio-temporali dell'assorbimento e del rilascio di carbonio negli aggregati di argilla modello e il ruolo della decomposizione enzimatica immaginando direttamente un'argilla smectite trasparente su un chip microfluidico. Dimostriamo che la protezione argilla-carbonio è dovuta all'assorbimento quasi irreversibile di zuccheri ad alto peso molecolare all'interno di aggregati argillosi e all'esclusione di batteri da questi aggregati. Mostriamo che questo carbonio protetto fisicamente può essere scomposto enzimaticamente in frammenti che vengono rilasciati in soluzione. Inoltre, suggeriamo miglioramenti rilevanti per i modelli di carbonio del suolo.

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Il concetto di base è che queste attività aiutano le piante ad aspirare il carbonio dall'atmosfera e dirigerlo nel suolo, trasformando i terreni agricoli in una grande spugna in grado di assorbire tutti i gas serra che emettiamo e che trattengono il calore. Una banca del carbonio incoraggerebbe gli agricoltori ad adottare tali pratiche. Alla fine, suggerivano gli ex funzionari, il governo federale potrebbe continuare a vendere questi crediti di carbonio alle società inquinanti che cercano di compensare le proprie emissioni.

Ma c'è ancora molto che non sappiamo ancora sulla ritenzione di carbonio nel suolo: come misurarla accuratamente, come valutarla e quali pratiche effettivamente la aumentano. Questa settimana, la ricerca ha aperto un'ulteriore area di incertezza: uno studio delle interazioni tra carbonio, suolo ed enzimi del suolo solleva nuove domande sul tempo di permanenza effettivo del carbonio catturato nel suolo.

In un recente studio, gli scienziati della Princeton University hanno progettato una serie di esperimenti che hanno permesso loro di osservare come le molecole di carbonio si attaccano e si staccano dall'argilla, una parte fondamentale del suolo che trattiene il carbonio.

Gli scienziati sanno da tempo che i microbi rilasciano parte del carbonio nel processo di decomposizione della materia organica nel suolo. Ma l'ipotesi di lunga data è che l'argilla può contrastare questo processo legandosi al carbonio e proteggendolo dall'attività microbica..

Nuovi risultati, pubblicati mercoledì su Nature Communications, mettono in dubbio l'affidabilità di questa ipotesi

In primo luogo, l'autore principale Judy Yang ha incubato molecole di carbonio, batteri comuni del suolo e minuscoli ciuffi di argilla, formalmente chiamati aggregati di argilla, in una capsula di Petri. Al microscopio, ha scoperto che nel tempo i batteri erano troppo grandi per penetrare nell'argilla e quindi non erano in grado di accedere direttamente al carbonio immagazzinato lì. Questa è la buona notizia: significa che ai microbi è stato impedito di abbattere le molecole di carbonio e di rilasciarle nell'atmosfera.

Tuttavia, in un altro esperimento, Yang ha introdotto enzimi proteici rilasciati da batteri e funghi per aiutarli a processare il cibo, in un vetrino da microscopio modificato contenente molecole di argilla e carbonio. Gli enzimi sono molto più piccoli dei batteri e, per questo motivo, non solo sono stati in grado di penetrare nelle strutture dell'argilla, ma hanno anche aiutato a rilasciare quasi tutte le molecole di carbonio all'interno in poche ore. Una volta che il carbonio viene rilasciato dagli aggregati argillosi, diventa nuovamente accessibile ai batteri del suolo, che possono rilasciarlo dal suolo nel tempo. Questo processo potrebbe potenzialmente rendere la cattura del suolo un pozzo di carbonio più temporaneo del previsto.

Gli scienziati temono che l'aumento dei livelli di carbonio atmosferico e le temperature più elevate ci stiano avvicinando all'innesco di un ciclo di feedback irreversibile ma distruttivo che genera carbonio nel ciclo del suolo.

"In precedenza, credevamo che il carbonio legato all'argilla non potesse essere rilasciato entro un lasso di tempo osservabile", ha detto Yang, ex borsista post-dottorato a Princeton e attualmente professore associato presso l'Università del Minnesota. “Ma abbiamo visto che questo rilascio avviene in poche ore. Gli enzimi possono penetrare nell'argilla e possono rilasciare carbonio protetto dall'argilla. Se questo accade per questo tipo di enzima, probabilmente accade anche per molti altri. "

Per essere chiari, quello che è successo nel laboratorio di Yang è una simulazione molto semplificata di ciò che può accadere sul campo, spogliata di innumerevoli variabili come altri elementi della vita microbica e del suolo.

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Tuttavia, lo studio aiuta a fare luce sui casi in cui è stato riscontrato che il suolo rilascia più carbonio del previsto in determinate condizioni, preoccupando gli scienziati che temono che aumenti dei livelli di carbonio atmosferico e temperature più elevate. Alto ci avvicina a innescare un irreversibile ma distruttivo e carbonio -generazione del ciclo di feedback nel ciclo del suolo.

Nuove strade per la ricerca sul suolo

Ciò non significa che la salute del suolo sia una causa indegna o che lo stoccaggio sia completamente inutile. Al contrario, le conclusioni di mercoledì potrebbero suggerire nuove strade per la ricerca sui suoliha affermato Rattan Lal, professore di scienza del suolo e direttore del Center for Carbon Management and Capture presso la Ohio State University. Ciò include gli sforzi per capire come aiutare l'argilla a trattenere meglio il carbonio.

“Forse il grande potenziale per lo stoccaggio del carbonio a cui le persone pensano non è permanente come si aspettavano. "

"Ci sono molti meccanismi con cui gli aggregati di argilla possono essere rotti", ha detto Lal, evidenziando pratiche come l'aratura e l'utilizzo di fertilizzanti. "L'obiettivo di gestione sostenibile è ridurre al minimo le attività che rompono gli aggregati ”.

Il presidente Biden ha firmato un ordine esecutivo che ordina al ministro dell'agricoltura di sviluppare un piano sul clima

Nonostante l'attuale ed emergente incertezza che circonda quanto efficacemente i suoli possano agire come serbatoi di carbonio, è probabile che l'idea di una banca del carbonio federale continui a guadagnare slancio sotto l'amministrazione Biden. Mercoledì, il presidente ha firmato un decreto che ordina al ministro dell'agricoltura (ancora da confermare) di sviluppare un piano generale su "come incoraggiare l'adozione volontaria di pratiche agricole e forestali rispettose del clima che si traducono in riduzioni e catture di carbonio aggiuntive, misurabili e verificabili "Entro 150 giorni.

L'idea ha molto peso perché gode di un sostegno bipartisan, nonché del sostegno di gruppi di agricoltori, aziende agricole e altri attori che dovrebbero raccogliere benefici finanziari.

Lo stoccaggio del carbonio nel suolo è spesso presentato come una soluzione vincente sia dai gruppi ambientalisti che dalle società private: un'ampia coalizione di parti interessate, inclusi i sostenitori delle organizzazioni senza scopo di lucro, molte delle più grandi aziende di trasformazione alimentare del paese e la lobby agricola, hanno fornito supporto per pratiche rigenerative. Alcuni stati come la California hanno già preso l'iniziativa nel pagare gli agricoltori per sequestrare il carbonio. E in assenza di una banca nazionale del carbonio gestita pubblicamente, molte aziende private sono sorte negli ultimi anni per riempire il vuoto.

L'idea ha molto peso perché gode di un sostegno bipartisan, nonché del sostegno di gruppi di agricoltori, aziende agricole e altri attori che potrebbero trarne vantaggio finanziario. Lo stesso non si può dire degli altri pratiche che ridurrebbero le emissioni alla fonte.

"Se iniziamo a dire che chiederemo una riduzione dell'uso di combustibili fossili, o che chiederemo un aumento del consumo di benzina dalle auto, o che smantelleremo l'energia elettrica a carbone impianti e installare l'energia solare, ci sono molte pressioni contro queste cose ", ha detto Schlesinger. “Quasi nessuno è scontento della riduzione del carbonio nel suolo. I sostenitori del clima potrebbero dire: "Aiuta il clima". Gli agricoltori potrebbero dire: "Rende i miei terreni più fertili. Quello che voglio dire è che tutto questo può essere vero, ma farà qualcosa per il cambiamento climatico? "


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Maestro d'erba

L'autore Maestro d'erba

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