Geskryf deur Benjamin Z. Houlton
Verwering van rotse soos hierdie basaltformasies in Idaho veroorsaak chemiese prosesse wat koolstofdioksied uit die lug verwyder. Matthew Dillon / Flickr, CC BY
Rotse, veral die tipes wat deur vulkaniese aktiwiteite ontstaan, speel 'n kritieke rol om die Aarde se langtermynklimaat stabiel te hou en om koolstofdioksied tussen land, oseane en die atmosfeer te verander.
Wetenskaplikes het geweet vir dekades dat rotsverwering - die chemiese afbreek van minerale in berge en gronde - koolstofdioksied uit die atmosfeer verwyder en dit omskep in stabiele minerale op die planeet se oppervlak en in oseaan sedimente. Maar omdat hierdie proses miljoene jare duur, is dit te swak om moderne aardverwarming deur menslike aktiwiteite te vergoed.
Suurreënskade aan geboue en monumente, soos hierdie sandsteenbeeld in Dresden, Duitsland, is 'n vorm van chemiese verwering. Slick / Wikipedia
Nou is die opkomende wetenskap egter - ook in die California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Innovasie Sentrum vir werkende lande - toon aan dat dit moontlik is om rotsverweringstempo te versnel. Verbeterde rotsverwering kan die aardverwarming vertraag en die grondgesondheid verbeter, wat dit moontlik maak om gewasse doeltreffender te verbou en voedselsekerheid te versterk.
Baie prosesse weer rotse op die aarde se oppervlak, beïnvloed deur chemie, biologie, klimaat en plaattektonika. Die dominante vorm van chemiese verwering vind plaas wanneer koolstofdioksied met water in die grond en die oseaan saamgevoeg word om koolsuur te maak.
Ongeveer 95% van die aardkors en mantel - die dik laag tussen die aardkors en sy kern - is gemaak van silikaat minerale, wat verbindings van silikon en suurstof is. Silikate is die hoofbestanddeel in die meeste stollingsgesteentes, wat ontstaan ​​wanneer vulkaniese materiaal afkoel en verhard. Sulke gesteentes maak ongeveer 15% van die aarde uit grondoppervlakte.
Wanneer koolsuur in aanraking kom met sekere silikaatminerale, veroorsaak dit 'n chemiese proses wat bekend staan ​​as die Urey reaksie. Hierdie reaksie haal gasvormige koolstofdioksied uit die atmosfeer en kombineer dit met water en kalsium of magnesiumsilikate, wat twee bikarbonaatione lewer. Sodra die koolstofdioksied in hierdie grondkarbonate vasgevang is of uiteindelik in die oseaan gespoel word, word die klimaat nie meer warm nie.
Wanneer koolsuur kalsium- en magnesiumsilikaatminerale oplos, breek dit op in opgeloste verbindings, waarvan sommige koolstof bevat. Hierdie materiale kan na die oseaan vloei, waar mariene organismes dit gebruik om skulpe te bou. Later word die skulpe in die oseaansedimente begrawe. Vulkaniese aktiwiteit stel 'n bietjie koolstof in die atmosfeer vry, maar baie daarvan bly miljoene jare in rots begrawe. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA
Die Urey-reaksie loop hoër as silikaatryke berge soos die Himalajas vars materiaal aan die atmosfeer blootstel - byvoorbeeld na 'n grondverskuiwing - of wanneer die klimaat warmer en vogtig word. Onlangse navorsing toon dat mense die proses aansienlik kan versnel om moderne aardverwarming te beveg.
Die grootste beperking op verwering is die hoeveelheid silikaatminerale wat op enige gegewe tydstip blootgestel word. Die maal van vulkaniese silikaatgesteentes tot 'n fyn poeier vergroot die oppervlak beskikbaar vir reaksies. Verder, as hierdie rotsstof by die grond gevoeg word, word dit blootgestel aan plantwortels en grondmikrobes. Beide wortels en mikrobes produseer koolstofdioksied as dit organiese materiaal in die grond ontbind. Op sy beurt verhoog dit die konsentrasies van koolsuur wat die verwering versnel.
Een onlangse studie deur Britse en Amerikaanse wetenskaplikes dui daarop dat die toevoeging van fyngedrukte silikaatgesteente, soos basalt, aan alle gewasgrond in China, Indië, die VSA en Brasilië, die verwering kan veroorsaak meer as 2 miljard ton koolstofdioksied elke jaar uit die atmosfeer. Ter vergelyking het die VSA vrygestel ongeveer 5.3 miljard ton koolstofdioksied in 2018.
Boer met rotse
Een dwingende aspek van verbeterde verwering is dat die opbrengste van graankorrels verbeter word in beheerde-omgewingstudies wat basaltwysigings van grond insluit. ongeveer 20%.
Namate basalt verweer, verhoog dit lewensbelangrike plantvoedingstowwe wat die produksie kan verhoog en die oesopbrengs kan verhoog. Minerale voedingstowwe soos kalsium, kalium en magnesium skep gesonder gronde. Boere was grond verander met rotsminerale vir eeue, dus is die konsep niks nuuts nie.
Die verspreiding van kalk op 'n veld in Devon, Engeland om die grondkwaliteit te verbeter. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY
By die Innovasie Sentrum vir werkende lande, doen ons miskien die grootste verbeterde demonstrasie-eksperiment op verwering op regte plase ter wêreld. Ons werk saam met boere, landbouers, die regering, die mynbedryf en inheemse Amerikaanse stamme in Kalifornië op ongeveer 50 hektaar aanplantings vir die gewasgrond. Ons toets die uitwerking van rotsstof- en komposwysigings op kweekhuisgasvrystellings uit die grond, koolstofopvang, oesopbrengste en plant- en mikrobiese gesondheid.
Ons aanvanklike resultate dui daarop dat basalt en wollastoniet, 'n kalsiumsilikaatmineraal, het die koringopbrengste in die eerste jaar met 12% verhoog. Werk met Die program vir die verhandeling van kweekhuisgasvrystellings in Kalifornië en ons land se uiteenlopende landboubelange, hoop ons om 'n weg te vestig wat geldelike aansporings sal bied vir boere en boerboele wat beter rotsverwering op hul lande moontlik maak. Ons streef daarna om 'n protokol te skep vir boere en landbouers om geld te verdien uit die koolstof wat hulle in die grond boer en om ondernemings en die industrie te help om hul koolstofneutraliteitsdoelwitte te bereik.
Op Bowles plaas, 6 hektaar rotsstof (meta basalt), bykomend tot gewasgrond, grootskaalse CO2-opvangprojek aan die gang, nog 40 hektaar oor !!!! @ucdavis @UCDavisJMIE pic.twitter.com/Ub2WoCiLfJ- Benjamin Z Houlton 🌍 (@ BenHoulton) Oktober 15, 2019
Waarom negatiewe emissies saak maak
Onder die 2015 Parys-klimaatooreenkoms, het nasies belowe om die aardverwarming tot minder as 2 grade Celsius bo die pre-industriële vlakke te beperk. Dit verg groot vermindering in die uitstoot van kweekhuisgasse.
Om koolstofdioksied uit die lug te haal - ook bekend as negatiewe emissies - is ook nodig om die slegste uitkomste van klimaatsverandering te vermy, omdat atmosferiese koolstofdioksied 'n gemiddelde lewensduur van meer as 100 jaar. Elke molekule koolstofdioksied wat deur die verbranding van fossielbrandstowwe of landopruiming na die atmosfeer vrygestel word, sal daar dekades lank bly sit en hitte vasvang en die aardoppervlak opwarm.
In 'n nog vinniger weergawe van verbeterde verwering pomp wetenskaplikes superkritiese koolstofdioksied ondergronds in basaltformasies, waar dit met minerale reageer om nuwe soliede rots te vorm.
Nasies het 'n portefeulje oplossings nodig om te skep negatiewe uitlatings. Verbeterde verwering is van plan om vinnig op te skerp, en gebruik te maak van plaastoerusting wat reeds bestaan, wêreldwye mynboubedrywighede en voorsieningskettings wat tans kunsmis en saad wêreldwyd lewer. Deur gronderosie en voedselsekerheid saam met klimaatsverandering aan te spreek, glo ek dat rotsverwering mense kan help om die moeilike plek waarin ons vandag bevind, te ontsnap.
Benjamin Z. Houlton, professor in globale omgewingstudies, kanseliergenoot en direkteur, John Muir Instituut vir die omgewing, Universiteit van Kalifornië, Davis
Jy is hier: Tuis > Sosiale en Politieke > omgewing > klimaat > Oplossings > Hoekom kan ons nie net CO2 uit die lug trek nie?