Onderzoekers van de King Abdullah University of Science and Technology hebben een nieuwe methode ontwikkeld om koolstofdioxide op te vangen met behulp van planten en microben die oxalaten produceren. Hiermee willen ze woestijnen omzetten in koolstofvastleggingssystemen. Om de zaken in de praktijk te brengen, begon het team met experimenten in het noordwesten van Saoedi-Arabië. Ze plantten stikstofbindende peulvruchten, zoals acacia's, om woestijnplanten te helpen groeien.
Het verminderen van de uitstoot is op zichzelf niet voldoende om de extreem hoge CO2-concentraties in de atmosfeer te verlagen. We moeten de reeds aanwezige concentraties koolstofdioxide in het milieu verwijderen en opslaan. Een team van plantwetenschappers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) publiceerde onlangs een opiniestuk waarin werd gesteld dat droge gebieden de potentie hebben om koolstofdioxide vast te leggen.
Volgens de onderzoekers is het mogelijk om een droog ecosysteem om te vormen tot een effectief systeem voor koolstofopslag . Dit zou mogelijk zijn door de bodemgezondheid te verbeteren, de fotosynthese-efficiëntie te verhogen en de wortelbiomassa te vergroten. En dit kan worden bereikt door ideale combinaties van bodemmicroben, bodemtype en de juiste plantensoorten te creëren om een natuurlijk voorkomend biogeochemisch proces te bevorderen. Het oxalaat-carbonaatpad is het proces dat hier wordt besproken en dat zal helpen bij het creëren van koolstofputten onder de grond.
Heribert Hirt , hoofdauteur en plantwetenschapper aan KAUST, zei: "Het vergroenen van woestijnen door het herstellen van ecosysteemfuncties, waaronder koolstofvastlegging, zou de voorkeursaanpak moeten zijn. Het voordeel van het hergebruiken van droge gebieden voor vergroening en koolstofvastlegging is dat ze niet concurreren met landbouwgrond en voedselproductie."
Belang van oxalaten
De methode maakt gebruik van planten die aangepast zijn aan droge omstandigheden en die oxalaten produceren – ionen die koolstof en zuurstof bevatten en in verband worden gebracht met nierstenen of jicht. Bepaalde bodemmicroben zijn volledig afhankelijk van oxalaten als koolstofbron. Daardoor geven ze carbonaatmoleculen af aan de bodem.
Carbonaat breekt vaak snel af, maar wanneer deze planten-microbensystemen worden gekweekt in alkalische, calciumrijke grond, reageert het carbonaat met calcium en ontstaan er blijvende calciumcarbonaatafzettingen.
De natuurlijke koolstofcyclus omvat normaal gesproken de uitwisseling van kooldioxide tussen de atmosfeer, de oceanen en ecosystemen op het land. Door menselijke activiteiten is er echter een aanzienlijke ophoping van overtollige CO2 in de atmosfeer ontstaan.
Zie ook : 6 voordelen en nadelen van koolstofafvang
Bomen versus droge gebieden
Bomen worden vaak gezien als de perfecte oplossing voor het vastleggen van koolstof, maar de uitdaging is dat herbebossing vaak concurreert met landbouw om waardevolle landbouwgrond. Het omzetten van woestijnen in systemen voor koolstofvastlegging is echter een nieuw concept. Er liggen enorme mogelijkheden in droge gebieden, die ongeveer een derde van het aardoppervlak beslaan en momenteel niet voor landbouw worden gebruikt.
Droge ecosystemen staan bekend om hun beperkte plantengroei, voornamelijk door het gebrek aan water. Bepaalde planten hebben op ingenieuze wijze verschillende strategieën ontwikkeld om in deze uitdagende omstandigheden te overleven en zo de waterschaarste en extreme temperaturen te overwinnen.
Bepaalde planten die goed gedijen in droge omstandigheden beschikken over opmerkelijke wortelstelsels waarmee ze toegang krijgen tot ondergrondse waterbronnen. Daarnaast maken ze gebruik van specifieke vormen van fotosynthese waardoor ze water kunnen opslaan tijdens de heetste uren van de dag.
Daarnaast zijn er ook planten die bekend staan als oxalogeen, met het vermogen om aanzienlijke hoeveelheden oxalaten te produceren , die tijdens droogteperioden in water kunnen worden omgezet .
Microben gebruiken koolstof niet alleen voor hun eigen stofwisseling, maar geven het ook af als carbonaat in de bodem . Dit carbonaat kan neerslaan als calciumcarbonaat en de stabiliteit ervan kan eeuwen of zelfs millennia aanhouden. Het voorgestelde systeem voor koolstofvastlegging in droge gebieden omvat een combinatie van oxalogene planten , die tot een kwart van hun koolstof als oxaalzuur in de bodem afgeven, en oxalotrofe microben.
Vanuit deze oxalaten wordt een bepaalde hoeveelheid koolstof ondergronds opgeslagen, en het team wil dit mechanisme gebruiken voor koolstofvastlegging. Volgens het rapport : "In totaal zou bij deze vorm van koolstofvastlegging één op de zestien fotosynthetisch vastgelegde koolstofatomen in carbonaten kunnen worden opgeslagen."
Vruchtbaarheidseilanden
Volgens de auteurs is het mogelijk om , door dit biogeochemische proces dat van nature in droge gebieden plaatsvindt te versterken, deze onproductieve en gedegradeerde ecosystemen om te vormen tot koolstofputten met een bloeiende bodem en planten.
De auteurs suggereren dat vruchtbaarheidseilanden als uitgangspunt moeten worden genomen . Dit zijn kleine gebieden met herstelde habitats van waaruit planten en microben zich kunnen uitbreiden, waardoor uiteindelijk een weelderig vegetatietapijt ontstaat.
Medeauteur Hassan Boukcim is al begonnen met experimenten in het noordwesten van Saoedi-Arabië, waarbij hij stikstofbindende peulvruchten zoals acacia's plant om de groei van andere woestijnplanten te ondersteunen. De auteurs geloven dat deze aanpak binnen tien jaar kan leiden tot een aanzienlijke toename van de hoeveelheid koolstof die in planten en bodem wordt opgeslagen.
Zij wijzen er echter op dat het succes en de snelheid van deze methode afhankelijk zijn van de snelheid waarmee planten groeien in droge omstandigheden, en van de beschikbaarheid van financiële middelen en politieke steun in verschillende droge landen.
"Als onderdeel van het Native Genome Project van KAUST hebben we al enkele inheemse oxalogene plantensoorten geïdentificeerd, maar dit project wordt nu uitgebreid om honderden inheemse planten en microben te karakteriseren", aldus professor Hirt.
Het team van professor Hirt heeft het proces van zaadcoating gerevolutioneerd door nuttige microben direct op inheemse plantenzaden aan te brengen. Deze zaden worden zorgvuldig gekweekt in kwekerijen voordat ze in barre woestijnomgevingen worden geplant. Woestijnen omzetten in koolstofvastleggingssystemen lijkt dus een onhaalbare taak, maar het is beter om verschillende benaderingen te proberen dan niets.
