Naukowcy z King Abdullah University of Science and Technology opracowali nową metodę wychwytywania dwutlenku węgla przy użyciu roślin i mikrobów produkujących szczawiany. Dzięki temu chcą przekształcić pustynie w systemy sekwestracji węgla. Aby wdrożyć te rozwiązania, zespół rozpoczął eksperymenty w północno-zachodniej Arabii Saudyjskiej. Zasadzili rośliny strączkowe wiążące azot, takie jak akacje, aby pomóc roślinom pustynnym rosnąć.
Samo ograniczenie emisji nie jest skuteczne w redukcji ekstremalnych poziomów CO2 obecnych w atmosferze. Musimy usunąć obecne już stężenia dwutlenku węgla ze środowiska i zmagazynować je. Zespół naukowców zajmujących się roślinami z Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha (KAUST) opublikował niedawno artykuł, w którym stwierdził, że suche tereny mają potencjał do wychwytywania dwutlenku węgla.
Według naukowców możliwe jest przekształcenie suchego ekosystemu w efektywne systemy sekwestracji węgla . Można to osiągnąć poprzez poprawę stanu gleby, zwiększenie wydajności fotosyntezy i zwiększenie biomasy korzeni. Można to osiągnąć poprzez odpowiednie dobranie mikroorganizmów glebowych, rodzaju gleby i odpowiedniej kombinacji roślin, aby włączyć i promować naturalnie zachodzący proces biogeochemiczny. Omawiany tutaj szlak szczawianowo-węglanowy pomoże w tworzeniu podziemnych pochłaniaczy węgla.
Heribert Hirt , starszy autor i botanik z KAUST, powiedział: „Ponowne zazielenienie pustyń poprzez przywrócenie funkcji ekosystemów, w tym sekwestracji dwutlenku węgla, powinno być podejściem preferencyjnym. Zaletą rekultywacji suchych regionów w celu ponownego zazielenienia i sekwestracji dwutlenku węgla jest to, że nie konkurują one z gruntami wykorzystywanymi w rolnictwie i produkcji żywności”.
Znaczenie szczawianów
Metoda ta wykorzystuje rośliny przystosowane do suchych warunków, które produkują szczawiany – jony zawierające węgiel i tlen , które są związane z kamicą nerkową lub dną moczanową. Niektóre mikroorganizmy glebowe polegają wyłącznie na szczawianach jako źródle węgla. W rezultacie uwalniają one cząsteczki węglanów do gleby.
Węglan często ulega szybkiemu rozkładowi, ale gdy te systemy roślinno-mikrobowe są uprawiane w glebie zasadowej i bogatej w wapń, węglan wchodzi w interakcje z wapniem, tworząc trwałe złoża węglanu wapnia.
Naturalny obieg węgla zazwyczaj obejmuje wymianę dwutlenku węgla między atmosferą, oceanami i ekosystemami lądowymi. Jednak w wyniku działalności człowieka doszło do znacznego wzrostu stężenia CO2 w atmosferze.
Zobacz także : 6 zalet i wad wychwytywania dwutlenku węgla
Drzewa kontra suche tereny
Drzewa są często postrzegane jako idealne rozwiązanie do wychwytywania dwutlenku węgla, jednak wyzwaniem jest to, że zalesianie często konkuruje z rolnictwem o cenne grunty orne. Jednak przekształcanie pustyń w systemy sekwestracji dwutlenku węgla to nowa koncepcja. Tereny suche, które stanowią około jednej trzeciej powierzchni Ziemi i obecnie nie są użytkowane rolniczo, stwarzają ogromne możliwości.
Ekosystemy suche charakteryzują się ograniczoną liczbą roślin, głównie z powodu niedoboru wody. Niektóre rośliny wypracowały pomysłowe strategie przetrwania w tych trudnych warunkach, skutecznie pokonując niedobór wody i ekstremalne temperatury.
Niektóre rośliny, które dobrze rosną w suchych warunkach, posiadają niezwykłe systemy korzeniowe , umożliwiające im dostęp do podziemnych źródeł wody. Ponadto wykorzystują one specyficzne formy fotosyntezy, które pozwalają im oszczędzać wodę w upalnych porach dnia.
Istnieją również rośliny oksalogeniczne, które potrafią produkować znaczne ilości szczawianów, które w czasie suszy mogą przekształcać się w wodę .
Mikroby nie tylko wykorzystują węgiel do własnego metabolizmu, ale także uwalniają go do gleby w postaci węglanu . Węglan ten ma zdolność wytrącania się w postaci węglanu wapnia, a jego stabilność może trwać przez kilka stuleci, a nawet tysiącleci. Proponowany system sekwestracji węgla na terenach suchych obejmuje połączenie roślin oksalogenicznych , które uwalniają do gleby do jednej czwartej węgla w postaci kwasu szczawiowego, oraz mikrobów oksalotroficznych.
Z tych szczawianów pewna ilość węgla osadza się pod ziemią, a zespół chce wykorzystać ten mechanizm do sekwestracji węgla. Według raportu : „ Ogółem, w tej formie sekwestracji węgla, jeden na szesnaście atomów węgla utrwalonych fotosyntetycznie może zostać przekształcony w węglany”.
Wyspy Płodności
Zdaniem autorów, wzmacniając ten biogeochemiczny proces , który naturalnie zachodzi na terenach suchych, możliwe jest przekształcenie tych nieproduktywnych i zdegradowanych ekosystemów w pochłaniacze węgla, charakteryzujące się żyzną glebą i bujną roślinnością.
Autorzy sugerują, że za punkt wyjścia należy przyjąć wyspy żyzności . Są to niewielkie obszary zrewitalizowanego siedliska, z których rośliny i mikroby mogą się rozprzestrzeniać, tworząc ostatecznie bujny dywan roślinności.
Współautor, Hassan Boukcim, rozpoczął już eksperymenty w północno-zachodniej Arabii Saudyjskiej, sadząc rośliny strączkowe wiążące azot, takie jak akacje, aby wspomóc wzrost innych roślin pustynnych. Autorzy uważają, że takie podejście może doprowadzić do znacznego wzrostu ilości węgla magazynowanego w roślinach i glebie w ciągu dziesięciu lat.
Autorzy wskazują jednak, że powodzenie i szybkość tej metody zależeć będzie od tempa wzrostu roślin w warunkach suchych, a także od dostępności funduszy i poparcia politycznego w poszczególnych krajach dotkniętych suchym klimatem.
„W ramach projektu Native Genome Project realizowanego w KAUST zidentyfikowaliśmy już kilka rodzimych gatunków roślin oksalogenicznych, ale projekt ten zostanie teraz rozszerzony, aby scharakteryzować setki rodzimych roślin i mikroorganizmów” – mówi profesor Hirt.
Zespół profesora Hirta zrewolucjonizował proces powlekania nasion, aplikując pożyteczne mikroby bezpośrednio na nasiona rodzimych roślin. Nasiona te są starannie uprawiane w szkółkach przed posadzeniem w trudnych warunkach pustynnych. Tak więc przekształcenie pustyni w systemy sekwestracji węgla może wydawać się nieosiągalnym zadaniem, ale lepiej jest wypróbować różne podejścia niż nic.
