Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы разработали новый метод улавливания углекислого газа с использованием растений и микробов, которые производят оксалаты. С помощью этого они стремятся превратить пустыни в системы улавливания углерода. Чтобы воплотить это в жизнь, команда начала эксперименты на северо-западе Саудовской Аравии. Они посадили азотфиксирующие бобовые, такие как акации, чтобы помочь пустынным растениям расти.
Одного лишь сокращения выбросов недостаточно для снижения экстремально высоких уровней CO2 в атмосфере. Нам необходимо удалить уже существующие концентрации углекислого газа из окружающей среды и поглотить его. Группа ученых-ботаников из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) недавно опубликовала статью, в которой утверждается, что засушливые земли обладают потенциалом для поглощения углекислого газа.
По мнению исследователей, засушливую экосистему можно превратить в эффективную систему поглощения углерода . Этого можно достичь путем улучшения состояния почвы, повышения эффективности фотосинтеза и увеличения корневой биомассы. Этого можно добиться, создавая идеальные комбинации почвенных микроорганизмов, типа почвы и правильного сочетания растений для включения и стимулирования естественных биогеохимических процессов. В данном исследовании рассматривается оксалатно-карбонатный путь , который поможет создать подземные поглотители углерода.
Хериберт Хирт , ведущий автор исследования и специалист по растениям из KAUST, сказал: «Восстановление растительного покрова в пустынях путем восстановления функций экосистемы, включая поглощение углерода, должно быть предпочтительным подходом. Преимущество освоения засушливых регионов для восстановления растительного покрова и поглощения углерода заключается в том, что они не конкурируют с землями, используемыми в сельском хозяйстве и производстве продуктов питания».
Значение оксалатов
Этот метод использует в своих работах растения, приспособленные к засушливым условиям, которые производят оксалаты — ионы, содержащие углерод и кислород , которые связаны с образованием камней в почках или подагрой. Некоторые почвенные микроорганизмы используют оксалаты в качестве источника углерода. В результате они выделяют молекулы карбоната в почву.
Карбонат часто быстро разлагается, но когда эти растительно-микробные системы культивируются на щелочных почвах, богатых кальцием, карбонат взаимодействует с кальцием, образуя устойчивые отложения карбоната кальция.
Естественный круговорот углерода обычно включает обмен углекислым газом между атмосферой, океанами и наземными экосистемами. Однако из-за деятельности человека в атмосфере произошло значительное накопление избыточного количества CO2.
См. также : 6 преимуществ и недостатков улавливания углерода
Деревья против засушливых земель
Деревья часто рассматриваются как идеальное решение для поглощения углерода, однако проблема заключается в том, что лесовосстановление часто конкурирует с сельским хозяйством за ценные пахотные земли. Но превращение пустынь в системы поглощения углерода — это новая концепция. Огромные возможности открываются в засушливых землях, которые составляют около одной трети поверхности Земли и в настоящее время не используются для сельского хозяйства.
Засушливые экосистемы известны своей ограниченной растительностью, главным образом из-за нехватки воды. Некоторые растения изобретательно разработали различные стратегии выживания в этих сложных условиях, успешно преодолевая дефицит воды и экстремальные температуры.
Некоторые растения, произрастающие в засушливых условиях, обладают удивительно развитыми корневыми системами , позволяющими им получать доступ к подземным источникам воды. Кроме того, они используют особые формы фотосинтеза, которые позволяют им сохранять воду в самые жаркие часы дня.
Кроме того, существуют растения, известные как оксалогенез, способные производить значительные количества оксалатов, которые во время засухи могут превращаться в воду .
Микроорганизмы не только используют углерод для собственного метаболизма, но и выделяют его в почву в виде карбоната . Этот карбонат способен осаждаться в виде карбоната кальция, и его стабильность может сохраняться в течение нескольких столетий или даже тысячелетий. Предлагаемая система секвестрации углерода на засушливых землях включает в себя сочетание оксалогенетических растений , которые выделяют до четверти своего углерода в почву в виде щавелевой кислоты, и оксалотрофных микроорганизмов.
Из этих оксалатов некоторое количество углерода откладывается под землей, и команда хочет использовать этот механизм для связывания углерода. Согласно отчету , « в целом, при такой форме связывания углерода каждый шестнадцатый фотосинтетически фиксированный атом углерода может быть связан в карбонаты».
Острова Плодородия
По мнению авторов, путем усиления этого биогеохимического процесса , происходящего естественным образом в засушливых районах, можно превратить эти непродуктивные и деградированные экосистемы в поглотители углерода с процветающей почвой и растительностью.
Авторы предполагают, что в качестве отправной точки следует взять « острова плодородия» . Это небольшие участки восстановленной среды обитания, с которых могут распространяться растения и микроорганизмы, в конечном итоге образуя пышный растительный ковер.
Соавтор Хасан Букчим уже начал эксперименты на северо-западе Саудовской Аравии, высаживая азотфиксирующие бобовые, такие как акации, для поддержки роста других пустынных растений. Авторы считают, что такие подходы могут привести к значительному увеличению количества углерода, хранящегося в растениях и почве, в течение десяти лет.
Однако они отмечают, что успех и скорость этого метода будут зависеть от скорости роста растений в засушливых условиях, а также от наличия средств и политической поддержки в различных засушливых странах.
«В рамках проекта KAUST по изучению генома местных растений мы уже идентифицировали некоторые местные виды растений, образующих оксалобактерии, но теперь этот проект будет расширен, чтобы охарактеризовать сотни местных растений и микроорганизмов», — говорит профессор Хирт.
Команда профессора Хирта произвела революцию в процессе покрытия семян, нанося полезные микробы непосредственно на семена местных растений. Эти семена тщательно выращиваются в питомниках, прежде чем их высаживают в суровых условиях пустыни. Таким образом, превращение пустынь в системы связывания углерода может показаться невыполнимой задачей, но лучше попробовать разные подходы, чем ничего.
Источник : Инженерные методы поглощения углерода в засушливых районах
