Forskare vid King Abdullah University of Science and Technology har utvecklat en ny metod för att fånga upp koldioxid med hjälp av växter och mikrober som producerar oxalater. Med detta syftar de till att omvandla öknar till kolbindningssystem. För att sätta saker i verket började teamet experiment i nordvästra Saudiarabien. De planterade kvävefixerande baljväxter, som akacior, för att hjälpa ökenväxter att växa.
Att minska utsläppen är i sig inte effektivt för att minska de extrema CO2-nivåer som finns i atmosfären. Vi måste ta bort de redan befintliga koncentrationerna av koldioxid i miljön och lagra den. Ett team av växtforskare från King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) publicerade nyligen ett opinionsunderlag om att torra landområden har potential att fånga upp koldioxid.
Enligt forskarna är det möjligt att omvandla ett torrt ekosystem till effektiva kolbindningssystem. Detta kan vara möjligt genom att förbättra markens hälsa, förbättra fotosynteseffektiviteten och öka rotbiomassan. Och detta kan vara uppnås genom ingenjörskonst idealiska kombinationer av jordmikrober, jordtyp och rätt kombination av växter för att införliva och främja en naturligt förekommande biogeokemisk process. Oxalat-karbonatväg är processen som diskuteras här som kommer att hjälpa till att skapa kolsänkor under jorden.
Heribert Hirt, senior författare och växtforskare vid KAUST, sa, "Återgröna öknar genom återställande av ekosystemfunktioner, inklusive kolbindning, bör vara den föredragna metoden. Fördelen med att återta torra regioner för återgrönning och kolbindning är att de inte konkurrerar med mark som används inom jordbruk och livsmedelsproduktion.â€
Betydelsen av oxalater
Metoden drar nytta av torra anpassade växter som producerar oxalater - joner som innehåller kol och syre som är förknippade med njursten eller gikt. Vissa jordmikrober förlitar sig enbart på oxalater som sin kolkälla. Som ett resultat släpper de ut karbonatmolekyler i jorden.
Karbonat sönderdelas ofta snabbt, men när dessa växt-mikrobsystem odlas i jordar som är alkaliska och rika på kalcium, interagerar karbonatet med kalcium för att skapa bestående kalciumkarbonatavlagringar.
Den naturliga kolets kretslopp involverar vanligtvis utbyte av koldioxid mellan atmosfären, haven och terrestra ekosystem. Men på grund av mänskliga aktiviteter har det skett en betydande uppbyggnad av för mycket CO2 i atmosfären.
Se även: 6 Fördelar och nackdelar med kolavskiljning
Träd vs. Torra länder
Träd ses ofta som den perfekta lösningen för att fånga upp kol, men utmaningen är att återplantering ofta konkurrerar med jordbruket om värdefull åkermark. Men omvandla öknar till kolsekventering system är ett nytt koncept. Det finns en enorm möjlighet i torra länder, som utgör ungefär en tredjedel av jordens yta och för närvarande inte utnyttjas för jordbruk.
Torra ekosystem är kända för sitt begränsade växtliv, främst på grund av bristen på vatten. Vissa växter har genialiskt utvecklade olika strategier att överleva under dessa utmanande förhållanden, och framgångsrikt övervinna bristen på vatten och extrema temperaturer.
Vissa växter som trivs i torra förhållanden besitter anmärkningsvärda rotsystem för att komma åt underjordiska vattenkällor. Dessutom använder de olika former av fotosyntes som gör det möjligt för dem konservera vatten under brännande perioder på dagen.
Sedan finns det också växter som kallas oxalogena med förmågan att producera betydande mängder oxalater, som kan omvandlas till vatten under torka.
Mikrober använder inte bara kol för sin egen ämnesomsättning, utan också släpp ut det som karbonat i jorden. Detta karbonat har förmågan att fällas ut som kalciumkarbonat, och dess stabilitet kan bestå i flera århundraden eller till och med årtusenden. Det föreslagna systemet för kolbindning på torra marker innebär en kombination av oxalogena växter, som släpper ut upp till en fjärdedel av sitt kol som oxalsyra i jorden, och oxalotrofa mikrober.
Från dessa oxalater deponeras en viss mängd kol under jorden, och teamet vill använda denna mekanism för kolbindning. Enligt rapport, "Sammantaget, i denna form av kolbindning, kan en av sexton fotosyntetiskt fixerade kolatomer bindas till karbonater."
Fertilitetsöarna
Enligt författarna, genom att förbättra detta biogeokemisk process som förekommer naturligt i torra länder, är det möjligt att omvandla dessa improduktiva och försämrade ekosystem till kolsänkor med blomstrande jord och växter.
Författarna föreslår det fertilitetsöar bör tas som startpunkt. De är små områden med vitaliserade livsmiljöer från vilka växter och mikrober kan expandera och så småningom skapa en frodig matta av vegetation.
Medförfattare Hassan Boukcim har redan startat experiment i nordvästra Saudiarabien, plantera kvävefixerande baljväxter som akacior för att stödja tillväxten av andra ökenväxter. Författarna tror att dessa tillvägagångssätt kan leda till stora ökningar av mängden kol som lagras i växter och jord inom tio år.
De påpekar dock att framgången och hastigheten för denna metod kommer att påverkas av den hastighet med vilken växter växer under torra förhållanden, samt tillgången på medel och politiskt stöd i olika torra länder.
"Som en del av KAUSTs Native Genome Project har vi redan identifierat några inhemska oxalogena växtarter, men detta projekt kommer att utökas nu för att karakterisera hundratals inhemska växter och mikrober," säger professor Hirt.
Professor Hirts team har revolutionerat processen för beläggning av fröer genom att applicera nyttiga mikrober direkt på inhemska växtfrön. Dessa frön odlas noggrant i plantskolor innan de planteras i hårda ökenmiljöer. Så att omvandla öknar till kolbindningssystem kan tyckas vara en ouppnåelig uppgift, men det är bättre att prova olika tillvägagångssätt snarare än ingenting.
