Door gewasafval en weggegooid papier om te zetten in een materiaal dat biochar wordt genoemd, kan koolstof uit de atmosfeer worden opgevangen en in de bodem worden opgeslagen, terwijl het ook helpt om landbouwgrond te verrijken.

Landbouw is van oudsher een circulaire industrie waar gewassen voedingsstoffen in de bodem gebruiken om te groeien, die vervolgens worden vervangen door compost of mest. Maar de globalisering en industrialisering van de voedselvoorzieningsketen heeft deze cyclus verstoord, landbouwpraktijken die hebben bijgedragen aan de degradatie van een derde van het land van de planeet.

Wetenschappers zoeken nu naar manieren om dit probleem aan te pakken met een aanpak die niet alleen voedingsstoffen in de bodem herstelt, maar ook helpt om de uitstoot van broeikasgassen door de landbouw te compenseren.

"Landbouwgrond zou kunnen werken als koolstofputten, " zei dr. Jan Mumme, een landbouwingenieur aan de Universiteit van Edinburgh in het VK. "Dit werkt waarschijnlijk niet bij de intensieve veehouderij, maar duurzame gewasproductie en geïntegreerde landbouwsystemen (een evenwicht tussen gewassen en vee) zouden het kunnen doen - en biochar is een manier om te helpen."

Biochar is een stof gevormd uit biomassa, zoals hout en gewasafval, rioolslib en papierafval - dat onder beperkte zuurstofomstandigheden wordt verwarmd tot 400-800°C om een ​​houtskoolachtig product te maken. Dit kan dan aan de grond worden toegevoegd, waar het niet alleen koolstof opslaat, maar interageert ook met microben in de bodem om hun vermogen om extra voedingsstoffen en bodemkoolstof op te vangen te verbeteren.

Tot nu, echter, biochar heeft gemengde resultaten gekregen bij het testen op zijn effecten op bodems en gewasopbrengsten.

Papierafval

"Er zijn veel onderzoekspapers waarin de auteurs de effecten van biochar op gewasopbrengsten onderzoeken en er is een groot aantal positieve resultaten, maar ook tientallen onderzoeken die een negatief resultaat lieten zien, " zei dr. Mummie, die een onderzoeksproject genaamd CarboPlex coördineerde, die een biochar-product heeft ontwikkeld dat boerderijen kan helpen meer koolstof in hun bodem op te vangen.

Onderzoek door het CarboPlex-team wees uit dat biochar betere effecten op de bodem kan hebben wanneer het eerst in een ander proces werd gebruikt. Ze ontwikkelden een materiaal genaamd CreChar, dat is gemaakt van papierafval en combineert koolstof en minerale voedingsstoffen die kunnen worden gebruikt als additief bij de productie van biogas.

Aan het einde van het biogasproces is er een bijproduct genaamd digestaat dat, volgens CarboPlex, waardestijging van CreChar door meer voedingsstoffen op te nemen. Dit digestaat kan dan worden gebruikt als organische meststof in plaats van minerale meststoffen gemaakt door fossiele brandstoffen.

"Met een jaarlijks potentieel van 900 in het VK, 000 ton van deze biomeststof, Ik denk dat dit 60 kan besparen, 000 ton kooldioxide-uitstoot alleen door vervanging van minerale stikstofmeststoffen, "zei dr. Mummie.

Bovendien, Dr. Mumme zegt dat nog eens 619, Alleen al in het VK zou elk jaar 000 ton CO2-uitstoot kunnen worden vermeden door 180, 000 ton papierafval om CreChar te creëren. Dit zou niet alleen de verbranding van papierafval voorkomen, het zou ook het gebruik van biogas in plaats van fossiele brandstoffen aanmoedigen en het vermogen van de bodem om koolstof op te slaan verbeteren.

Dierlijke mest

"Landbouw zoals het hoort, of zoals het was over duizenden jaren, is het beste voorbeeld van de circulaire economie, " zei Dr. Mumme. Een groot deel van de voedselvoorzieningsketen in Europa, echter, begint nu in landen of regio's die gespecialiseerd zijn in massaproductie van afzonderlijke goederen voor export. In Brazilië en de VS, bijvoorbeeld, sojaboeren verbouwen het voer voor veehouders in Europa.

"Het is hoogst onwaarschijnlijk dat scheepsladingen mest (zullen) teruggestuurd worden naar Brazilië of de VS, zodat de boeren daar hun soja en andere gewassen telen met kunstmest gemaakt met fossiele brandstoffen. " zei Dr. Mumme. Ondertussen, in veel Europese landen kan drijfmest uit dierlijke mest het lokale grondwater vervuilen.

Het is dit soort praktijken dat de bodem uitput van zijn potentieel om koolstof op te vangen, omdat organisch afval nooit wordt teruggegeven aan de bodem waaruit het is gehaald. Zonder dit organische materiaal zijn de microbiële ecosystemen onder de grond niet in staat het af te breken en de koolstof die het bevat in de bodem op te slaan.

Maar als de landbouwindustrie biochar zou kunnen gebruiken om de bodem voor deze microben te verrijken, het zou de milieu-impact van de sector kunnen verminderen, die momenteel goed is voor een vijfde van de totale uitstoot in de wereld.

"We hebben veel plaatsen in de wereld waar de koolstof in de bodem uitgeput raakt, verergerd door klimaatverandering, " zei Dr. Mumme. "Er is geen gouden oplossing, maar er zijn een aantal oplossingen die meer levensvatbaar zijn."

Het zal nog een paar jaar duren voordat producten zoals CreChar op grote schaal beschikbaar zijn op industriële schaal, maar ondertussen kunnen boeren al beginnen met het verbeteren van hun koolstofopnamepotentieel. Dit vereist betere landbouwpraktijken, zoals niet ploegen, het gebruik van wisselgewassen, compostering en beheerde begrazing van vee op weiden, volgens Dr. Ashish Malik, een microbiële ecoloog aan de Universiteit van Californië, Irvine in de VS.

"Sommige van deze praktijken worden al toegepast, maar er is gewoon niet genoeg werk aan de microbiële fysiologie, " hij zei.

Bodemmicro-organismen fungeren als poortwachters naar de bodem - ze regelen de niveaus van voedingsstoffen die planten nodig hebben om te groeien door dood biologisch materiaal af te breken. Dit proces helpt de bodem veerkrachtig te houden, productief en verhoogt de hoeveelheid koolstof die ze kunnen vastleggen. Een beter begrip van hoe ze dit doen, zou kunnen helpen om een ​​hogere acceptatie van landbouwpraktijken aan te moedigen die microbiële activiteit en hun vermogen om koolstof op te vangen ondersteunen.

Dr. Malik was de coördinator van Terra-Micro-Carbo, een recent afgerond onderzoeksproject dat bodemmicroben op verschillende boerderijen onderzocht, variërend van laag- tot hoogintensieve landbouwpraktijken.

Het project vond in minder intensieve boerderijen met bijna neutrale pH-waarden in de bodem, er was een verhoogde microbiële groei en meer koolstof opgeslagen. Het verhaal was veel gecompliceerder in zure bodems waar microbiële groei een grotere beperking was op de afbraaksnelheden.

Gemeenschappen

De onderzoekers analyseerden ook bodemmicrobe-gemeenschappen op 56 verschillende boerderijen en groepeerden hun eigenschappen in drie belangrijke gebieden:groei-efficiëntie, het verwerven van middelen en stresstolerantie. Deze drie eigenschappen worden gecombineerd binnen een microbiële gemeenschap om de bodem efficiënt te reguleren en de koolstofopname te maximaliseren.

"Het is niet alleen belangrijk vanuit het oogpunt van de landbouw, maar ook de algemene modelleringsvooruitzichten, " zei dr. Malik.

Terra-Micro-Carbo wil hun bevindingen delen voor gebruik in klimaatmodellen om het koolstofopslagpotentieel van boerderijen te helpen berekenen.

uiteindelijk, dergelijk werk kan boeren en beleidsmakers helpen om beslissingen te nemen die een meer klimaatvriendelijke landbouw bevorderen en zo de impact van de industrie op het mondiale milieu verminderen.