Waarom is het klimaat op aarde in de geologische tijd zo stabiel gebleven? Het antwoord kan je misschien rocken.

rotsen, met name de soorten die zijn ontstaan ​​door vulkanische activiteit, een cruciale rol spelen bij het stabiel houden van het klimaat op de lange termijn en bij het circuleren van koolstofdioxide tussen land, oceanen en de atmosfeer.

Wetenschappers weten al tientallen jaren dat gesteenteverwering - de chemische afbraak van mineralen in bergen en bodems - koolstofdioxide uit de atmosfeer verwijdert en omzet in stabiele mineralen op het aardoppervlak en in oceaansedimenten. Maar omdat dit proces over miljoenen jaren loopt, het is te zwak om de moderne opwarming van de aarde door menselijke activiteiten te compenseren.

Nutsvoorzieningen, echter, opkomende wetenschap - waaronder in het California Collaborative for Climate Change Solutions' (C4) Working Lands Innovation Center - laat zien dat het mogelijk is om de verweringssnelheid van rotsen te versnellen. Verbeterde rotsverwering kan zowel de opwarming van de aarde vertragen als de gezondheid van de bodem verbeteren, waardoor het mogelijk wordt gewassen efficiënter te telen en de voedselzekerheid te vergroten.

Rock chemie

Veel processen weersgesteenten op het aardoppervlak, beïnvloed door scheikunde, biologie, klimaat en platentektoniek. De dominante vorm van chemische verwering treedt op wanneer koolstofdioxide wordt gecombineerd met water in de bodem en de oceaan om koolzuur te maken.

Ongeveer 95% van de aardkorst en mantel - de dikke laag tussen de aardkorst en de kern - is gemaakt van silicaatmineralen, dat zijn verbindingen van silicium en zuurstof. Silicaten zijn het belangrijkste ingrediënt in de meeste stollingsgesteenten, die ontstaan ​​wanneer vulkanisch materiaal afkoelt en hard wordt. Dergelijke rotsen vormen ongeveer 15% van het landoppervlak van de aarde.

Wanneer koolzuur in contact komt met bepaalde silicaatmineralen, het veroorzaakt een chemisch proces dat bekend staat als de Urey-reactie. Deze reactie trekt gasvormig koolstofdioxide uit de atmosfeer en combineert het met water en calcium- of magnesiumsilicaten, produceren van twee bicarbonaationen. Zodra de kooldioxide in deze bodemcarbonaten is gevangen, of uiteindelijk in de oceaan gespoeld, het verwarmt het klimaat niet langer.

De Urey-reactie verloopt sneller wanneer silicaatrijke bergen zoals de Himalaya vers materiaal aan de atmosfeer blootstellen, bijvoorbeeld, na een aardverschuiving - of wanneer het klimaat heter en vochtiger wordt. Recent onderzoek toont aan dat mensen het proces aanzienlijk kunnen versnellen om de moderne opwarming van de aarde te helpen bestrijden.

Versnelde verwering

De grootste limiet voor verwering is de hoeveelheid silicaatmineralen die op een bepaald moment wordt blootgesteld. Het vermalen van vulkanisch silicaatgesteente tot een fijn poeder vergroot het beschikbare oppervlak voor reacties. Verder, door dit steenstof aan de grond toe te voegen, wordt het blootgesteld aan plantenwortels en bodemmicroben. Zowel wortels als microben produceren koolstofdioxide terwijl ze organisch materiaal in de bodem afbreken. Beurtelings, dit verhoogt de koolzuurconcentraties die verwering versnellen.

Een recente studie door Britse en Amerikaanse wetenschappers suggereert dat het toevoegen van fijngemalen silicaatgesteente, zoals basalt, naar alle akkerlandgronden in China, Indië, de VS en Brazilië zouden verwering kunnen veroorzaken die elk jaar meer dan 2 miljard ton koolstofdioxide uit de atmosfeer zou verwijderen. Ter vergelijking, de VS hebben in 2018 ongeveer 5,3 miljard ton koolstofdioxide uitgestoten.

Boeren met stenen

Een overtuigend aspect van verbeterde verwering is dat, in gecontroleerde-omgevingsstudies met basaltveranderingen van de bodem, graanopbrengsten zijn verbeterd met ongeveer 20%.

Als basalt verwert, het verhoogt de essentiële voedingsstoffen voor planten die de productie kunnen stimuleren en de opbrengst van gewassen kunnen verhogen. Minerale voedingsstoffen zoals calcium, potassium and magnesium create healthier soils. Farmers have been amending soil with rock minerals for centuries, so the concept is nothing new.

At the Working Lands Innovation Center, we are conducting perhaps the largest enhanced weathering demonstration experiment on real farms in the world. We are partnering with farmers, ranchers, government, the mining industry and Native American tribes in California on some 50 acres of cropland soil amendment trials. We are testing the effects of rock dust and compost amendments on greenhouse gas emissions from the soil, Koolstofopname, crop yields, and plant and microbial health.

Our initial results suggest that adding basalt and wollastonite, a calcium silicate mineral, increased corn yields by 12% in the first year. Working with California's greenhouse gas emissions trading program and our state's diverse agricultural interests, we hope to establish a pathway that would offer monetary incentives to farmers and ranchers who allow enhanced rock weathering on their lands. We aim to create a protocol for farmers and ranchers to make money from the carbon they farm into the soil and help businesses and industry achieve their carbon neutrality goals.

Why negative emissions matter

Under the 2015 Paris climate agreement, nations have pledged to limit global warming to less then 2 degrees Celsius above preindustrial levels. This will require massive cuts in greenhouse gas emissions.

Pulling carbon dioxide from the air—also known as negative emissions—is also necessary to avoid the worst climate change outcomes, because atmospheric carbon dioxide has an average lifespan of more than 100 years. Every molecule of carbon dioxide that is released to the atmosphere through fossil fuel combustion or land clearing will remain there for many decades trapping heat and warming Earth's surface.

Nations need a portfolio of solutions to create negative emissions. Enhanced weathering is poised for rapid scale-up, taking advantage of farm equipment that's already in place, global mining operations and supply chains that currently deliver fertilizers and seeds worldwide. By addressing soil erosion and food security along with climate change, I believe rock weathering can help humans escape the hard place we find ourselves in today.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.