Bijna een miljard acres land in de Verenigde Staten is bestemd voor landbouw, produceren van meer dan een biljoen dollar aan voedselproducten om het land en de wereld te voeden. Diezelfde landbouwprocessen, echter, produceerde in 2018 ook naar schatting 700 miljoen ton koolstofdioxide-equivalent, volgens het Amerikaanse ministerie van landbouw.

Het vinden van een manier om het laatste te verminderen en het eerste te behouden, wordt een gebied van meer aandacht in nationale inspanningen om decarbonisatie te verminderen en trekt steeds meer aandacht bij Oak Ridge National Laboratory. ORNL belegt vandaag een virtuele workshop om de industrie, academische wereld en de wetenschappelijke middelen van wereldklasse van een nationaal laboratorium van het Amerikaanse ministerie van Energie om de uitdaging aan te gaan.

"Het is misschien niet meteen duidelijk dat er een verband is tussen energie en decarbonisatie van de landbouw, maar je hoeft alleen maar aan de oppervlakte te krabben om te zien dat de twee erg met elkaar verweven zijn, " zei David Sholl, die aan het hoofd staat van ORNL's nieuwe Transformational Decarbonization Initiative. "Bijvoorbeeld, er worden enorme hoeveelheden energie verbruikt om stikstofrijke meststoffen te produceren met aardgas als grondstof. Die meststof breekt af in de bodem om grote hoeveelheden lachgas vrij te geven, een extreem krachtig en langlevend broeikasgas. Als we het gebruik van kunstmest zouden kunnen verminderen of zelfs een geheel nieuw proces zouden kunnen creëren om kunstmest te maken, het zou een enorme overwinning zijn voor decarbonisatie."

Nog beter, een paar op wetenschap gebaseerde veranderingen in landbouwpraktijken zouden die miljoenen hectaren landbouwgrond kunnen veranderen in een enorme koolstofput, het vastleggen van miljarden tonnen koolstof per jaar, zei Sholl.

Dit soort potentiële effecten heeft ORNL ertoe gebracht de middelen die zijn geïnvesteerd in onderzoek naar decarbonisatie van de landbouw te verhogen en een grote workshop over dit onderwerp bijeen te roepen. De workshop zal vertegenwoordigers uit de industrie, academische wereld en andere nationale laboratoria om gecoördineerde teams te bouwen die zich richten op de technologieën en opkomende wetenschap met betrekking tot de samenhang van bodemgezondheid, operaties en efficiëntie van voertuigsystemen die kunnen helpen de Amerikaanse landbouwsector koolstofarm te maken.

"Deze onderzoeksgebieden zijn een historisch aandachtsgebied geweest voor ORNL en haar vele partners, dus het is logisch dat we deze kennis toepassen op de landbouwsector, die rijp is voor door wetenschap aangestuurde inspanningen op het gebied van decarbonisatie op deze schaal, " zei Moe Khaleel, Interim plaatsvervanger van ORNL voor wetenschap en techniek en projecten. "Bijvoorbeeld, ORNL is al tientallen jaren toonaangevend op het gebied van voertuigelektrificatie. We weten dat de Amerikaanse landbouw veel grote machines gebruikt die worden aangedreven door aardolieproducten. Welke vooruitgang kunnen we boeken door die machines te elektrificeren en toch hun kracht en efficiëntie te behouden?"

Terwijl de workshop een verhoogde focus markeert op het koolstofvrij maken van de landbouw, het is geenszins het begin van de inspanningen van het lab op dat vlak. ORNL-onderzoekers werken al tientallen jaren aan het creëren van sterkere bio-energiegewassen en het vinden van andere manieren om de landbouw minder koolstofintensief te maken. Bijvoorbeeld, onderzoekers brachten vorig jaar een onderzoek uit waaruit bleek dat de VS 200 miljoen ton CO . zou kunnen vastleggen ₂ in landbouwgrond met behulp van een techniek die bekend staat als bio-energie met koolstofafvang en -opslag. Dat aantal zou tegen 2040 kunnen oplopen tot 700 miljoen. waardoor de VS tegen het jaar 2100 maar liefst 46 miljard ton kan sekwestreren.

Andere ORNL-wetenschappers hebben een enkel gen ontdekt dat is afgeleid van een woestijnagaveplant die in gewassen kan worden ingebracht om ze meer droogtetolerant te maken, productiever en beter in staat om CO . op te nemen ₂ uit de atmosfeer. Onderzoekers hebben ook een mix van micro-organismen ontwikkeld die kunnen worden gebruikt als biomeststof die koolstofintensieve stikstofmeststoffen kan verdringen.

Terwijl andere onderzoeksgebieden ongetwijfeld tijdens de workshop zullen worden geïdentificeerd, één ding blijft zeker. Als de VS hun emissiedoelstellingen voor 2050 willen halen, het zal de landbouwsector moeten aanpakken, en het zal dat moeten doen met behulp van geavanceerde wetenschappelijke technieken die beschikbaar zijn in het nationale laboratoriumsysteem van de DOE.

"Als het gaat om decarbonisatie, alle sectoren van de economie zijn belangrijk, " zei Sholl. "Landbouw moet worden gerangschikt als een van de belangrijkste, echter. Voedsel is een absolute vereiste om in leven te blijven, dus we moeten dit hoge niveau van wetenschappelijke nauwkeurigheid toepassen op de uitdaging, terwijl we de productiviteit en innovatie behouden die kenmerkend zijn voor de Amerikaanse landbouw."