Una soluzione efficace per il cambiamento climatico può trovarsi nelle rocce sotto i nostri piedi

Una soluzione efficace per il cambiamento climatico può trovarsi nelle rocce sotto i nostri piedi
L'erosione di rocce come queste formazioni di basalto nell'Idaho innesca processi chimici che rimuovono l'anidride carbonica dall'aria.
Matthew Dillon / Flickr, CC BY

Perché il clima terrestre è rimasto così stabile nel tempo geologico? La risposta potrebbe scuoterti.

Le rocce, in particolare i tipi creati dall'attività vulcanica, svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere stabile il clima terrestre a lungo termine e nel ciclare l'anidride carbonica tra la terra, gli oceani e l'atmosfera.

Gli scienziati hanno conosciuto decenni quell'erosione delle rocce - la decomposizione chimica dei minerali nelle montagne e nel suolo - rimuove l'anidride carbonica dall'atmosfera e la trasforma in minerali stabili sulla superficie del pianeta e nei sedimenti oceanici. Ma poiché questo processo opera per milioni di anni, è troppo debole per compensare il riscaldamento globale moderno dovuto alle attività umane.

I danni causati dalla pioggia acida a edifici e monumenti, come questa statua in arenaria a Dresda, in Germania, sono una forma di agenti atmosferici chimici.I danni causati dalla pioggia acida a edifici e monumenti, come questa statua in arenaria a Dresda, in Germania, sono una forma di agenti atmosferici chimici. Slick / Wikipedia

Ora, tuttavia, la scienza emergente, inclusa la California Collaborative for Climate Change Solutions (C4) Working Lands Innovation Center - mostra che è possibile accelerare i tassi di erosione delle rocce. Una maggiore erosione delle rocce potrebbe sia rallentare il riscaldamento globale sia migliorare la salute del suolo, rendendo possibile la coltivazione dei raccolti in modo più efficiente e rafforzare la sicurezza alimentare.

Chimica rock

Molti processi il tempo oscilla sulla superficie terrestre, influenzata dalla chimica, dalla biologia, dal clima e dalla tettonica delle placche. La forma dominante di alterazione chimica si verifica quando l'anidride carbonica si combina con l'acqua nel suolo e nell'oceano per produrre acido carbonico.

Circa il 95% della crosta terrestre e mantello - lo spesso strato tra la crosta del pianeta e il suo nucleo - è costituito da minerali di silicato, che sono composti di silicio e ossigeno. I silicati sono l'ingrediente principale nella maggior parte delle rocce ignee, che si formano quando il materiale vulcanico si raffredda e si indurisce. Tali rocce costituiscono circa il 15% di quelle della Terra superficie terrestre.


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Quando l'acido carbonico viene a contatto con alcuni minerali silicati, innesca un processo chimico noto come Reazione di Urey. Questa reazione estrae l'anidride carbonica gassosa dall'atmosfera e la combina con acqua e silicati di calcio o magnesio, producendo due ioni bicarbonato. Una volta che l'anidride carbonica è intrappolata in questi carbonati del suolo, o alla fine viene lavata nell'oceano, non riscalda più il clima.

una soluzione efficace al cambiamento climatico potrebbe trovarsi nelle rocce sotto i nostri piediQuando l'acido carbonico dissolve i minerali di silicato di calcio e magnesio, si scompongono in composti disciolti, alcuni dei quali contengono carbonio. Questi materiali possono fluire nell'oceano, dove gli organismi marini li usano per costruire conchiglie. Successivamente le conchiglie vengono sepolte nei sedimenti oceanici. L'attività vulcanica rilascia un po 'di carbonio nell'atmosfera, ma gran parte di essa rimane sepolta nella roccia per milioni di anni. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

La reazione di Urey si verifica a una velocità maggiore quando montagne ricche di silicati come l'Himalaya espongono materiale fresco all'atmosfera, ad esempio dopo una frana, o quando il clima diventa più caldo e umido. Recenti ricerche dimostrano che gli esseri umani possono accelerare sostanzialmente il processo per aiutare a combattere il moderno riscaldamento globale.

Esposizione agli agenti atmosferici accelerata

Il limite maggiore agli agenti atmosferici è la quantità di minerali di silicato esposti in un dato momento. La macinazione di rocce di silicato vulcanico in una polvere fine aumenta la superficie disponibile per le reazioni. Inoltre, l'aggiunta di questa polvere di roccia al suolo la espone alle radici delle piante e ai microbi del suolo. Sia le radici che i microbi producono anidride carbonica mentre decompongono la materia organica nel suolo. A sua volta, questo aumenta le concentrazioni di acido carbonico che accelerano gli agenti atmosferici.

Un recente studio condotto da scienziati britannici e americani suggerisce che l'aggiunta di roccia silicea finemente frantumata, come il basalto, a tutti i terreni coltivati ​​in Cina, India, Stati Uniti e Brasile potrebbe innescare agenti atmosferici che rimuoverebbero più di 2 miliardi di tonnellate di anidride carbonica dall'atmosfera ogni anno. Per confronto, gli Stati Uniti hanno emesso circa 5.3 miliardi di tonnellate di anidride carbonica nel 2018.

Coltivare con le rocce

Un aspetto convincente dell'aumento degli agenti atmosferici è che, negli studi in ambiente controllato che comportano modifiche del basalto del suolo, le rese in granella di cereali sono migliorate all'incirca 20%.

Come il tempo del basalto, aumenta i nutrienti vitali delle piante che possono aumentare la produzione e aumentare i raccolti. I nutrienti minerali come calcio, potassio e magnesio creano terreni più sani. Gli agricoltori sono stati modificare il suolo con minerali di roccia per secoli, quindi il concetto non è una novità.

Spargimento di calce su un campo nel Devon, in Inghilterra, per migliorare la qualità del suolo.Spargimento di calce su un campo nel Devon, in Inghilterra, per migliorare la qualità del suolo. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

Al Working Lands Innovation Center, stiamo conducendo forse il più grande esperimento dimostrativo di resistenza agli agenti atmosferici migliorato in fattorie reali del mondo. Collaboriamo con agricoltori, allevatori, governo, industria mineraria e tribù di nativi americani in California su circa 50 acri di prove di emendamento del suolo dei terreni coltivati. Stiamo testando gli effetti della polvere di roccia e degli emendamenti del compost sulle emissioni di gas serra dal suolo, sulla cattura del carbonio, sui raccolti e sulla salute delle piante e dei microbi.

I nostri risultati iniziali suggeriscono che l'aggiunta di basalto e wollastonite, un minerale di silicato di calcio, ha aumentato le rese di mais del 12% nel primo anno. Lavorando con Il programma di scambio di quote di emissioni di gas serra della California e per i diversi interessi agricoli del nostro stato, speriamo di stabilire un percorso che offra incentivi monetari agli agricoltori e agli allevatori che consentono una maggiore erosione delle rocce sulle loro terre. Miriamo a creare un protocollo per agricoltori e allevatori per guadagnare dal carbonio che coltivano nel suolo e aiutare le imprese e l'industria a raggiungere i loro obiettivi di neutralità del carbonio.

Perché le emissioni negative sono importanti

Sotto il Accordo sul clima 2015 di Parigi, le nazioni si sono impegnate a limitare il riscaldamento globale a meno di 2 gradi Celsius sopra i livelli preindustriali. Ciò richiederà massicci tagli alle emissioni di gas serra.

Estrarre l'anidride carbonica dall'aria, nota anche come emissioni negative, è anche necessaria per evitare i peggiori risultati del cambiamento climatico, perché l'anidride carbonica atmosferica ha un durata media della vita di oltre 100 anni. Ogni molecola di anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera attraverso la combustione di combustibili fossili o la bonifica del terreno rimarrà lì per molti decenni intrappolando il calore e riscaldando la superficie terrestre.

In una versione ancora più veloce di agenti atmosferici potenziati, gli scienziati pompano biossido di carbonio supercritico nel sottosuolo nelle formazioni di basalto, dove reagisce con i minerali per formare nuova roccia solida.

Le nazioni hanno bisogno di un portafoglio di soluzioni per creare emissioni negative. Il miglioramento degli agenti atmosferici è pronto per una rapida espansione, sfruttando le attrezzature agricole già in atto, le operazioni minerarie globali e le catene di approvvigionamento che attualmente forniscono fertilizzanti e semi in tutto il mondo. Affrontando l'erosione del suolo e la sicurezza alimentare insieme al cambiamento climatico, credo che l'erosione delle rocce possa aiutare gli esseri umani a sfuggire al duro posto in cui ci troviamo oggi.The Conversation

Circa l'autore

Benjamin Z. Houlton, professore di studi ambientali globali, collega e direttore del cancelliere, John Muir Institute of the Environment, University of California, Davis

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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