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Nas regiões áridas do sudoeste americano, um mundo invisível está sob nossos pés. Biocrostas, ou crostas biológicas do solo, são comunidades de organismos vivos. Esses micróbios industriosos incluem cianobactérias, algas verdes, fungos, líquens e musgos, formando uma fina camada na superfície dos solos em ecossistemas áridos e semiáridos.
As biocrostas desempenham um papel crucial na manutenção da saúde do solo e na sustentabilidade do ecossistema, mas estão atualmente sob ataque. As atividades humanas, incluindo agricultura, urbanização e uso de veículos off-road, podem levar à degradação de biocrostas, que têm consequências de longo prazo para esses ambientes frágeis. A mudança climática também está pressionando as biocrostas, que lutam para se adaptar à luz do sol e ao calor escaldante em paisagens áridas como o deserto de Sonora.
Agora, Ferran Garcia-Pichel e seu aluno da Arizona State University propõem uma abordagem inovadora para restaurar biocrostas saudáveis. A ideia é usar fazendas de energia solar novas e existentes como viveiros para gerar biocrosta fresca.
Protegidas com segurança do sol sob painéis solares, como banhistas sob um guarda-chuva, as biocrostas são protegidas do calor excessivo e podem florescer e se desenvolver. Em última análise, as biocrostas recém-geradas podem ser usadas para reabastecer terras áridas onde esses solos foram danificados ou destruídos.
Ajuda para solo desértico
Em um estudo de prova de conceito, os pesquisadores da ASU adaptaram uma fazenda solar suburbana no deserto de Sonora como um terreno fértil experimental para biocrust. Durante o estudo de três anos, os painéis fotovoltaicos promoveram a formação de biocrosta, dobrando a biomassa de biocrosta e triplicando a cobertura de biocrosta em comparação com áreas abertas com características de solo semelhantes.
Quando as biocrostas foram colhidas, a recuperação natural foi moderada, levando cerca de 6-8 anos para se recuperar totalmente sem intervenção. No entanto, quando as áreas colhidas foram reinoculadas, a recuperação foi muito mais rápida, com a cobertura de biocrosta atingindo níveis próximos aos originais em um ano.
Os pesquisadores enfatizam que o uso de fazendas solares semelhantes, mas maiores, pode fornecer um método de baixo custo, baixo impacto e alta capacidade para regenerar biocrostas e expandir as abordagens de restauração do solo para escalas regionais. Eles apelidaram sua abordagem pioneira de “crustivoltaica”.
O estudo estima que o uso das três maiores fazendas solares no Condado de Maricopa, Arizona, como viveiros de biocrust poderia capacitar uma empresa de pequena escala para rejuvenescer todas as terras agrícolas ociosas no condado, abrangendo mais de 70.000 hectares, em menos de cinco anos. Entre muitos benefícios ambientais, este esforço de restauração tem o potencial de diminuir significativamente a poeira transportada pelo ar que atualmente impacta a região metropolitana de Phoenix.
“Esta tecnologia pode ser uma virada de jogo para a restauração do solo árido”, diz Garcia-Pichel. “Pela primeira vez alcançando escalas regionais ao nosso alcance, e não poderíamos estar mais entusiasmados. Para começar, a crustivoltaica representa uma abordagem ganha-ganha para a conservação de terras áridas e para a indústria de energia.”
Garcia-Pichel é professor regente na School of Life Science e diretor fundador do Biodesign Center for Fundamental & Applied Microbiomics. O centro reúne pesquisadores que estudam conjuntos de micróbios (ou microbiomas) agindo em uníssono em vários ambientes, de humanos a animais e plantas, oceanos e desertos. O laboratório de Garcia-Pichel se especializou no estudo e aplicações de microbiomas de solos desérticos.
As descobertas do grupo aparecem na edição atual da revista Natureza Sustentabilidade, em uma publicação co-liderada pela estudante de pós-graduação Ana “Meches” Heredia-Velásquez, e pela ex-aluna de pós-graduação Dra. Ana Giraldo-Silva, agora professora da Universidade Pública de Navarra, na Espanha. Um briefing separado desta contribuição aparece simultaneamente na Nature.
matriz viva
As biocrostas são ecossistemas complexos que os pesquisadores começaram a explorar apenas recentemente. Entre suas muitas funções de manutenção, eles agem para estabilizar o solo unindo as partículas do solo, minimizando a perda da camada superficial do solo causada pelo vento e pela água. Eles contribuem para a ciclagem de nutrientes fixando o nitrogênio atmosférico, um processo em que o gás nitrogênio é convertido em amônia, tornando-o disponível para as plantas. As cianobactérias, que estão presentes nas biocrostas, são os principais organismos responsáveis por este processo.
As atividades fotossintéticas dentro de biocrostas desempenham um papel no armazenamento de carbono, fixando o dióxido de carbono atmosférico. Esse processo pode ajudar a mitigar alguns dos efeitos das mudanças climáticas, removendo o dióxido de carbono da atmosfera. As biocrostas também aumentam a capacidade de retenção de água do solo, permitindo que mais água se infiltre no solo e reduzindo o escoamento. Isso ajuda a melhorar a disponibilidade de água para plantas e outros organismos em ecossistemas áridos.
Finalmente, as biocrostas sustentam uma comunidade diversificada de microorganismos que contribuem para a biodiversidade e resiliência geral do ecossistema.
As terras áridas, que representam aproximadamente 41% da área continental da Terra, estão passando por uma grave degradação devido às atividades humanas e às mudanças climáticas. As comunidades de microorganismos nas superfícies do solo são vitais para proteger e fertilizar esses solos e são essenciais para a sustentabilidade das terras secas. No entanto, os métodos atuais de restauração de biocrust envolvem alto esforço e baixa capacidade, limitando sua aplicação a pequenas áreas. Os métodos existentes têm lutado para reabastecer mais do que algumas centenas de metros quadrados de terra.
soluções solares
A pesquisa sugere que as fazendas solares servem como pontos críticos de biocrosta, pois os painéis fotovoltaicos elevados criam um microclima semelhante a uma estufa, promovendo o desenvolvimento de biocrosta. Embora a crustivoltaica seja um método mais lento e dependente do clima em comparação com os viveiros de biocrosta do tamanho de uma estufa, ela tem muitas vantagens. A técnica requer menos recursos, gerenciamento mínimo e nenhum investimento inicial. De fato, o uso de crustivoltaicos é 10.000 vezes mais econômico do que os métodos atuais, de acordo com os resultados da pesquisa.
Os próximos passos envolverão a implementação de crustivoltaicos em escalas regionais por meio da cooperação de cientistas, agências colaboradoras, usuários da terra e gestores. O uso da técnica pode fornecer incentivos aos operadores de fazendas solares, incluindo a redução da formação de poeira nos painéis solares e o aumento da receita dos créditos de carbono.
A abordagem crustivoltaica tem o potencial de oferecer uma solução de uso duplo para geração de energia solar e restauração de biocrosta em grande escala, além de fornecer benefícios socioeconômicos. Este método pode desempenhar um papel significativo na restauração e sustentabilidade dos ecossistemas de terras secas.
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