Pesquisadores de Illinois calculam o potencial de captura de carbono da rocha basáltica aplicada a terras agrícolas – Strong The One

Trabalhando com a Eion Corp., pesquisadores da University of Illinois Urbana-Champaign e do Leverhulme Center for Climate Change Mitigation (LC3M) desenvolveram um novo método para calcular o CO₂-potencial de redução de alterações de rochas basálticas aplicadas ao solo de terras agrícolas, um processo conhecido como intemperismo aprimorado.

A agricultura tradicional de cultivo em linha libera quantidades consideráveis ​​de carbono derivado do solo para a atmosfera como CO₂, um gás de efeito estufa que é o principal fator de mudança climática. Com o intemperismo aprimorado, a rocha de silicato é aplicada em terras agrícolas para capturar esse carbono antes que ele atinja a atmosfera. À medida que a rocha se desgasta, o cálcio e o magnésio são liberados e reagem com o CO dissolvido₂ para produzir bicarbonato, essencialmente bloqueando o gás e redirecionando-o inofensivamente para as águas subterrâneas.

Quantificar seu potencial de captura de carbono, no entanto, tem sido um desafio – até agora. A equipe de Illinois foi capaz de calcular a taxa de intemperismo e o potencial de redução de dióxido de carbono das emendas de rocha basáltica aplicadas aos campos de milho e miscanthus. Esses fatores são críticos para os esforços de otimização do sequestro de carbono e para os agricultores que esperam obter créditos de carbono.

“Além de reduzir as emissões, precisamos desesperadamente de maneiras eficazes de reduzir o dióxido de carbono atmosférico. Nossos resultados sugerem que a aplicação de basalto em fazendas pode ser benéfica para os agricultores e para o planeta, melhorando os rendimentos e reduzindo o CO₂”, disse o co-autor do estudo Evan DeLucia, Diretor Emérito do Instituto de Sustentabilidade, Energia e Meio Ambiente (iSEE), G. William Arends Professor Emérito de Biologia Vegetal e Co-Investigador do Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation ( CABBI) em Illinois.

A descoberta – o resultado de um estudo de cinco anos na Illinois Energy Farm – foi publicada em Biologia da Mudança Global Bioenergia. O estudo foi liderado por DeLucia e Ilsa Kantola, pesquisadora do iSEE e do Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica (IGB).

O trabalho faz parte da parceria do iSEE com o Leverhulme Center da Universidade de Sheffield, no Reino Unido, que está investigando intemperismo aprimorado para remoção de dióxido de carbono em locais de campo em todo o mundo: Malásia, Austrália, Reino Unido e Estados Unidos.

Neste caso, os pesquisadores aplicaram repetidamente basalto finamente moído em campos gêmeos na Fazenda de Energia por quatro anos – um campo com rotação de culturas de milho/soja e outro com Miscanthus x giganteusuma gramínea perene que está emergindo como uma cultura produtiva de bioenergia para substituir os combustíveis fósseis.

A moagem do basalto acelera um processo de intemperismo natural que envolve duas reações químicas. Primeiro, o CO atmosférico₂ dissolve na água da chuva para criar ácido carbônico. Então, o ácido reage com o pó de rocha no solo para formar bicarbonato, um composto solúvel que lixivia com a água do solo; que redireciona o CO₂ da atmosfera para o ciclo da água, onde pode passar inofensivamente para os cursos de água e potencialmente ajudar a combater a acidificação dos oceanos. O basalto contém cálcio e magnésio, bem como fósforo e nutrientes menores que são liberados durante o intemperismo e beneficiam a fertilidade do solo.

A equipe de Illinois calculou o CO₂ redução e taxa de intemperismo do basalto medindo a mudança em elementos de terras raras no solo com a adição de basalto e comparando-a com o cálcio e o magnésio no sistema. Os elementos de terras raras são “pegajosos”, acumulando-se no solo em pequenas quantidades à medida que mais basalto é aplicado, e cálcio e magnésio são liberados pelo intemperismo, com parte absorvida pelas plantações. A diferença nos elementos de terras raras indica quanto de basalto e, portanto, quanto de cálcio e magnésio foi aplicado; e a diferença entre a quantidade esperada de cálcio e magnésio e a quantidade real no solo informa aos pesquisadores quanto foi consumido pelas reações no solo.

Os cálculos mostraram que o aumento do intemperismo reduziu a perda líquida de carbono para a atmosfera em 42% nas parcelas de milho. Juntamente com lavoura de conservação ou culturas de cobertura, a aplicação de basalto pode transformar o milho em um sumidouro líquido de carbono. Em parcelas de miscanthus, que já armazenavam mais CO₂ do que emitiam antes da adição de basalto, o intemperismo aumentou mais do que o dobro do armazenamento de carbono. A descoberta aumenta os potenciais benefícios climáticos desta cultura de bioenergia renovável, uma das três visadas pela CABBI em seu trabalho financiado pelo Departamento de Energia dos EUA.

Os métodos de remoção de dióxido de carbono são uma parte crítica das estratégias de mitigação do clima e, à medida que os esforços sociais e políticos para reduzir as emissões de carbono para a atmosfera são adiados, a pressão está crescendo para implementar essas estratégias em breve.

Agricultores, proprietários de terras e outros que buscam créditos de carbono, todos querem saber quanta rocha de basalto aplicar e quanto tempo durará o efeito, ambos os quais dependem da composição da rocha e das condições ambientais onde ela é aplicada.

“À medida que procuramos novas maneiras de compensar as emissões de carbono, precisamos ser capazes de quantificar essas economias de carbono para comparar melhor nossas opções”, disse Kantola.

Os co-autores do artigo incluíram o professor Carl Bernacchi, do Departamento de Biologia Vegetal em Illinois, CABBI, e o Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA; pesquisadores de Illinois Elena Blanc-Betes de iSEE e CABBI e Mike Masters de ISEE e Biologia Vegetal; Elliot Chang, Alison Marklein e Adam Wolf da Eion Corp; Caitlin Moore da University of Western Australia e ex-pós-doutorado do CABBI; Adam von Haden da Universidade de Wisconsin-Madison e ex-CABBI pós-doutorado; e Dimitar Epihov e Professor David Beerling de LC3M.