Karbon yang dikeluarkan dari atmosfera boleh disimpan di dalam tanah • Alexey Gilyarov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Ekologi, Tenaga

Karbon yang dikeluarkan dari atmosfera boleh disimpan di dalam tanah.

Di sebelah kiri – segelintir bumi bersih, di kanan – arang, dan di tengah – campuran bumi dan arang. Foto © Lehmann dari artikel dibincangkan di Alam

Untuk mengurangkan jumlah karbon dioksida di atmosfera, saintis mencadangkan bahawa residu tumbuhan terbentuk sebagai sisa dari industri kayu dan pertanian tidak boleh dibakar, tetapi diubah menjadi arang, yang kemudiannya boleh digunakan untuk tanah. Menjadi sangat stabil, ia akan berterusan di sana selama berabad-abad. Makna operasi ini adalah untuk menghilangkan karbon yang dikeluarkan dari atmosfera semasa fotosintesis dari peredaran biasa untuk masa yang lama.

Pembakaran bahan api fosil tidak dapat dielakkan membawa kepada peningkatan karbon dioksida atmosfera (CO2), dan ini seterusnya dipenuhi dengan perkembangan selanjutnya pemanasan global dan peningkatan paras laut. Langkah-langkah untuk menghadkan pelepasan CO2, seperti yang disediakan oleh Protokol Kyoto, tidak menyelesaikan masalah itu, tetapi menangguhkan keputusannya untuk masa depan (tidak terlalu jauh!). Pakar memahami ini dengan baik, tetapi sehingga baru-baru ini mereka memilih untuk tidak membincangkannya secara terbuka. Sekarang keadaan mula berubah. Semakin banyak, terdapat karya-karya yang membincangkan tentang keperluan untuk mengikat karbon atmosfera berskala besar (iaitu, CO2dan tentang penarikannya dari peredaran global untuk masa yang diukur sekurang-kurangnya selama berabad-abad dan ribuan tahun (lihat, sebagai contoh: Lackner K.S. A panduan kepada CO2 penyerapan // Sains. 2003. V. 300. P. 1677-1678; Broecker W.S. CO2 aritmetik // Sains. 2007. V. 315. P. 1371).

Sudah tentu, adalah baik untuk menangkap semua karbon yang dikeluarkan dari pembakaran bahan api fosil (arang batu, minyak, gas) dan membawa mereka kembali di bawah Bumi – dari mana mineral-mineral ini diekstrak. Walau bagaimanapun, ini sedikit lebih mudah daripada menyembunyikan gin daripada itu dalam botol. Bercakap dengan serius, keseluruhan titik adalah dalam kos pembuangan karbon yang dirampas, dalam perkadaran itu akan hasil daripada bahan bakar yang diekstrak. Persoalannya adalah untuk ahli ekonomi dan ahli politik.

Sementara itu, mahkamah dan perniagaan, para pencinta alam sedang mencari cara mudah untuk mengikat karbon atmosfera dan menyimpannya dalam bentuk yang selama mungkin, yang tidak akan ditukar kembali ke CO oleh proses semulajadi.2. Pertumbuhan hutan dan umumnya memulihkan perlindungan tumbuh-tumbuhan semulajadi tentunya menyumbang kepada penyingkiran karbon dioksida dari atmosfera dan pengumpulan karbon dalam tisu tumbuhan dan dalam bahan organik tanah. Walau bagaimanapun, apabila hutan dan komuniti tumbuhan lain mencapai kematangan mereka, penyerapan CO2 semasa fotosintesis, ia diseimbangkan dengan pelepasan gas ini hasil daripada pernafasan, kedua-dua tumbuhan itu sendiri dan, yang paling penting, penguraian (kulat dan bakteria) yang mengurai residu tanaman mati. Oleh itu, untuk mengelakkan pulangan CO2 ke atmosfera, perlu membuat bahan organik karbon tidak tersedia untuk dekomposer. Sebagai contoh, pokok yang ditebang boleh dikebumikan jauh di bawah tanah, di mana oksigen tidak akan dapat menembusi, yang diperlukan untuk aktiviti pengurai yang berkesan. Tetapi ia mahal dan menyusahkan. Lebih mudah untuk mendedahkan bahan tumbuhan organik yang terbentuk kepada pemanasan di bawah keadaan kekurangan oksigen (proses pyrolysis) dan menghasilkan arang. Kandungan karbon dalam arang kira-kira dua kali lebih tinggi daripada secara langsung dalam jisim sisa tumbuhan, tetapi bakteria dan kulat tidak boleh menggunakannya untuk keperluan mereka sendiri. Oleh itu, yang diperkenalkan ke dalam tanah, arang dapat bertahan di sana selama cukup lama – berabad-abad, dan mungkin beribu-ribu (sekurang-kurangnya zaman ini, arang secara semula jadi terbentuk).

Rajah. 1. Skim kitaran karbon biasa dalam ekosistem semulajadi (di sebelah kiri) dan termasuk pemprosesan sisa tumbuhan semasa pirolisis (di sebelah kanan). Dalam kes pertama, semua karbon dikeluarkan dari udara dalam bentuk CO2, kembali dalam bentuk yang sama. Dalam kedua – 20% daripadanya dikeluarkan dari peredaran dan disimpan di dalam tanah dalam bentuk arang. Jika anda menangkap gas yang dikeluarkan semasa pirolisis, ia boleh digunakan sebagai biofuel. Selebihnya (yang sama dalam rajah) akan dikebumikan di dalam tanah. Sebahagian kecil daripadanya akan memasuki peredaran dan kembali ke atmosfera (anak panah atas ditunjukkan 5%). Gambar dari artikel dibincangkan di Alam

Kemungkinan bentuk pelupusan karbon yang serupa didedikasikan untuk yang baru muncul dalam jurnal Sains artikel oleh Johannes Lehmann (Johannes Lehmann) dari Jabatan Ekonomi dan Pertanian Grain di Cornell University (Ithaca, USA). Skim teknologi yang dicadangkan ditunjukkan dalam Rajah. 1. Semasa peredaran normal bahan-bahan dalam ekosistem semulajadi, karbon CO2 mengikat dalam proses fotosintesis, dan separuh darinya dibelanjakan untuk pernafasan tumbuhan itu sendiri, dan separuh sebagai bahan organik dari sisa-sisa tumbuhan jatuh pada permukaan tanah, di mana ia diuraikan oleh kulat dan bakteria kepada komponen mudah. Seluruh CO2yang dikeluarkan semasa pernafasan kedua-dua tumbuhan dan pengurai kembali ke atmosfera. Sudah tentu, untuk mengumpul residu tumbuhan dan meletakkannya dalam pemprosesan, setelah memperolehi "biofuel" daripadanya. Ini, secara amnya, tidak buruk, kerana bahan api fosil disimpan, tetapi berhubung dengan karbon di atmosfera dalam bentuk CO2, teknologi ini neutral: apabila membakar biofuels semua CO2, sekali terikat semasa fotosintesis, kembali ke atmosfera lagi.

Lebih baik, menurut pengarang artikel, teknologi transformasi residu tumbuhan ke arang (yang juga ditunjukkan dalam rajah), terutama jika gas yang dikeluarkan semasa proses pirolisis ditangkap dan digunakan sebagai biofuel. Arang yang terbentuk dimasukkan ke dalam tanah, contohnya, dalam campuran dengan baja atau baja mineral. Ia juga boleh ditambah jika tanah tanpa tanah (teknologi yang dikenali di negara kita sebagai kaedah Terenty Maltsev, walaupun pada asalnya dicadangkan pada akhir abad ke-19 oleh I. E. Ovsinsky).

Berdasarkan pengiraan yang dilakukan, Lehman percaya bahawa teknologi mengikat karbon atmosfera dalam arang dapat digunakan secara meluas dalam tiga kasus, dan dalam setiap hal tersebut dapat mengurangi emisi tahunan CO2 di Amerika Syarikat sekitar 10%.Pertama, pirolisis pokok kekal semasa pembalakan perindustrian (kira-kira 3.5 tan biomassa sehektar, dengan keluasan 200 juta hektar tanah hutan yang digunakan untuk tujuan ini di Amerika Syarikat). Kedua, pirolisis tumbuhan yang tumbuh dengan pesat di tanah pertanian yang ditinggalkan (20 tan biomassa setiap hektar setahun dengan luas tanah 120 juta hektar). Ketiga, pirolisis sisa tanaman (5.5 ton biomassa sehektar, dengan luas 120 juta hektar). Dalam semua kes, ia dianggap bahawa arang diperkenalkan ke dalam tanah, dan tidak dibakar. Jelas sekali, strategi penyerapan karbon dalam arang hanya dibenarkan di mana terdapat sejumlah besar biojisim murah.

Rajah. 2 Nisbah rizab (dalam gigatons, Gt) dan masa pengekalan ciri (dalam tahun) karbon dalam takungan berbeza biosfera. Sila ambil perhatian bahawa skala pada kedua-dua paksi adalah logaritma. Semakin besar saiz tangki, semakin lama karbon di sana. Sampah daun – sampah (daun yang jatuh); biomass berkayu – pokok; karbon tanah – karbon di dalam tanah; laut berasid – Kapasiti lautan berhubung dengan asid karbonik; lautan neutral – Kapasiti lautan berhubung dengan asid karbonik yang dinamik; EOR (pemulihan minyak yang dipertingkatkan) – rizab minyak yang boleh ditemui dan digunakan.Had atas masa dan jumlah pengekalan karbon yang diperkenalkan ke dalam rongga bawah tanah (suntikan bawah tanah) atau berterusan dalam mineral karbonat (karbonat mineral), tidak ditakrifkan. Karbon Fosil (karbon fosil) termasuk bukan sahaja minyak, arang batu dan gas, tetapi juga rizab metana dalam bentuk hidrat di dasar lautan. Had oksigen (had oksigen) – ini adalah jumlah karbon fosil, pembakaran yang akan mengonsumsi semua oksigen di udara. Penggunaan karbon bahan api fosil (penggunaan bahan api) untuk abad XXI diterima dalam julat dari 600 Gt (paras semasa) kepada 2,400 Gt. Talian Menegak Biru ditunjukkan: pengeluaran karbon tahunan dari pembakaran bahan api, karbon yang terkandung dalam biomas, karbon atmosfera, karbon tanah, karbon lautan dalam bentuk CO3-, semua karbon lautan. Garisan hijau menunjukkan jangka hayat (manusia dan infrastruktur yang dicipta olehnya) dan masa pencampuran jisim lautan. Rajah. dari artikel: Lackner K.S. Panduan kepada CO2 penyerapan // Sains. 2003. V. 300. P. 1677-1678

Pelaksanaan kaedah ini dalam amalan ditentukan oleh betapa lebih menguntungkannya untuk memelihara arang di tanah berbanding pembakarannya. Selagi organisasi seperti Chicago Climate Exchange sanggup membayar $ 4 satu tan CO2. Sepanjang tahun-tahun akan datang (atau sekurang-kurangnya dekad), diharapkan harga ini akan meningkat menjadi $ 25-85 per ton. Pengiraan Lehmann menunjukkan bahawa pengikatan karbon atmosfera dalam arang dengan menggunakan gas yang berubah-ubah semasa pirolisis akan menjadi menarik secara ekonomi jika satu tan CO terikat2 akan memberi $ 37.

Sumber: Johannes Lehmann. Sebilangan karbon / Alam. 2007. V. 447. P. 143-144.

Lihat juga:
1) Menyimpan bahan api daripada pemanasan global, Elemen, 14 Mac 2007.
2) J. Lehmann. Bio-char atau Agri-char: sempadan baru.
3) Klaus S. Lackner. Panduan kepada CO2 penyerapan // Sains. 2003. V. 300. P. 1677-1678.

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: