Wie Ackerland die globale Erwärmung bekämpfen kann

Wissenschaftler der UC Davis und der Cornell University haben herausgefunden, dass die Anwendung von zerkleinertem Vulkangestein auf Ackerland Kohlenstoff im Boden speichern kann, selbst in dürregefährdeten Gebieten wie Kalifornien. Diese „verstärkte Gesteinsverwitterung“ könnte bei globaler Umsetzung über einen Zeitraum von 75 Jahren bis zu 215 Milliarden Tonnen Kohlendioxid einfangen. Der Erfolg dieser Technologie unter trockenen Bedingungen deutet darauf hin, dass sich Trockengebiete, die 41 % der Erdoberfläche bedecken, aufgrund des Klimawandels möglicherweise ausdehnen.

Feldtests zeigen, dass Kohlenstoff auch in trockenen Klimazonen im Boden gespeichert ist.

Das Aufbringen von zerkleinertem Vulkangestein auf Ackerland kann eine wichtige Rolle bei der Entfernung von Kohlenstoff aus der Luft spielen. In einer Feldstudie fanden Wissenschaftler der University of California, Davis und der Cornell University heraus, dass die Technologie auch bei extremer Dürre in Kalifornien Kohlenstoff im Boden speichert. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Kommunikation zur Umweltforschung.

Regen nimmt beim Fallen Kohlendioxid aus der Luft auf und reagiert mit Vulkangestein, um Kohlenstoff einzufangen. Dieser Prozess, Gesteinsverwitterung genannt, kann Millionen von Jahren dauern und ist zu langsam, um die globale Erwärmung auszugleichen. Doch durch das Zerkleinern von Gestein zu Feinstaub beschleunigt sich die Gesteinsverwitterung. ehemalig Studien Es wurde geschätzt, dass diese „verstärkte“ Gesteinsverwitterung in den nächsten 75 Jahren 215 Milliarden Tonnen Kohlendioxid speichern könnte, wenn sie sich über landwirtschaftliche Flächen weltweit ausbreitet.

Bisher wurde diese Technologie jedoch noch nicht in trockenen Klimazonen getestet.

Forscher der UC Davis fanden heraus, dass die Zugabe von zerkleinertem Vulkangestein auf Ackerland Kohlendioxid aus der Luft entfernen kann. Diese „verstärkte“ Gesteinsverwitterung funktioniert auch in trockenen Klimazonen. Bildnachweis: Amy Quinton/UC Davis

„Diese Reaktionen erfordern Wasser“, sagte Iris Holzer, Hauptautorin und Doktorandin für Boden und Biogeochemie am Department of Land, Air, and Water Resources der UC Davis. „Da wir am Potenzial der globalen Kohlenstoffspeicherung für eine verbesserte Verwitterung interessiert sind, müssen wir verstehen, ob sie in diesen trockeneren Klimazonen funktionieren kann und ob verschiedene Messmethoden effektiv sind. Wir waren begeistert, die Kohlenstoffentfernung in dieser Umgebung zu überwachen.“

Kalifornische Trockengebiete: eine neue Grenze für die Kohlenstoffspeicherung

Die Forscher verwendeten zerkleinertes Gestein, sowohl Basalt als auch Olivin, auf 5 Hektar brachliegendem Maisfeld im Sacramento Valley. Sie sammelten Messungen in den Wintermonaten 2020–2021. Kalifornien litt zu dieser Zeit unter einer schweren Dürre, wobei die Niederschlagsmenge 41 % des historischen Durchschnitts erreichte.

Die Studie ergab, dass Parzellen mit Schotter während der Studie 0,15 Tonnen Kohlendioxid pro Hektar (2,47 Acres) speicherten, verglichen mit Parzellen ohne Schotter. Obwohl Forscher in unterschiedlichen Umgebungen unterschiedliche Verwitterungsraten erwarten, würde die Entfernung dieser Kohlenstoffmenge auf dem gesamten kalifornischen Ackerland bedeuten, dass jedes Jahr 350.000 Autos von der Straße genommen würden.

Ein Streuer entlädt zerkleinertes Basaltgestein in ein brachliegendes Maisfeld im Central Valley. Bildnachweis: Amy Quinton/UC Davis

Implikationen und zukünftige Richtungen

„Wir sehen definitiv Hinweise darauf, dass Verwitterung in kurzen Zeiträumen auftritt“, sagte Holzer. „Selbst die seltenen starken Regenfälle, die wir im Westen bekommen, könnten ausreichen, um die Verwitterung von Gesteinen zu fördern und Kohlendioxid zu entfernen.“

Die nächste Herausforderung sei die Messung und Überprüfung der Kohlenstoffspeicherung in größeren Maßstäben und deren Verfolgung über die Zeit, sagte Holzer.

41 Prozent der Erdoberfläche sind von Trockengebieten bedeckt, die sich aufgrund des Klimawandels ausdehnen. Daher werde es immer wichtiger, die verstärkte Gesteinsverwitterung in Trockengebieten zu untersuchen, sagten die Forscher.

sagte der leitende Forscher Benjamin Zee. „Wenn es darum geht, die globale Kohlenstoffkurve zu verändern, befinden wir uns in einem Wettlauf gegen die Zeit“, sagte Holton, Dekan des College of Agriculture and Life Sciences der Cornell University. „Unsere Studie zeigt einen neuen Weg zur Überprüfung der Kohlendioxidentfernung durch verbesserte Verwitterung und ist ein entscheidender Fortschritt für die Ausweitung dieser Technologie auf landwirtschaftlichen Flächen auf der ganzen Welt.“

Referenz: „Direct Evidence for Removal of Atmospheric Carbon Dioxide through Enhanced Weathering in Farmland Soils“ von Iris O. Holzer, Malika A. Nocco und Benjamin Z. Holton, 18. Oktober 2023, Kommunikation zur Umweltforschung.
doi: 10.1088/2515-7620/acfd89

Weitere Autoren sind Malaika Nocco vom Ministerium für Land-, Luft- und Wasserressourcen der UC Davis.

Diese Forschung, Teil des Center for Working Land Innovation, wurde vom California Strategic Growth Council, der Grantham Foundation sowie Roger Sant und Doris Matsui finanziert. Die Aggregates and Mining Company, SGI, ein Unternehmen von Standard Industries, spendete zerkleinertes Basaltgestein von ihrem Standort in Ion, Kalifornien.