Luluhawa batu seperti formasi basalt di Idaho mencetuskan proses kimia yang menyingkirkan karbon dioksida dari udara. Matthew Dillon / Flickr, CC BY

Mengapa iklim Bumi tetap begitu stabil sepanjang masa geologi? Jawapannya mungkin mengejutkan anda.

Batuan, terutama jenis yang diciptakan oleh aktiviti gunung berapi, memainkan peranan penting dalam menjaga iklim jangka panjang Bumi stabil dan mengitar karbon dioksida antara darat, lautan dan atmosfera.

Para saintis telah mengetahui dekad luluhawa batu - pecahan kimia mineral di pergunungan dan tanah - menghilangkan karbon dioksida dari atmosfera dan mengubahnya menjadi mineral stabil di permukaan planet dan di sedimen lautan. Tetapi kerana proses ini beroperasi selama berjuta-juta tahun, terlalu lemah untuk mengimbangi pemanasan global moden dari kegiatan manusia.

Kerosakan hujan asid pada bangunan dan monumen, seperti patung batu pasir ini di Dresden, Jerman, adalah bentuk pelapukan kimia. Slick / Wikipedia

Tetapi sekarang, sains baru muncul - termasuk di California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Pusat Inovasi Tanah Kerja - menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk mempercepat kadar luluhawa batu. Pelapukan batu yang ditingkatkan dapat memperlambat pemanasan global dan meningkatkan kesihatan tanah, memungkinkan untuk menanam tanaman dengan lebih efisien dan meningkatkan keamanan makanan.

Kimia batuan

Banyak proses batuan cuaca di permukaan Bumi, dipengaruhi oleh kimia, biologi, iklim dan tektonik plat. Bentuk pelapukan kimia yang dominan berlaku apabila karbon dioksida bergabung dengan air di tanah dan lautan untuk menghasilkan asid karbonik.

Kira-kira 95% kerak Bumi dan mantel - lapisan tebal antara kerak planet dan intinya - terbuat dari mineral silikat, yang merupakan sebatian silikon dan oksigen. Silikat adalah bahan utama dalam kebanyakan batuan igneus, yang terbentuk apabila bahan gunung berapi menyejuk dan mengeras. Batuan seperti itu merangkumi sekitar 15% dari Bumi permukaan tanah.

Apabila asid karbonik bersentuhan dengan mineral silikat tertentu, ia mencetuskan proses kimia yang dikenali sebagai Reaksi Urey. Tindak balas ini menarik karbon dioksida gas dari atmosfera dan menggabungkannya dengan air dan kalsium atau magnesium silikat, menghasilkan dua ion bikarbonat. Setelah karbon dioksida terperangkap di tanah karbonat ini, atau akhirnya dicuci ke lautan, ia tidak lagi memanaskan iklim.

Apabila asid karbonik melarutkan mineral kalsium dan magnesium silikat, mereka memecah menjadi sebatian terlarut, sebahagiannya mengandungi karbon. Bahan-bahan ini dapat mengalir ke laut, di mana organisma laut menggunakannya untuk membina kerang. Kemudian cengkerang itu dikebumikan di endapan laut. Aktiviti gunung berapi melepaskan sejumlah karbon kembali ke atmosfera, tetapi sebahagian besarnya tetap terkubur di batu selama berjuta-juta tahun. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

Reaksi Urey berjalan pada kadar yang lebih tinggi apabila gunung yang kaya dengan silikat seperti Himalaya memaparkan bahan segar ke atmosfera - misalnya, setelah tanah runtuh - atau ketika iklim menjadi lebih panas dan lembap. Penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bahawa manusia dapat mempercepat proses dengan banyaknya untuk membantu memerangi pemanasan global moden.

Luluhawa yang dipercepat

Had terbesar dalam luluhawa adalah jumlah mineral silikat yang terdedah pada waktu tertentu. Mengisar batuan silikat vulkanik menjadi serbuk halus meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk tindak balas. Selanjutnya, menambahkan debu batu ini ke tanah akan menyebabkannya menanam akar dan mikroba tanah. Kedua-dua akar dan mikroba menghasilkan karbon dioksida kerana mereka menguraikan bahan organik di dalam tanah. Sebaliknya, ini meningkatkan kepekatan asid karbonik yang mempercepat luluhawa.

Satu kajian baru-baru ini oleh saintis Britain dan Amerika menunjukkan bahawa menambahkan batu silikat yang dihancurkan halus, seperti basalt, ke semua tanah tanaman di China, India, AS dan Brazil dapat mencetuskan cuaca yang akan menghilangkan lebih daripada 2 bilion tan karbon dioksida dari suasana setiap tahun. Sebagai perbandingan, AS mengeluarkan kira-kira 5.3 bilion tan karbon dioksida pada tahun 2018.

Pertanian dengan batu

Salah satu aspek yang menarik dari peningkatan cuaca adalah bahawa, dalam kajian persekitaran terkawal yang melibatkan perubahan tanah basal, hasil bijirin meningkat kira-kira 20%.

Sebagai pemanasan basalt, ia meningkatkan nutrien tumbuhan penting yang dapat meningkatkan pengeluaran dan meningkatkan hasil tanaman. Nutrien mineral seperti kalsium, kalium dan magnesium menjadikan tanah lebih sihat. Petani telah meminda tanah dengan mineral batu selama berabad-abad, jadi konsepnya bukanlah perkara baru.

Menyebarkan kapur di ladang di Devon, England untuk meningkatkan kualiti tanah. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

Pada Pusat Inovasi Tanah Kerja, kami sedang menjalankan eksperimen demonstrasi cuaca yang terbesar di ladang sebenar di dunia. Kami bekerjasama dengan petani, peternak, pemerintah, industri perlombongan dan suku Asli Amerika di California dalam percubaan pindaan tanah tanaman seluas kira-kira 50 ekar. Kami sedang menguji kesan perubahan debu batu dan kompos terhadap pelepasan gas rumah hijau dari tanah, penangkapan karbon, hasil tanaman, dan kesihatan tanaman dan mikroba.

Hasil awal kami menunjukkan bahawa menambahkan basalt dan wollastonit, mineral kalsium silikat, peningkatan hasil jagung sebanyak 12% pada tahun pertama. Berkerja dengan Program perdagangan pelepasan gas rumah hijau di California dan kepentingan pertanian negara kita yang pelbagai, kami berharap dapat mewujudkan jalan yang akan menawarkan insentif kewangan kepada petani dan peternak yang memungkinkan pelapukan batuan yang meningkat di tanah mereka. Kami berhasrat untuk membuat protokol bagi petani dan peternak untuk menghasilkan wang dari karbon yang mereka tanam ke dalam tanah dan membantu perniagaan dan industri mencapai tujuan netralitas karbon mereka.

Mengapa pelepasan negatif penting

Di bawah Perjanjian iklim 2015 Paris, negara-negara telah berjanji untuk membatasi pemanasan global hingga kurang dari 2 darjah Celsius di atas tahap pra-industri. Ini memerlukan pengurangan besar dalam pelepasan gas rumah hijau.

Menarik karbon dioksida dari udara - juga dikenal sebagai pelepasan negatif - juga diperlukan untuk mengelakkan hasil perubahan iklim terburuk, kerana karbon dioksida atmosfera memiliki jangka hayat purata lebih dari 100 tahun. Setiap molekul karbon dioksida yang dibebaskan ke atmosfera melalui pembakaran bahan bakar fosil atau pembukaan tanah akan kekal di sana selama beberapa dekad memerangkap panas dan memanaskan permukaan Bumi.

{vembed Y = 4IUQn9uL6W0} Dalam versi luluhawa yang lebih pantas, para saintis mengepam karbon dioksida superkritik ke bawah tanah ke dalam formasi basalt, di mana ia bertindak balas dengan mineral untuk membentuk batu pepejal baru.

Negara memerlukan portfolio penyelesaian untuk dicipta pelepasan negatif. Luluhawa yang ditingkatkan siap untuk peningkatan pesat, memanfaatkan peralatan pertanian yang sudah ada, operasi perlombongan global dan rantaian bekalan yang saat ini menyampaikan baja dan benih di seluruh dunia. Dengan menangani hakisan tanah dan keselamatan makanan bersamaan dengan perubahan iklim, saya percaya pelapukan batu dapat membantu manusia melarikan diri dari tempat sukar yang kita temui sekarang.

Tentang Pengarang

Benjamin Z. Houlton, Profesor Kajian Alam Sekitar Global, Felo dan Pengarah Canselor, Institut Alam Sekitar John Muir, University of California, Davis

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon

Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan kesan perubahan iklim yang menimpa kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah kaca global tidak kurang hebatnya. Ini adalah cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menanganinya ada sekarang. Sebilangan kecil dasar tenaga, yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik, dapat membawa kita ke arah masa depan yang rendah karbon. Sistem tenaga besar dan kompleks, jadi dasar tenaga mesti fokus dan menjimatkan kos. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan berjaya. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar tenaga yang akan memberi kesan terbesar pada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana merancang polisi ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.