En ny genomgång av forskning tyder på att den naturbaserade tekniken biochar – ett kolrikt material – kan vara ett viktigt verktyg att använda inom jordbruket för att mildra klimatförändringarna.
Tillverkad genom pyrolys, som innebär uppvärmning av organiskt material i en miljö med låg syrehalt, har biokol – ett kolliknande, poröst ämne – länge använts för växtodling som jordförbättringsmedel eller kolbindningsmedel.
Forskare har nyligen sett ett återuppvaknande av ökat intresse för tekniken på grund av dess unika fysiska struktur och olika jordbruks- och miljöfördelar.
Av dessa skäl förtjänar biokols potential att ta bort stora mängder växthusgaser från atmosfären att omvärderas, sa Raj Shrestha, huvudförfattare till studien och en forskarassistent i trädgårdsodling och växtvetenskap vid Ohio State University.
"När bönder odlar sina grödor applicerar de gödsel och/eller gödsel och använder olika maskiner för att bearbeta jorden", sa Shrestha. "I processen produceras växthusgaser och släpps ut i atmosfären."
Men bönder kunde minska denna påverkan genom att applicera biokol på sina fält, enligt tidningen som nyligen publicerats i The Journal of Environmental Quality.
"Om vi kan övertyga bönder om att omvandling av biomassa till biokol är bra för den långsiktiga hållbarheten för jordar, ekonomin och bra för miljön, då kommer vi att kunna se en bred användning av denna teknik", säger Shrestha.
Forskarna granskade mer än 200 fältstudier utförda över hela världen som undersökte effekten av biokoltillämpning i jordbruket på utsläpp av lustgas, metan och koldioxid – värmefångande gaser som gör att jordens atmosfär värms upp.
Teamet fann att mängden biokol i jorden har varierande effekter på lokala växthusgasutsläpp, som sträcker sig från en minskning till en ökning, och i vissa fall ingen förändring. Men i allmänhet upptäckte teamet att användningen av biokol i fält sänkte mängden lustgas i luften med cirka 18 % och metan med 3 %.
Enbart biokol var inte heller effektivt för att minska koldioxidutsläppen, men det hjälpte i kombination med kommersiella kvävegödselmedel eller andra organiska material, som gödsel eller kompost.
"Vi kan uppnå negativa utsläpp i våra agroekosystem genom att minska kolkällan och förbättra kolsänkan", säger Shrestha. Att minska jordens kolkälla kan uppnås genom att minska utsläppen av växthusgaser från våra aktiviteter, och att förbättra kolsänkan – öka teknikens förmåga att absorbera mer kol än det släpper ut i atmosfären – kan göras genom att öka den långsiktiga markens kolpool genom konvertering av organiskt avfall till biokol, sade han.
"Det som är bra med biokol är att det bidrar till båda dessa aspekter för att skapa nettonegativt jordbruk", sa Shrestha.
Just nu, när bönder lämnar skörderester på fältet, återvinns bara cirka 10 % till 20 % av restkolet till marken under nedbrytningsprocessen, men genom att omvandla samma mängd rester till biokol och sedan applicera det på fältet, vi kan lagra cirka 50 % av det kolet i stabila kolformer.”
Eftersom biokol-kol som placeras i jorden också kan hålla var som helst från några hundra till tusentals år, är det för närvarande en av de föreslagna bästa hanteringsmetoderna för att uppnå negativa utsläpp och förhindra att jordens medeltemperatur ökar till 1.5 grader Celsius över förindustriella nivåer .
Enligt studien ökade de globala utsläppen av växthusgaser mellan 2011 och 2020: koldioxid med cirka 5.6 %, metan med 4.2 % och dikväveoxid med 2.7 % – och jordbruket står för cirka 16 % av dessa utsläpp.
Även om sådana nivåer redan har lett till oåterkalleliga förändringar i det globala klimatsystemet, sa Shrestha att framtida skador kan bromsas genom att hjälpa till att minska omfattningen av utsläppen från jordbruks- och skogsbrukssektorerna.
Men trots biokols potential som en negativ utsläppsteknik och den senaste tidens ökning av biokolrelaterad forskning, är det svårt att få bönder att tillämpa det, delvis för att det inte har kommersialiserats för utbredd användning eller främjats väl, sa Shrestha.
För att bättre kunna leverera mer vetenskapligt baserad, praktisk information om tekniken och dess fördelar till jordbrukare och jordbruksrelaterade företag har många lagstiftare antagna policyer avsedda att undersöka dess effektivitet över många olika jordtyper och miljöförhållanden. Det är ett mål som Shrestha delar, eftersom huvudmålet med hans teams granskningsdokument är att förbättra böndernas förtroende för biokol så att fler av dem väljer att använda det tidigare.
