ANNONS

Mot markbaserad lösning för klimatförändringar 

En ny studie undersökte interaktioner mellan biomolekyler och lermineraler i marken och belyser faktorer som påverkar fångst av växtbaserat kol i marken. Det visade sig att laddning på biomolekyler och lermineraler, strukturen hos biomolekyler, naturliga metallbeståndsdelar i marken och parning mellan biomolekyler spelar nyckelroller i bindningen av kol i jorden. Medan närvaron av positivt laddade metalljoner i marken gynnade kolinfångning, hämmade den elektrostatiska parningen mellan biomolekyler adsorptionen av biomolekyler till lermineralerna. Resultaten kan vara till hjälp för att förutsäga markkemi som är mest effektiv för att fånga kol i marken, vilket i sin tur kan bana väg för jordbaserade lösningar för att minska kol i atmosfären och för global uppvärmning och klimatförändringar.   

Kolets kretslopp innebär förflyttning av kol från atmosfären till växter och djur på jorden och tillbaka till atmosfären. Hav, atmosfär och levande organismer är huvudreservoarer eller sänkor genom vilka kol kretsar. Massor av kol lagras/sekvestreras i stenar, sediment och jordar. De döda organismerna i stenar och sediment kan bli fossila bränslen under miljontals år. Förbränning av fossila bränslen för att möta energibehov frigör stora mängder kol i atmosfären, vilket har sänkt atmosfärens kolbalans och bidragit till den globala uppvärmningen och åtföljande klimatförändringar.  

Ansträngningar görs för att begränsa den globala uppvärmningen till 1.5°C jämfört med förindustriella nivåer till 2050. För att begränsa den globala uppvärmningen till 1.5°C måste utsläppen av växthusgaser nå en topp före 2025 och halveras till 2030. Den senaste globala inventeringen har dock avslöjade att världen inte är på väg att begränsa temperaturökningen till 1.5°C i slutet av detta århundrade. Övergången är inte tillräckligt snabb för att uppnå 43 % minskning av utsläppen av växthusgaser till 2030, vilket skulle kunna begränsa den globala uppvärmningen inom de nuvarande ambitionerna. 

It is in this context that the role of soil organiskt kol (SOC) i klimatförändringen blir allt viktigare både som en potentiell källa till koldioxidutsläpp som svar på den globala uppvärmningen såväl som en naturlig sänka av atmosfäriskt kol.  

Trots den historiska belastningen av kol (dvs. utsläpp av cirka 1,000 1750 miljarder ton kol sedan XNUMX när den industriella revolutionen började) har varje ökning av den globala temperaturen potentialen att frigöra mer kol från marken i atmosfären, därför är det nödvändigt att bevara det befintliga markens kollager.   

Soil as a sink of ekologisk kol 

Soil is still Earth’s second largest (after ocean) sink of ekologisk carbon. It holds about 2,500 billion tons of carbon which is about ten times the amount held in the atmosphere, yet it has huge untapped potential to sequester atmospheric carbon. Croplands could trap between 0.90 and 1.85 petagrams (1 Pg = 1015 gram) kol (Pg C) per år, vilket är cirka 26–53 % av målet för4 per 1000-initiativ” (that is, 0.4% annual growth rate of the standing global soil ekologisk carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the climate target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based ekologisk matter in the soil is not very well understood. 

Vad påverkar låsning av kol i jorden  

A new study sheds light on what determines whether a plant-based ekologisk matter will be trapped when it enters soil or whether it will end up feeding microbes and return carbon to the atmosphere in the form of CO2. Efter undersökning av interaktioner mellan biomolekyler och lermineraler fann forskarna att laddning på biomolekyler och lermineraler, strukturen hos biomolekyler, naturliga metallbeståndsdelar i marken och parning mellan biomolekyler spelar nyckelroller i bindningen av kol i marken.  

Undersökning av interaktioner mellan lermineraler och enskilda biomolekyler visade att bindningen var förutsägbar. Eftersom lermineraler är negativt laddade upplevde biomolekyler med positivt laddade komponenter (lysin, histidin och treonin) stark bindning. Bindningen påverkas också av om en biomolekyl är tillräckligt flexibel för att anpassa sina positivt laddade komponenter med de negativt laddade lermineralerna.  

Förutom elektrostatisk laddning och de strukturella egenskaperna hos biomolekylerna visade sig de naturliga metallbeståndsdelarna i jorden spela en viktig roll för bindning genom brobildning. Till exempel bildade positivt laddat magnesium och kalcium en bro mellan de negativt laddade biomolekylerna och lermineralerna för att skapa en bindning som tyder på att naturliga metallbeståndsdelar i jorden kan underlätta kolfångning i jorden.  

Å andra sidan påverkade elektrostatisk attraktion mellan biomolekylerna själva bindningen negativt. Faktum är att attraktionsenergin mellan biomolekyler visade sig vara högre än attraktionsenergin för en biomolekyl till lermineralet. Detta innebar minskad adsorption av biomolekyler till leran. Sålunda, medan närvaron av positivt laddade metalljoner i marken gynnade kolinfångning, hämmade den elektrostatiska parningen mellan biomolekyler adsorptionen av biomolekyler till lermineralerna.  

These new findings about how ekologisk carbon biomolecules bind to the clay minerals in the soil could help modify the soil chemistries suitably to favour carbon trapping, thus pave way for soil-based solutions for climate change. 

*** 

Referenser:  

  1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Global lagringspotential av ökat organiskt kol i odlingsmark. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 
  1. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. 4p1000-initiativet: Möjligheter, begränsningar och utmaningar för att implementera organisk kolbindning i marken som en hållbar utvecklingsstrategi. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  
  1. Wang J., Wilson RS och Aristilde L., 2024. Elektrostatisk koppling och vattenbryggning i adsorptionshierarki av biomolekyler vid gränssnitt mellan vatten och lera. PNAS. 8 februari 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Vetenskapsjournalist | Grundare redaktör, Scientific European magazine

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Uppdateras med alla de senaste nyheterna, erbjudanden och specialmeddelanden.

Mest populära artiklar

Ett unikt piller för att behandla typ 2-diabetes

En tillfällig beläggning som efterliknar effekterna av mag...

Varför är det viktigt att vara envis?  

Envishet är en viktig framgångsfaktor. Främre mittcingulära cortex...

Minoxidil för manlig skallighet: Lägre koncentrationer mer effektivt?

En studie som jämför placebo, 5 % och 10 % minoxidillösning...
- Annons -
94,522FläktarTycka om
47,682följareFölj
1,772följareFölj
30abonnenterPrenumerera