Une étude quantifie les avantages d’une meilleure résistance aux intempéries

Selon une nouvelle étude qui a quantifié avec succès ces avantages climatiques pour la première fois, l’application de roche de silicate broyée dans les champs agricoles du Midwest peut capturer des quantités importantes de dioxyde de carbone et l’empêcher de s’accumuler dans l’atmosphère.

En collaboration avec Eion Corp., des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et du Leverhulme Center for Climate Change Mitigation (LC3M) ont développé une nouvelle méthode pour calculer le potentiel de réduction de CO2 des amendements de roche basaltique appliqués au sol des terres cultivées, un processus connu sous le nom de altération renforcée.

L’agriculture traditionnelle en rangs libère dans l’atmosphère des quantités considérables de carbone dérivé du sol sous forme de CO2, un gaz à effet de serre qui est l’un des principaux moteurs du changement climatique. Avec une altération accrue, la roche silicatée est appliquée sur les terres agricoles pour capturer ce carbone avant qu’il n’atteigne l’atmosphère. Au fur et à mesure que la roche vieillit, le calcium et le magnésium sont libérés et réagissent avec le CO2 dissous pour produire du bicarbonate, emprisonnant essentiellement le gaz et le redirigeant sans danger dans les eaux souterraines.

La quantification de son potentiel de capture du carbone a toutefois été un défi, jusqu’à présent. L’équipe de l’Illinois a pu calculer à la fois le taux d’altération et le potentiel de réduction du dioxyde de carbone des amendements de basalte appliqués aux champs de maïs et de miscanthus. Ces facteurs sont essentiels pour les efforts visant à optimiser la séquestration du carbone et pour les agriculteurs qui espèrent gagner des crédits carbone.

« En plus de réduire les émissions, nous avons désespérément besoin de moyens efficaces pour réduire le dioxyde de carbone atmosphérique. Nos résultats suggèrent que l’application de basalte dans les fermes pourrait être une solution gagnant-gagnant pour les agriculteurs et pour la planète, améliorant les rendements et réduisant le CO2 », a déclaré l’étude. co-auteur Evan DeLucia, directeur émérite à l’Institute for Sustainability, Energy, and Environment (iSEE), G. William Arends professeur émérite de biologie végétale et co-chercheur au Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) à Illinois .

La percée – le résultat d’une étude de cinq ans à l’Illinois Energy Farm – a été publiée dans Biologie du changement global. L’étude a été dirigée par DeLucia et Ilsa Kantola, chercheur scientifique à l’iSEE et à l’Institut Carl R. Woese de biologie génomique (IGB).

Le travail fait partie du partenariat de l’iSEE avec le Leverhulme Centre de l’Université de Sheffield au Royaume-Uni, qui étudie l’altération améliorée pour l’élimination du dioxyde de carbone sur des sites de terrain à travers le monde : Malaisie, Australie, Royaume-Uni et États-Unis.

Dans ce cas, les chercheurs ont appliqué à plusieurs reprises du basalte finement broyé sur des champs jumeaux de la ferme énergétique pendant quatre ans – un champ avec une rotation de cultures de maïs/soja et l’autre avec Miscanthus x giganteus, une herbe vivace qui émerge comme une culture bioénergétique productive. pour remplacer les combustibles fossiles.

Le broyage du basalte accélère un processus naturel d’altération qui implique deux réactions chimiques. Premièrement, le CO2 atmosphérique se dissout dans l’eau de pluie pour créer de l’acide carbonique. Ensuite, l’acide réagit avec la poussière de roche dans le sol pour former du bicarbonate, un composé soluble qui se lessive avec l’eau du sol ; qui redirige le CO2 de l’atmosphère vers le cycle de l’eau, où il peut passer sans danger dans les cours d’eau et potentiellement aider à lutter contre l’acidification des océans. Le basalte contient à la fois du calcium et du magnésium ainsi que du phosphore et des nutriments mineurs qui sont libérés lors des intempéries et qui favorisent la fertilité du sol.

L’équipe de l’Illinois a calculé la réduction de CO2 et le taux d’altération du basalte en mesurant le changement des éléments de terres rares dans le sol avec l’ajout de basalte et en le comparant au calcium et au magnésium dans le système. Les éléments de terres rares sont « collants », s’accumulant dans le sol en petites quantités à mesure que davantage de basalte est appliqué, et le calcium et le magnésium sont libérés par les intempéries, certains étant absorbés par les cultures.

La différence entre les éléments de terres rares indique la quantité de basalte, et donc la quantité de calcium et de magnésium, qui a été appliquée ; et la différence entre la quantité attendue de calcium et de magnésium et la quantité réelle dans le sol indique aux chercheurs la quantité consommée par les réactions dans le sol.

Les calculs ont montré qu’une meilleure altération climatique réduisait la perte nette de carbone dans l’atmosphère de 42 % dans les parcelles de maïs. Associée à un travail du sol de conservation ou à des cultures de couverture, l’application de basalte pourrait transformer le maïs en un puits net de carbone.

Dans les parcelles de miscanthus, qui stockaient déjà plus de CO2 qu’elles n’en émettaient avant l’ajout de basalte, l’amélioration des intempéries a plus que doublé le stockage du carbone. La découverte ajoute aux avantages climatiques potentiels de cette culture bioénergétique renouvelable, l’une des trois ciblées par le CABBI dans son travail financé par le Département américain de l’énergie.

Les méthodes d’élimination du dioxyde de carbone sont un élément essentiel des stratégies d’atténuation du climat, et comme les efforts sociaux et politiques pour réduire les émissions de carbone dans l’atmosphère sont retardés, la pression augmente pour mettre en œuvre ces stratégies rapidement.

Les agriculteurs, les propriétaires fonciers et les autres personnes à la recherche de crédits carbone veulent tous savoir quelle quantité de roche basaltique appliquer et combien de temps durera l’effet, qui dépendent tous deux de la composition de la roche et des conditions environnementales où elle est appliquée.

« Alors que nous recherchons de nouvelles façons de compenser les émissions de carbone, nous devons être en mesure de quantifier ces économies de carbone pour mieux comparer nos options », a déclaré Kantola.