Tarımsal tecrit için kullanılan biyolojik depolama teknolojisinin basitleştirilmiş bir versiyonu. Biyokütleyi kuru tutmak için, toplam kalınlığı 4 milimetreye kadar olan iki kat yüksek yoğunluklu polietilen kullanılması gerekir. Plastik, yılda 1,75 mikrometreden daha az eşdeğer su kalınlığının yayılmasına izin vererek bir su difüzyon bariyeri görevi görür. Bu su difüzyon hızı, kendi bağıl nemini (su aktivitesi) %60’ın üzerine çıkarmadan suyu emebilen kuru tuz-biyokütle karışımı tarafından binlerce yıl boyunca barındırılabilir. %60’ın altındaki su aktivitesi, tüm yaşamı ve tüm biyolojik bozunmayı bastırır. Kredi: Eli Yablonovitch ve Harry Deckman
Biyokütleyi tuzlayarak ve gömerek kuru depolama alanlarında depolamak, sera gazlarını ekonomik olarak binlerce yıl koruyabilir.
Dünya çapındaki sera gazı emisyonlarını azaltmak çok önemlidir Bir iklim felaketinden kaçınmak için, ancak mevcut karbon giderme tekniklerinin verimsiz ve pahalı olduğu kanıtlanıyor. Berkeley’deki California Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, karbonu atmosferden uzaklaştırmak ve onu binlerce yıl boyunca güvenli bir şekilde depolamak için temel, düşük maliyetli teknolojileri kullanan ölçeklenebilir bir yanıt buldu.
Bir Yakın zamanda Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabında yayınlanan rapora göre, araştırmacılar havadan karbonu yakalamak için tarımsal tecrit adı verilen yeni ve benzersiz bir yaklaşım öneriyorlar. Bu yöntem, biyokütle mahsullerinin yetiştirilmesini ve ardından hasat edilen bitki örtüsünün özel olarak tasarlanmış kuru biyo-çöp sahalarına gömülmesini içerir. Gömülü biyokütle, mikrobiyal aktiviteyi engellemek ve ayrışmayı önlemek için tuz kullanılarak kuru tutulur ve biyokütledeki tüm karbonun kararlı bir şekilde tutulmasına olanak tanır.
Sonuç, karbon negatiftir ve bu yaklaşımı bir potansiyel haline getirir UC Berkeley’in Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Bölümü’nde Enstitü’de profesör ve baş yazar olan Eli Yablonovitch’e göre ezber bozan.
“Doğru mühendisliğin iklim krizini %100 çözebileceğini iddia ediyoruz, makul bir maliyetle,” dedi Yablonovitch. “Küresel ölçekte uygulandığı takdirde, bu karbon negatif ayırma yöntemi, atmosferdeki mevcut yıllık karbondioksit emisyonlarının yanı sıra önceki yıllardaki emisyonları da ortadan kaldırma potansiyeline sahiptir.”
Karbon nötr olmaya yönelik önceki çabaların aksine, agro -el koyma, net karbon nötrlüğünü değil, net karbon negatifliğini arar. Gazeteye göre, her bir metrik ton (ton) kuru biyokütle için yaklaşık 2 ton karbondioksiti ayırmak mümkün olacaktır.
Hızlı büyüyen bir çim olan miscanthus’un hasat edilmesi biyoenerji mahsulü olarak kullanılabilir veya atmosferden aldığı karbonu ayırmak için hasat edilebilir, tuzlanabilir ve gömülebilir. Kredi: Erik Sacks, Ortak Genom Enstitüsü’nün izniyle
Tarımsal tecrit: Gömülü biyokütlede karbonu istikrarlı bir şekilde tutmanın bir yolu
Karbonu ayırmak için biyokütleyi gömme fikri, başlangıç organizasyonlarının bitkilerden ahşaba kadar her şeyi gömmesiyle popülerlik kazanıyor. Ancak gömülü biyokütlenin stabilitesini sağlamak zorlu bir iştir. Bu depolama ortamları oksijenden yoksun olsa da anaerobik mikroorganizmalar hayatta kalabilir ve biyokütlenin karbondioksit ve metana ayrışmasına neden olarak bu sekestrasyon yaklaşımlarını en iyi ihtimalle karbon-nötr hale getirir.
Ancak bir şey var ki hepsi yaşam formları oksijen yerine nem gerektirir. Bu, bağıl neme benzer bir miktar olan “su aktivitesi” ile ölçülür. Dahili su aktivitesi %60’ın altına düşerse, tüm yaşam durur; bu, UC Berkeley araştırmacılarının yeni tarımsal tecrit çözümünün temelini oluşturan bir kavramdır.
“Bunların çoğu için uzun vadeli tecrit ile ilgili önemli sorular var. Araştırmanın ortak yazarı ve Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Bölümü’nde araştırmacı olan Harry Deckman, son zamanlarda doğaya ve tarıma dayalı teknolojilerin popüler hale geldiğini söyledi. “Önerdiğimiz tarımsal tecrit yaklaşımı, diğer hava yakalama teknolojilerinden daha düşük maliyet ve daha yüksek karbon verimliliğiyle, kurutulmuş tuzlu biyokütledeki karbonu binlerce yıl boyunca istikrarlı bir şekilde tutabilir.”
Hugh Helferty, eş- 2050 yılına kadar küresel net sıfır emisyona ulaşmayı taahhüt eden kâr amacı gütmeyen bir kuruluş olan Üretici Sorumluluğu Karbon Emisyonları’nın (PACE) kurucusu ve başkanı, bu çözümde büyük umut vaat ediyor.”Yaklaşımlarını geliştiren Deckman ve Yablonovitch, iklim değişikliğiyle mücadele için paha biçilmez yeni bir seçenek yarattı.”
Çürümeyi önlemek için doğru kuruluk düzeyine ulaşmak
Canlı hücreler su aktarabilmelidir – hayatta kalmak için hücre duvarlarında çözünen besinler ve suda çözünen atıklar. Deckman’a göre, su aktivitesinin %60’ın altına düşürülmesinin bu metabolik süreçleri durdurduğu gösterilmiştir.
Gerekli kuruluk düzeyine ulaşmak için Yablonovitch ve Deckman, M.Ö. Babil zamanları: tuz.
“Kuruluk, bazen tuzun da yardımıyla, tutulan biyokütlenin iç bağıl nemini etkili bir şekilde azaltır,” dedi Yablonovitch. “Ve bunun binlerce yıldır çürümeyi önlediği kanıtlanmıştır.”
Araştırmacılar, biyokütlenin yeterince kuru tutulduğunda gelecek binyıldan sonra da korunabileceğinin kanıtı olarak Methuselah adlı bir hurma ağacına işaret ediyor.{1 }
1960’larda İsrailli arkeolog Yigal Yadin, dünyanın en kurak yerlerinden biri olan Ölü Deniz’e bakan bir tepe olan Masada’nın tepesindeki antik kalıntılar arasında hurma tohumları keşfetti. Tohumlar, doğal ilaçları araştıran bir doktor olan Sarah Sallon 2005 yılında talep edene kadar 40 yıldan fazla bir süre çekmecede kaldı. onları dik. Çimlendiler ve o hurma ağaçlarından biri olan Methuselah bugün gelişmeye devam ediyor.
Yablonovitch, “Bu, biyokütleyi kuru tutarsanız yüz binlerce yıl dayanabileceğinin kanıtıdır” dedi. “Başka bir deyişle, biyokütleyi 2.000 yıl koruyabileceğinizi kanıtlayan doğal bir deney.”
Uygun maliyetli, ölçeklenebilir bir yaklaşım
Yablonovitch, uzun vadeli istikrar sunmanın yanı sıra ve Deckman’ın tarımsal tecrit yaklaşımı son derece uygun maliyetlidir. Tarım ve biyo-çöp sahası birlikte, yakalanan ve tutulan karbondioksitin tonu başına toplam 60 ABD dolarına mal oluyor. (Karşılaştırıldığında, bazı doğrudan hava tutma ve karbondioksit gazı tutma stratejilerinin maliyeti ton başına 600 ABD dolarıdır.)
“Yakalanan ve tutulan karbondioksitin tonu başına altmış dolar, galon benzin başına 0,53 ABD doları ek maliyete karşılık gelir, dedi Yablonoviç. “Bu fiyata, dünyadaki karbondioksit emisyonlarını dengelemek, dünya ekonomisini %2,4 oranında geriletebilir.”
Araştırmacılar, dünya çapında farklı iklimlerde yetiştirilebilen 50’den fazla yüksek verimli bitkinin bir listesini derlediler. ve hektar başına 4 ila 45’in üzerinde kuru ton aralığında kuru biyokütle verimi ile. Hepsi karbon tutma yeteneklerine göre seçilmiştir.
Bu çözüm ayrıca gıda yetiştirmek için kullanılan tarım arazilerine tecavüz etmeden veya bunlarla rekabet etmeden ölçeklenebilir. Bu biyokütle mahsullerinin birçoğu marjinal otlaklarda ve orman arazilerinde ve hatta nadasa bırakılmış tarım arazilerinde yetiştirilebilir.
“Üretilen tüm karbonu ortadan kaldırmak için çok fazla tarım arazisi gerekir, ancak bu gerçekten mevcut olan tarım arazisi,” dedi Yablonovitch. “Şu anda yeterince kullanılmayan tarım arazileri olduğu için bu, çiftçiler için büyük bir nimet olacaktır.”
Bu biyokütle mahsullerini toplayan çiftçiler, bitkileri kurutur ve ardından tarım bölgelerinde bulunan, kuru mühendislik ürünü bir biyo-çöp sahasına gömer, yerin onlarca metre altında ve insan faaliyetlerinden ve doğal afetlerden güvenli.
Araştırmacılar, bu kuru mezar yapılarının tasarımlarını belediyenin mevcut en iyi çöp depolama uygulamalarına dayandırdılar, ancak kuruluğu sağlamak için iki adet 2 milimetrelik- gibi geliştirmeler eklediler. biyokütleyi kaplayan kalın iç içe polietilen katmanları; bu, modern çöplüklerde zaten kullanılan bir uygulamadır.
Dönüşüm alanı, tarım alanının yalnızca küçük bir bölümünü (%0,0001) kaplar. Başka bir deyişle, 10.000 hektarlık biyokütle üretimi, 1 hektarlık bir biyolojik depolama alanına gömülebilir. Ayrıca, düzenli depolama sahasının üst yüzeyi daha sonra tarımsal üretime dönüştürülebilir.
Benimseme için hızlı bir yol
Bu karbon yakalama ve ayırma yönteminin benimsenmesine ilişkin zaman çizelgesi kısa olabilir, Deckman’a göre. “Tarımsal tecrit teknolojik olarak hazır ve tasarlanmış biyo-çöplüklerin inşaatı bir büyüme mevsiminden sonra başlayabilir” dedi.
Yablonovitch ve Deckman’ın analizi, çiftçilerin biyokütle tarımına oldukça hızlı bir şekilde geçebileceğini gösteriyor. Mevcut tarım arazilerini biyokütle tarımına dönüştürmenin yaklaşık bir yıl alacağını, ancak tarımı desteklemek için gereken altyapıdan yoksun bakir topraklar için daha uzun süreceğini tahmin ediyorlar. Biyokütle mahsulleri, bir büyüme mevsimi içinde hasat ve ayırma için hazır olacaktır.
Bu yaklaşımı kullanan araştırmacılar, dünyadaki sera gazı emisyonlarının yaklaşık yarısının (yılda yaklaşık 20 gigaton karbondioksit) tutulmasının gerekli olacağını hesapladılar. dünyadaki sıralı tarım alanlarının beşte birine veya tüm ekili alanlar, meralar ve ormanlar için arazi alanının on beşte birine eşit bir alandan tarımsal üretim.”Ayrıca, atmosferden karbondioksiti uzaklaştırmaya ve iklim değişikliği sorununu çözmeye yönelik pratik bir yol sağlamak için maliyeti bilinen mevcut teknolojileri kullanıyor. Bununla birlikte toplum, karbondan arındırma çabalarına devam etmelidir; güneş ve rüzgar teknolojilerinin geliştirilmesi ve kurulması; ve enerji depolamada devrim yaratma.”
Referans: “Tarımsal sabit karbonun ölçeklenebilir, ekonomik ve istikrarlı şekilde tutulması” yazan Eli Yablonovitch ve Harry W. Deckman, 11 Nisan 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.{3 } DOI: 10.1073/pnas.2217695120
.