最终(理想情况下是越早越好),减少温室气体排放的努力将不得不加入到主动从大气中去除二氧化碳的技术的行列中来。有许多选择-从重新种植森林到在发电厂燃烧生物燃料来捕获排放的二氧化碳-我们可能需要几个选择才能使我们实现净零排放。其中一些选择涉及农业,一项新的可行性研究表明,其中之一-在农田上撒碎石-值得认真考虑。
这项研究由谢菲尔德大学的David Beerling领导;它估计了这种碳捕获方法在每个国家的潜力和这样做所需的成本。
使用碎石并不是一个新想法。一些常见的矿物在天气变化时会与水和二氧化碳发生反应,将空气中的二氧化碳转化为溶解于水的碳酸氢盐。这种碳酸氢盐可能存在于地下水中,也可能流入海洋。在此过程中,它还可以转化为固体碳酸盐。不管它走哪条路,它都不再是空气中的温室气体。
在几十万年或几百万年的时间里,这个过程对地球气候产生了重要的稳定影响。温暖的气候促进了更多的风化,将温室气体从大气中抽走。我们现在需要做的是加快这个过程,这样它就会对人类的寿命产生有意义的影响。
加速风化的一种方法是将岩石研磨成小颗粒。就像糖粉在水中的溶解速度比大的固体糖果快得多一样,这些小颗粒的耐候性也会快得多。将碎石撒在农田上,不仅可以很好地将其暴露在元素之下,还可以有益于土壤,补充养分,抵消大量耕种土壤中的pH变化。
为了估计每个国家使用这项技术的潜力,研究人员制作了农田和气候条件的网格地图。一个简单的化学模型根据当地的土壤条件估算了碎石的风化速率。他们还根据距离可能的岩石源的距离计算了能源需求,并计算了可用于运行一切的能源组合。(进行这项工作燃烧的化石燃料越多,在最终核算中从大气中去除的二氧化碳就越少。)。
研究人员估计,在全球范围内,到2050年,这一过程每年可以捕获5亿至20亿吨二氧化碳。相比之下,将全球变暖控制在2摄氏度以内的情景通常涉及从现在开始的几十年内每年捕获大约20亿至100亿吨。
这种捕获潜力的大部分来自美国、中国、印度和巴西。许多其他国家可以通过这种方式抵消相当一部分的排放,但这四个国家拥有最合适的农田。对于美国和中国来说,到2030年,它可以抵消高达5%到10%的排放。印度可以抵消高达40%的排放,巴西可以完全抵消其排放-尽管这些数字代表了技术能力,这将需要对这一计划做出非常坚定的承诺。
毕竟,这不是免费的。估计成本根据一个国家的岩石资源、劳动力成本和运输需求而有所不同。不过,这并不是说需要创建一个全新的行业。开采和粉碎骨料很难说是一个尖端或利基行业,在某些情况下,粉碎的石灰岩已经被用作土壤改良剂。
在美国、欧盟和加拿大,研究人员估计,所有这些措施的成本约为每吨捕获160至190美元,而中国、印度和巴西的成本为每吨55至120美元。这与其他一些大气二氧化碳去除的选择大致相同。在碳捕获工厂燃烧的生物燃料,或者使用工业工厂从环境空气中捕获二氧化碳,每吨的成本都超过100美元。其他在农业土壤中封存碳的方法可能至少会便宜一点,但多种方法可以一起使用。它们甚至有可能相互协同。
尽管如此,成本仍大于零,因此必须为这些过程付出一些代价。对碳排放征收每吨100美元的税能够使许多技术具有吸引力,但目前的碳定价政策(如果存在)远远低于这个数字。
显然,为了满足这种对碎石的需求而增加采矿将产生不同的环境后果。但有趣的是,研究人员确定了一些未使用的资源,这些资源可以最大限度地减少甚至消除对采矿的需求。许多岩石破碎作业都有多余的粉末大小颗粒的剩余库存,这可能是完美的。炼钢产生的矿渣也可以使用,回收的水泥和砖石也可以使用。
研究人员说,所有这些矿物来源都需要在不同的领域进行试验。可能是一些特定的材料比其他材料工作得更好,或者一些材料释放出不需要的金属或污染物。但研究可以证明,这项技术-可能与其他添加剂,如未经处理的有机物质中的木炭-对土壤健康具有真正诱人的好处。
没有参与这项研究的研究人员约翰尼斯·莱曼(Johannes Lehmann)和安吉拉·波辛格(Angela Possinger)在“自然”(Nature)杂志上随附的一篇文章中写道,“这里的主要教训可能是,几种主要的潜在去除大气二氧化碳的技术可以为粮食生产带来实质性的好处,这些技术的核心是土壤管理。农民必须全力支持这样的全球努力,否则它将失败…。这种从财政上支持土壤健康和作物生产的方法可能会成为我们从大气中消除二氧化碳问题的最佳近期解决方案。“