아이다 호의 이러한 현무암 형성과 같은 암석의 풍화는 공기에서 이산화탄소를 제거하는 화학 과정을 촉발합니다. 매튜 딜런 / 플리커, CC BY

지질 학적 시간 동안 지구의 기후가 왜 그렇게 안정적으로 유지 되었습니까? 대답은 당신을 흔들 수 있습니다.

암석, 특히 화산 활동에 의해 생성 된 유형은 지구의 장기 기후를 안정적으로 유지하고 육지, 바다 및 대기 사이에서 이산화탄소를 순환시키는 데 중요한 역할을합니다.

과학자들은 수십 년 암석 풍화 (산과 토양에서 미네랄의 화학적 분해)는 대기에서 이산화탄소를 제거하고 지구 표면과 해양 퇴적물에서 안정적인 미네랄로 변환합니다. 그러나이 과정은 수백만 년에 걸쳐 진행되기 때문에 인간 활동으로부터 현대 지구 온난화를 상쇄하기에는 너무 약합니다.

독일 드레스덴의이 사암 조각상과 같이 건물과 기념물에 대한 산성비 피해는 화학적 풍화의 한 형태입니다. Slick / Wikipedia

그러나 이제는 기후 변화 솔루션을위한 California Collaborative (C4)를 포함한 새로운 과학 워킹 랜드 혁신 센터 – 암석 풍화 율을 가속화 할 수 있음을 보여줍니다. 강화 된 암석 풍화는 지구 온난화를 늦추고 토양 건강을 개선하여 작물을보다 효율적으로 재배하고 식량 안보를 강화할 수 있습니다.

암석 화학

많은 프로세스 날씨 바위 화학, 생물학, 기후 및 판 구조론의 영향을받는 지구 표면에. 화학적 풍화의 지배적 인 형태는 이산화탄소가 토양과 바다의 물과 결합하여 탄산을 만들 때 발생합니다.

지각의 약 95 %와 맨틀 – 행성의 지각과 그 중심 사이의 두꺼운 층 – 규산염 광물, 실리콘과 산소의 화합물입니다. 규산염은 화산 물질이 식고 굳을 때 형성되는 대부분의 화성암의 주요 성분입니다. 이러한 암석은 지구의 약 15 %를 차지합니다. 지표면.

탄산이 특정 규산염 광물과 접촉하면 다음과 같은 화학 과정이 시작됩니다. Urey 반응. 이 반응은 대기에서 기체 이산화탄소를 끌어와 물과 칼슘 또는 규산 마그네슘과 결합하여 두 개의 중탄산염 이온을 생성합니다. 이산화탄소가 토양 탄산염에 갇히거나 궁극적으로 바다로 씻겨 나가면 더 이상 기후를 따뜻하게하지 않습니다.

탄산이 칼슘과 규산 마그네슘 미네랄을 용해 시키면 용해 된 화합물로 분해되며 일부는 탄소를 포함합니다. 이러한 물질은 바다로 흘러 가서 해양 생물이 조개 껍질을 만드는 데 사용합니다. 나중에 조개 껍질은 바다 퇴적물에 묻 힙니다. 화산 활동은 약간의 탄소를 대기로 방출하지만, 그 대부분은 수백만 년 동안 암석에 묻혀 있습니다. Gretashum / Wikipedia, CC의 BY-SA

Urey 반응은 히말라야 산맥과 같이 규산염이 풍부한 산이 신선한 물질을 대기에 노출시킬 때 (예 : 산사태 후) 또는 기후가 더 뜨겁고 습해지면 더 빠른 속도로 실행됩니다. 최근 연구에 따르면 인간은 현대 지구 온난화에 맞서기 위해 프로세스 속도를 크게 높일 수 있습니다.

가속 풍화

풍화에 대한 가장 큰 한계는 주어진 시간에 노출되는 규산염 광물의 양입니다. 화산 규산염 암석을 미세 분말로 분쇄하면 반응에 사용할 수있는 표면적이 증가합니다. 또한이 암석 가루를 토양에 추가하면 식물 뿌리와 토양 미생물에 노출됩니다. 뿌리와 미생물 모두 토양의 유기물을 분해하면서 이산화탄소를 생성합니다. 차례로 이것은 풍화를 가속화하는 탄산 농도를 증가시킵니다.

영국과 미국 과학자들의 최근 연구에 따르면 현무암과 같은 잘게 분쇄 된 규산염 암석을 중국, 인도, 미국 및 브라질의 모든 경작지 토양에 추가하면 풍화 작용을 유발하여 2 억 톤 이상의 이산화탄소 매년 분위기에서. 비교를 위해 미국은 약 5.3 억 톤 2018 년 이산화탄소 배출량.

바위로 농업

풍화 강화의 한 가지 매력적인 측면은 토양의 현무암 개량과 관련된 통제 된 환경 연구에서 곡물 수확량이 다음과 같이 향상된다는 것입니다. 대략 20 %.

현무암이 날씨에 따라 생산을 늘리고 작물 수확량을 늘릴 수있는 필수 식물 영양소를 증가시킵니다. 칼슘, 칼륨 및 마그네슘과 같은 미네랄 영양소는 더 건강한 토양을 만듭니다. 농부들은 수세기 동안 암석 광물로 토양 개량, 따라서 개념은 새로운 것이 아닙니다.

토양의 질을 개선하기 위해 영국 Devon의 들판에 석회를 뿌립니다. 마크 로빈슨 / 위키 백과, CC BY

에서 워킹 랜드 혁신 센터, 우리는 아마도 세계에서 실제 농장에서 가장 큰 강화 풍화 실험을 수행하고 있습니다. 우리는 약 50 에이커의 경작지 토양 개량 시험을 통해 캘리포니아의 농부, 목장주, 정부, 광산업 및 아메리카 원주민 부족과 협력하고 있습니다. 우리는 토양의 온실 가스 배출, 탄소 포집, 작물 수확량, 식물 및 미생물 건강에 대한 암석 먼지 및 퇴비 수정의 영향을 테스트하고 있습니다.

우리의 초기 결과는 현무암과 규회석, 칼슘 규산염 광물 인 옥수수 생산량은 첫해에 12 % 증가했습니다. 작업 캘리포니아의 온실 가스 배출권 거래 프로그램 그리고 우리주의 다양한 농업 이해 관계에 따라, 우리는 그들의 땅에서 암석 풍화를 향상시키는 농부와 목장주에게 금전적 인센티브를 제공 할 경로를 구축하기를 희망합니다. 우리는 농부와 목장주가 그들이 재배하는 탄소에서 토양으로 돈을 벌고 기업과 산업이 탄소 중립 목표를 달성하도록 돕는 프로토콜을 만드는 것을 목표로합니다.

부정적인 배출이 중요한 이유

아래의 2015 파리 기후 협약, 국가들은 지구 온난화를 산업화 이전 수준보다 섭씨 2도 이하로 제한하기로 약속했습니다. 이를 위해서는 온실 가스 배출량을 대폭 줄여야합니다.

대기 중 이산화탄소는 최악의 기후 변화 결과를 피하기 위해 대기 중 이산화탄소를 빼내는 것 (음성 배출이라고도 함)도 필요합니다. 100 년 이상의 평균 수명. 화석 연료 연소 또는 토지 개간을 통해 대기로 방출되는 모든 이산화탄소 분자는 열을 가두어 지구 표면을 데우는 데 수십 년 동안 머무를 것입니다.

{vembed Y=4IUQn9uL6W0} 더 빠른 버전의 향상된 풍화에서 과학자들은 초 임계 이산화탄소를 지하의 현무암 지층으로 펌핑하여 광물과 반응하여 새로운 단단한 암석을 형성합니다.

국가는 솔루션 포트폴리오가 필요합니다. 음의 방출. 향상된 풍화 작용은 이미 설치된 농장 장비, 글로벌 채굴 작업 및 현재 전 세계적으로 비료와 종자를 공급하는 공급망을 활용하여 신속한 확장을 위해 준비되어 있습니다. 기후 변화와 함께 토양 침식과 식량 안보를 해결함으로써 암석 풍화가 오늘날 우리가 처한 어려운 곳에서 인간이 탈출하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.

저자에 관하여

Benjamin Z. Houlton, 지구 환경 연구 교수, 교육감 연구원이자 John Muir 환경 연구소 소장, 캘리포니아 데이비스 대학

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