REKLÁM

Talajalapú megoldás felé az éghajlatváltozáshoz 

Egy új tanulmány a biomolekulák és az agyagásványok közötti kölcsönhatásokat vizsgálta a talajban, és rávilágított azokra a tényezőkre, amelyek befolyásolják a növényi eredetű szén talajban való megkötését. Megállapítást nyert, hogy a biomolekulák és agyagásványok töltése, a biomolekulák szerkezete, a talaj természetes fémösszetevői és a biomolekulák közötti párosítás kulcsszerepet játszik a talaj szénmegkötésében. Míg a pozitív töltésű fémionok jelenléte a talajban elősegítette a szén megkötését, addig a biomolekulák elektrosztatikus párosítása gátolta a biomolekulák agyagásványokhoz való adszorpcióját. Az eredmények hasznosak lehetnek annak előrejelzésében, hogy a talajban milyen kémiai anyagok a leghatékonyabbak a szén talajban való megkötésében, ami viszont utat nyithat a talaj alapú megoldások felé a légkörben lévő szén-dioxid-csökkentés, valamint a globális felmelegedés és az éghajlatváltozás ellen.   

A szénciklus magában foglalja a szén mozgását az atmoszférából a Földön lévő növényekbe és állatokba, majd vissza a légkörbe. Az óceán, a légkör és az élő szervezetek fő tározók vagy nyelők, amelyeken keresztül a szén körforgása történik. Sok szén kőzetekben, üledékekben és talajokban tárolódik/lekötődik. A kőzetekben és üledékekben lévő elhalt szervezetek évmilliók alatt fosszilis tüzelőanyaggá válhatnak. A fosszilis tüzelőanyagok energiaszükségletének kielégítésére való elégetésével nagy mennyiségű szén szabadul fel a légkörben, ami megbillentette a légköri szén-egyensúlyt, és hozzájárult a globális felmelegedéshez és ennek következtében a klímaváltozáshoz.  

Törekednek arra, hogy a globális felmelegedést 1.5-re 2050 °C-ra korlátozzák az iparosodás előtti szinthez képest. Ahhoz, hogy a globális felmelegedést 1.5 °C-ra korlátozzák, az üvegházhatású gázok kibocsátásának 2025 előtt kell tetőznie, 2030-ra pedig felére kell csökkennie. feltárta, hogy a világ nem halad azon a pályán, hogy a hőmérséklet-emelkedést 1.5°C-ra korlátozza e század végére. Az átállás nem elég gyors ahhoz, hogy 43-ra 2030%-kal csökkenjen az üvegházhatású gázok kibocsátása, ami korlátozhatja a globális felmelegedést a jelenlegi ambíciókon belül. 

It is in this context that the role of soil szerves szén (SOC) az éghajlatváltozásban egyre fontosabb szerepet tölt be, mint a globális felmelegedésre adott válaszként a szén-dioxid-kibocsátás lehetséges forrása, valamint a légköri szén természetes nyelője.  

A történelmi örökölt szénterhelés (azaz körülbelül 1,000 milliárd tonna szén-dioxid-kibocsátás az ipari forradalom kezdete óta 1750 óta) ellenére a globális hőmérséklet bármilyen emelkedése több szén szabadulhat fel a talajból a légkörben, ezért meg kell őrizni a meglévőt. talaj szénkészletei.   

Soil as a sink of organikus szén 

Soil is still Earth’s second largest (after ocean) sink of organikus 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 gramm) szén (Pg C) évente, ami körülbelül 26–53%-a a „célkitűzésnek”.4 per 1000 Initiative” (that is, 0.4% annual growth rate of the standing global soil organikus 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 organikus matter in the soil is not very well understood. 

Mi befolyásolja a szén megkötését a talajban  

A new study sheds light on what determines whether a plant-based organikus 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. A biomolekulák és agyagásványok közötti kölcsönhatások vizsgálatát követően a kutatók azt találták, hogy a biomolekulák és agyagásványok töltése, a biomolekulák szerkezete, a talaj természetes fémösszetevői és a biomolekulák közötti párosítás kulcsszerepet játszik a talajban lévő szén megkötésében.  

Az agyagásványok és az egyes biomolekulák közötti kölcsönhatások vizsgálata során kiderült, hogy a kötődés előre látható volt. Mivel az agyagásványok negatív töltésűek, a pozitív töltésű komponenseket (lizin, hisztidin és treonin) tartalmazó biomolekulák erős kötődést tapasztaltak. A kötődést az is befolyásolja, hogy egy biomolekula elég rugalmas-e ahhoz, hogy pozitív töltésű komponenseit a negatív töltésű agyagásványokhoz igazítsa.  

Az elektrosztatikus töltésen és a biomolekulák szerkezeti sajátosságain kívül a talaj természetes fém-összetevői fontos szerepet játszanak a hídképződéssel történő megkötésben. Például a pozitív töltésű magnézium és a kalcium hidat képez a negatív töltésű biomolekulák és az agyagásványok között, hogy kötést hozzon létre, ami arra utal, hogy a talajban lévő természetes fémkomponensek elősegíthetik a szén megkötését a talajban.  

Másrészt maguk a biomolekulák közötti elektrosztatikus vonzás negatívan befolyásolta a kötődést. Valójában a biomolekulák közötti vonzás energiája magasabb, mint egy biomolekula agyagásványhoz való vonzódásának energiája. Ez a biomolekulák agyaghoz való csökkent adszorpcióját jelentette. Így, míg a pozitív töltésű fémionok jelenléte a talajban elősegítette a szén megkötését, addig a biomolekulák elektrosztatikus párosítása gátolta a biomolekulák agyagásványokhoz való adszorpcióját.  

These new findings about how organikus 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. 

*** 

Referenciák:  

  1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. A megnövekedett szerves szén globális megkötési potenciálja a szántóföldi talajokban. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 
  1. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. A 4p1000 kezdeményezés: Lehetőségek, korlátok és kihívások a talaj szerves szénmegkötésének, mint fenntartható fejlődési stratégiának a megvalósításához. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  
  1. Wang J., Wilson RS és Aristilde L., 2024. Elektrosztatikus csatolás és vízhíd a biomolekulák adszorpciós hierarchiájában a víz-agyag határfelületeken. PNAS. 8. február 2024.121. 7 (2316569121) eXNUMX. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Tudományos újságíró | A Scientific European folyóirat alapító szerkesztője

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

Fogászat: A povidon-jód (PVP-I) megelőzi és kezeli a COVID-19 korai fázisait

A povidon-jód (PVP-I) felhasználható...

Az egészséges bőrön lévő baktériumok megelőzhetik a bőrrák kialakulását?

A tanulmány kimutatta a baktériumokat, amelyek gyakran megtalálhatók a...

Magasan feldolgozott élelmiszerek fogyasztása és egészsége: új bizonyítékok a kutatásból

Két tanulmány bizonyítja, hogy a magas fogyasztás...
- Reklám -
94,517VentilátorokMint
47,680KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás