Ученые предложили рассыпать по сельхозполям миллионы тонн измельченного щебня

Чтобы спасти нашу планету от глобального потепления, ученые предложили обильно засыпать поля измельченными отходами горнодобывающей промышленности. Они утверждают, что эта мера поможет удалить из атмосферы лишний углекислый газ, и, более того, просчитали ее эффективность.

Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Sustainability. Анализ глобального потенциала метода показал, что внесение измельченных силикатных пород, таких как базальт, на поля может ежегодно удалять из атмосферы до 1,1 миллиарда тонн углекислого газа, одновременно повышая урожайность.

Эта технология, известная как ускоренное выветривание горных пород, ускоряет их разрушение под действием дождевой воды — естественный процесс, который на протяжении миллионов лет переносил CO₂ из атмосферы в океан и помогал охлаждать планету в периоды ее «парникового» состояния. Фермеры веками вносили молотый известняк на поля для улучшения усвоения питательных веществ культурами.

«Основная цель — решение проблемы атмосферного CO₂ за счет химических реакций. А возможны еще и "бонусы", например, добавление магния, возможно, кальция, для пополнения почвы питательными веществами», — говорит руководивший исследованием Чуань Ляо из Корнеллского университета.

Как это работает

Атмосферный CO₂ растворяется в дождевой воде, образуя угольную кислоту. В силикатных породах она вступает в реакцию с диоксидом кремния и металлами, «запирая» CO₂ в ионах бикарбоната. Бикарбонат смывается в реки и океан, где может оставаться в растворенном виде тысячелетиями или включаться в карбонатные известковые скелеты моллюсков, кораллов и морских ежей. Измельчение пород увеличивает площадь поверхности, контактирующей с дождевой водой, что усиливает процесс удаления CO₂.

Как показали исследования, при широком применении ускоренное выветривание горных пород сможет поглощать 5 миллиардов тонн CO₂ в год в этом столетии. Авторы новой работы провели «проверку реальностью» этих оценок, включив в расчеты скорость, с которой фермеры внедряли другие инновации (например, ирригацию), и эффективность выветривания в разных регионах.

В зависимости от масштабов применения технологии (ограниченное/широкое распространение) к 2050 году она могла бы удалять от 350 до 750 миллионов тонн CO₂ в год, а к 2100 году — от 700 миллионов до 1,1 миллиарда тонн в год. Для сравнения: глобальные выбросы CO₂ от ископаемого топлива в 2025 году составили около 38 миллиардов тонн.

Хотя изначально основная часть удаления придется на Европу и Северную Америку, со временем их обгонят Азия, Латинская Америка и Африка к югу от Сахары по мере создания цепочек поставок силикатных пород и снижения затрат. Тепло и обильные осадки ускоряют выветривание в этих регионах, что потенциально позволит местным фермерам продавать больше углеродных кредитов на тонну внесенной породы.

«Для фермеров Глобального Юга через несколько десятилетий барьеров для внедрения этого метода станет меньше», — надеется Ляо.

Есть проблемы

Коллеги не разделяют его оптимизма. Маркус Шидунг из Института климатически оптимизированного сельского хозяйства Тюнена в Германии считает, что подобные прогнозы упускают из виду серьезные неопределенности, связанные с ускоренным выветриванием. Например, если дождей нет и почва остается сухой, удаление углерода может замедлиться в 25 раз. Оценка в 1,1 миллиарда тонн кажется Шидунгу завышенной.

В почвах с высоким pH дождевая вода может выветривать карбонаты, уже находящиеся в земле, а не внесенную измельченную породу. В конечном итоге эти карбонаты снова преобразуются в океане, высвобождая CO₂, и углерод вернется в атмосферу. В почвах с низким pH природные кислоты могут реагировать с измельченной породой, и углерод из дождевой воды не будет удален. По мере снижения кислотности почвы увеличиваются выбросы углекислоты от микроорганизмов.

Но самое главное — гигантские объемы такого поглотителя. Может оказаться, что его добыча и транспортировка на поля могут привести к выбросам бóльшим, чем будет удалено, предупреждает Шидунг.

«Я скептик. Мы должны быть уверены, что CO₂ действительно поглощается. Иначе может получиться, что где-то [углерод] удаляется, но где-то еще он снова высвобождается, что в этой сложной геохимической системе вполне вероятно», — подытожил эколог.

Кроме того, вызывает закономерные опасения происхождение каменной муки для полей. Оливин — порода, на которой основаны расчеты, — содержит тяжелые металлы, такие как никель и хром.

По словам Дэвида Мэннинга из Ньюкаслского университета, остатки породы на большинстве действующих рудников также загрязнены металлами. Альтернатива малореалистична: открыть огромное количество базальтовых карьеров, что потребовало бы времени и средств.

«Для удаления одной гигатонны CO₂ в год требуется 5 гигатонн породы, и это серьезная проблема, потому что никто не знает, откуда столько ее брать. Это серьезное препятствие для развития», — заключил Мэннинг.