Trasformare gli scarti delle colture e la carta scartata in un materiale chiamato biochar potrebbe aiutare a catturare il carbonio dall'atmosfera e immagazzinarlo nel suolo, contribuendo anche ad arricchire i terreni agricoli.

L'agricoltura è stata storicamente un'industria circolare in cui le colture utilizzano sostanze nutritive nel terreno per crescere che vengono poi sostituite attraverso compost o letame. Ma la globalizzazione e l'industrializzazione della filiera alimentare hanno interrotto questo ciclo, guidando pratiche agricole che hanno contribuito a degradare un terzo della terra del pianeta.

Gli scienziati stanno ora cercando modi per affrontare questo problema con un approccio che non solo restituisca i nutrienti al suolo, ma aiuti anche a compensare le emissioni di gas serra prodotte dall'agricoltura.

"I terreni agricoli potrebbero funzionare come pozzi di carbonio, " ha detto il dottor Jan Mumme, un ingegnere agrario presso l'Università di Edimburgo nel Regno Unito. "Questo probabilmente non funzionerebbe con l'allevamento intensivo di bestiame, ma la produzione agricola sostenibile e i sistemi agricoli integrati (un equilibrio tra colture e bestiame) potrebbero farlo e il biochar è un modo per aiutare".

Il biochar è una sostanza formata da biomassa, come legno e scarti delle colture, fanghi di depurazione e scarti di carta, che vengono riscaldati a 400-800°C in condizioni di ossigeno limitate per ottenere un prodotto simile al carbone. Questo può essere poi aggiunto al terreno, dove non solo immagazzina carbonio, ma interagisce anche con i microbi nel suolo per migliorare la loro capacità di catturare ulteriori nutrienti e carbonio nel suolo.

Fino ad ora, però, biochar ha ricevuto risultati contrastanti quando è stato testato per i suoi effetti sui suoli e sui raccolti.

Rifiuti di carta

"Ci sono molti documenti di ricerca in cui gli autori studiano gli effetti del biochar sui raccolti e c'è un'ampia gamma di risultati positivi, ma anche decine di studi che hanno mostrato un risultato negativo, " ha detto il dottor Mumme, che ha coordinato un progetto di ricerca denominato CarboPlex, che ha sviluppato un prodotto biochar che potrebbe aiutare le aziende agricole a catturare più carbonio nel loro suolo.

La ricerca del team CarboPlex ha scoperto che il biochar può avere effetti migliori sui terreni quando è stato utilizzato prima in un altro processo. Hanno sviluppato un materiale chiamato CreChar, che è costituito da rifiuti di carta e combina carbonio e nutrienti minerali che possono essere utilizzati come additivo nella produzione di biogas.

Alla fine del processo di biogas c'è un sottoprodotto chiamato digestato che, secondo CarboPlex, aumenta di valore da CreChar assorbendo più nutrienti. Questo digestato può quindi essere utilizzato come fertilizzante organico al posto dei fertilizzanti minerali prodotti dai combustibili fossili.

"Con un potenziale annuo nel Regno Unito di 900, 000 tonnellate di questo biofertilizzante, Penso che questo potrebbe risparmiare 60, 000 tonnellate di emissioni di anidride carbonica semplicemente sostituendo i fertilizzanti minerali azotati, " ha detto la dottoressa Mumme.

Cosa c'è di più, La dottoressa Mumme dice che un altro 619, 000 tonnellate di emissioni di CO2 potrebbero essere evitate nel solo Regno Unito ogni anno riutilizzando 180, 000 tonnellate di rifiuti di carta per creare CreChar. Ciò non solo impedirebbe l'incenerimento dei rifiuti di carta, incoraggerebbe inoltre l'uso del biogas al posto dei combustibili fossili e aumenterebbe la capacità del suolo di immagazzinare carbonio.

Letame animale

"L'agricoltura come dovrebbe essere, o come è stato nel corso di migliaia di anni, è il miglior esempio di economia circolare, " ha affermato il Dr. Mumme. Una grande parte della catena di approvvigionamento alimentare in Europa, però, ora inizia in paesi o regioni specializzati nella produzione di massa di singoli prodotti per l'esportazione. In Brasile e negli Stati Uniti, Per esempio, gli allevatori di soia coltivano il mangime per gli allevatori di bestiame in Europa.

"È altamente improbabile che carichi di letame (verranno rispediti) in Brasile o negli Stati Uniti, così gli agricoltori lì producono la loro soia e altre colture con fertilizzanti artificiali realizzati con combustibili fossili, " disse la dottoressa Mumme. Nel frattempo, in molti paesi europei il liquame del letame animale può inquinare le falde acquifere locali.

È questo tipo di pratica che sta esaurendo i terreni del loro potenziale di cattura del carbonio perché i rifiuti organici non vengono mai restituiti al suolo da cui sono stati prelevati. Senza questo materiale organico gli ecosistemi microbici sotterranei non sono in grado di abbatterlo e immagazzinare il carbonio che contiene nel suolo.

Ma se l'industria agricola potesse usare il biochar per aiutare ad arricchire i suoli per questi microbi, potrebbe ridurre l'impatto ambientale del settore, che attualmente rappresenta un quinto delle emissioni totali mondiali.

"Abbiamo molti posti nel mondo in cui il carbonio nel suolo si sta esaurendo, aggravata dai cambiamenti climatici, " ha detto il dottor Mumme. "Non c'è soluzione d'oro, ma ci sono alcune soluzioni che sono più praticabili".

Ci vorranno alcuni anni prima che prodotti come CreChar siano ampiamente disponibili su scala industriale, ma nel frattempo gli agricoltori possono già iniziare a migliorare il loro potenziale di cattura del carbonio. Ciò richiede migliori pratiche agricole, come nessuna aratura, utilizzando colture a rotazione, compostaggio e pascolo gestito del bestiame sui pascoli, secondo il dottor Ashish Malik, un ecologo microbico presso l'Università della California, Irvine negli Stati Uniti.

"Alcune di queste pratiche sono già in fase di attuazione, ma non c'è abbastanza lavoro sulla fisiologia microbica, " Egli ha detto.

I microrganismi del suolo agiscono come guardiani del suolo:controllano i livelli di nutrienti di cui le piante hanno bisogno per crescere decomponendo il materiale biologico morto. Questo processo aiuta a mantenere i suoli resilienti, produttivo e aumenta la quantità di carbonio che possono catturare. Avere una migliore comprensione di come lo fanno potrebbe aiutare a incoraggiare una maggiore diffusione delle pratiche agricole che supportano l'attività microbica e la loro capacità di catturare il carbonio.

Il dottor Malik è stato il coordinatore di Terra-Micro-Carbo, a recently completed research project that examined soil microbes across different farms, varying from low to high intensive agriculture practice.

The project found in less-intensive farms that had near-neutral levels of pH in the soil there was increased microbial growth and more carbon stored. The story was much more complicated in acidic soils where microbial growth was a bigger constraint on decomposition rates.

Comunità

The researchers also analysed soil microbe communities on 56 different farms and grouped their traits into three key areas – growth efficiency, resource acquisition and stress tolerance. These three traits are combined within a microbial community to efficiently regulate soils and maximise carbon capture.

"It is not just important from the agriculture point-of-view, but also the general modelling prospects, " said Dr. Malik.

Terra-Micro-Carbo aims to share their findings for use in climate models to help calculate the carbon storage potential of farms.

In definitiva, such work could help to direct farmers and policy makers towards decisions that promote more climate-friendly agriculture and so reduce the impact the industry has on the global environment.