Coltivazione del carbonio - Carbon farming

L'agricoltura del carbonio è un nome per una varietà di metodi agricoli volti a sequestrare il carbonio atmosferico nel suolo e nelle radici, nel legno e nelle foglie delle colture. L'obiettivo della coltivazione del carbonio è aumentare la velocità con cui il carbonio viene sequestrato nel suolo e nel materiale vegetale con l'obiettivo di creare una perdita netta di carbonio dall'atmosfera. L'aumento del contenuto di materia organica del suolo può favorire la crescita delle piante, aumentare il contenuto di carbonio totale, migliorare la capacità di ritenzione idrica del suolo e ridurre l'uso di fertilizzanti. A partire dal 2016, le varianti dell'agricoltura del carbonio hanno raggiunto centinaia di milioni di ettari a livello globale, dei quasi 5 miliardi di ettari (1,2 × 10 ¹⁰ acri) di terreno agricolo mondiale. Oltre alle attività agricole, anche la gestione delle foreste è uno strumento utilizzato nell'agricoltura del carbonio. La pratica dell'agricoltura del carbonio è spesso svolta da singoli proprietari terrieri che sono incentivati ​​a utilizzare e integrare metodi che sequestrano il carbonio attraverso politiche create dai governi. I metodi di coltivazione del carbonio in genere hanno un costo, il che significa che agricoltori e proprietari terrieri hanno bisogno di un modo in cui possono trarre profitto dall'uso della coltivazione del carbonio e governi diversi avranno programmi diversi.

Le potenziali alternative di sequestro all'agricoltura del carbonio includono l' eliminazione della CO2 dall'aria con le macchine ( cattura diretta dell'aria ); fertilizzare gli oceani per provocare fioriture algali che dopo la morte portano carbonio sul fondo del mare; immagazzinare l'anidride carbonica emessa dalla generazione di elettricità; e frantumazione e diffusione di tipi di roccia come il basalto che assorbono il carbonio atmosferico. Le tecniche di gestione del territorio che possono essere combinate con l'agricoltura includono la piantumazione/ripristino di foreste, l'interramento del biochar prodotto dalla biomassa convertita anaerobicamente e il ripristino delle zone umide. (I letti di carbone sono i resti di paludi e torbiere .)

Panoramica

Carbonio del suolo

In parte, si pensa che il carbonio del suolo si accumuli quando la materia organica in decomposizione è stata mischiata fisicamente con il suolo. Piccole radici muoiono e si decompongono mentre la pianta è viva, depositando carbonio sotto la superficie. Più di recente, è stato enfatizzato il ruolo delle piante viventi dove il carbonio viene rilasciato man mano che le piante crescono. I suoli possono contenere fino al cinque per cento di carbonio in peso, compresa la materia vegetale e animale in decomposizione e il biochar .

Circa la metà del carbonio del suolo si trova all'interno di suoli profondi. Circa il 90% di questo è stabilizzato da associazioni minerale-organiche.

Almeno trentadue pratiche del Servizio di conservazione delle risorse naturali (NRCS) migliorano la salute del suolo e sequestrano il carbonio, insieme a importanti co-benefici: aumento della ritenzione idrica, funzione idrologica, biodiversità e resilienza. Le pratiche approvate possono rendere gli agricoltori ammissibili ai fondi federali. Non tutte le tecniche di coltivazione del carbonio sono state raccomandate. L'agricoltura del carbonio può prendere in considerazione questioni correlate come il degrado delle acque sotterranee e superficiali.

Per settore

Silvicoltura

La silvicoltura e l'agricoltura sono entrambe attività umane terrestri che contribuiscono a circa un terzo delle emissioni mondiali di gas serra. C'è un grande interesse per la riforestazione, ma per quanto riguarda la coltivazione del carbonio la maggior parte di questa opportunità di riforestazione sarà in piccoli appezzamenti con alberi piantati dai singoli proprietari terrieri in cambio dei benefici forniti dai programmi di coltivazione del carbonio. La silvicoltura nell'agricoltura del carbonio può essere sia la riforestazione, che ripristina le foreste in aree che sono state deforestate , sia l' imboschimento, che consisterebbe nel piantare foreste in aree che non erano storicamente boscose. Non tutte le foreste sequestreranno la stessa quantità di carbonio. Il sequestro del carbonio dipende da diversi fattori che possono includere l'età della foresta, il tipo di foresta, la quantità di biodiversità, le pratiche di gestione che la foresta sperimenta e il clima. Spesso si pensa che la biodiversità sia un vantaggio collaterale dell'agricoltura del carbonio, ma negli ecosistemi forestali una maggiore biodiversità può aumentare il tasso di sequestro del carbonio e può essere uno strumento nell'agricoltura del carbonio e non solo un vantaggio collaterale.

Bambù

Una foresta di bambù immagazzinerà meno carbonio totale rispetto alla maggior parte dei tipi di foresta matura. Tuttavia, può immagazzinare una quantità totale di carbonio simile a quella delle piantagioni di gomma e dei frutteti e può superare il carbonio totale immagazzinato in agroforeste , piantagioni di olio di palma , praterie e arbusti. Una piantagione di bambù sequestra carbonio a un ritmo più veloce di una foresta matura o di una piantagione di alberi. Tuttavia è stato scoperto che solo le nuove piantagioni o piantagioni con gestione attiva sequestreranno il carbonio a un ritmo più veloce rispetto alle foreste mature. Rispetto ad altre specie di alberi a crescita rapida, il bambù è superiore solo nella sua capacità di sequestrare il carbonio se raccolto in modo selettivo. Le foreste di bambù hanno un potenziale di sequestro del carbonio particolarmente elevato se il materiale vegetale coltivato viene trasformato in prodotti durevoli che mantengono il carbonio nel materiale vegetale per un lungo periodo perché il bambù è sia a crescita rapida che ricresce fortemente dopo un raccolto annuale. Mentre il bambù ha la capacità di immagazzinare carbonio come biomassa in materiale coltivato, più della metà del sequestro di carbonio dal bambù sarà immagazzinato come carbonio nel terreno. Il carbonio che viene sequestrato nel terreno dal bambù viene immagazzinato dai rizomi e dalle radici, che è la biomassa che rimarrà nel terreno dopo che il materiale vegetale sopra il terreno viene raccolto e immagazzinato a lungo termine. Il bambù può essere piantato in terreni subottimali non adatti alla coltivazione di altre colture e i benefici includerebbero non solo il sequestro del carbonio, ma anche il miglioramento della qualità del terreno per le colture future e la riduzione della quantità di terreno soggetto a deforestazione. L'uso del commercio delle emissioni di carbonio è disponibile anche per gli agricoltori che utilizzano il bambù per ottenere crediti di carbonio in terreni altrimenti incolti.

Pertanto, la coltivazione del legno di bambù può avere un significativo potenziale di sequestro del carbonio.

Sistemi a base d'acqua

Blue Carbon si riferisce al potenziale sequestro di anidride carbonica che può verificarsi in ambienti sia costieri che marini per il carbonio da biomassa non vivente o vivente. Gli ambienti costieri che sono di interesse per il sequestro del carbonio includono foreste di mangrovie , praterie di fanerogame e paludi salmastre , che sono tutti ambienti costieri con vegetazione. L'area globale degli ecosistemi vegetali costieri è piuttosto piccola, più piccola dell'area globale totale delle foreste terrestri, ma avranno un maggiore sequestro di carbonio a lungo termine intrappolando i sedimenti.

Allevamento di alghe

L' allevamento di alghe su larga scala (chiamato " imboschimento oceanico ") potrebbe sequestrare enormi quantità di carbonio. Le alghe selvatiche sequestreranno grandi quantità di carbonio attraverso particelle disciolte di materia organica che vengono trasportate nei fondali oceanici profondi dove rimarranno sepolte e rimarranno per lunghi periodi di tempo. Attualmente l'allevamento di alghe viene praticato per la raccolta poiché le alghe hanno diversi usi crescenti per cibo, medicine e biocarburanti. Per quanto riguarda l'agricoltura del carbonio, la crescita potenziale delle alghe per l'agricoltura del carbonio vedrebbe le alghe raccolte trasportate nelle profondità dell'oceano per la sepoltura a lungo termine. La coltivazione delle alghe ha attirato l'attenzione dato lo spazio terrestre limitato disponibile per le pratiche di coltivazione del carbonio. Attualmente l'allevamento di alghe si verifica principalmente nelle aree costiere dell'Asia del Pacifico, dove è stato un mercato in rapida crescita. L'imboschimento solo del 9% dell'oceano potrebbe sequestrare 53 miliardi di tonnellate di anidride carbonica all'anno.{{ Citazione necessaria }} Il rapporto speciale dell'IPCC sull'oceano e la criosfera in un clima che cambia raccomanda "ulteriore attenzione della ricerca" come tattica di mitigazione.

Ripristino delle zone umide

Le zone umide vengono create quando l'acqua trabocca in un terreno fortemente vegetato, causando l'adattamento delle piante a un ecosistema allagato. Le zone umide possono verificarsi in tre diverse regioni. Le zone umide marine si trovano in aree costiere poco profonde, le zone umide di marea sono anche costiere ma si trovano più all'interno e le zone umide non soggette a marea si trovano nell'entroterra e non hanno effetti dalle maree. Il suolo delle zone umide è un importante serbatoio di carbonio ; Il 14,5% del carbonio del suolo mondiale si trova nelle zone umide, mentre solo il 5,5% della terra mondiale è composto da zone umide. Non solo le zone umide sono un ottimo pozzo di carbonio, ma hanno molti altri vantaggi come la raccolta delle acque alluvionali, il filtraggio degli inquinanti dell'aria e dell'acqua e la creazione di una casa per numerosi uccelli, pesci, insetti e piante.

Il cambiamento climatico potrebbe alterare lo stoccaggio del carbonio nel suolo trasformandolo da pozzo a fonte. Con l'aumento delle temperature si verifica un aumento dei gas serra dalle zone umide, in particolare dai luoghi con permafrost . Quando questo permafrost si scioglie, aumenta l'ossigeno e l'acqua disponibili nel suolo. Per questo motivo, i batteri nel suolo creerebbero grandi quantità di anidride carbonica e metano da rilasciare nell'atmosfera.

Le torbiere contengono circa il 30 percento del carbonio nel nostro ecosistema. Quando le zone umide vengono prosciugate per l' agricoltura e l'urbanizzazione, poiché le torbiere sono così vaste, grandi quantità di carbonio si decompongono ed emettono CO2 nell'atmosfera. La perdita di una torbiera potrebbe potenzialmente produrre più carbonio di 175-500 anni di emissioni di metano.

Sebbene il legame tra il cambiamento climatico e le zone umide non sia ancora completamente noto, sarà presto determinato attraverso la futura rimozione delle zone umide. Inoltre, non è chiaro come le zone umide ripristinate gestiscano il carbonio pur continuando a essere una fonte contribuente di metano. Tuttavia, preservare queste aree aiuterebbe a prevenire un ulteriore rilascio di carbonio nell'atmosfera.

agricoltura

Rispetto alla vegetazione naturale , i suoli coltivati ​​sono impoveriti di carbonio organico (SOC). Quando un terreno viene convertito da terreno naturale o seminaturale, come foreste , boschi, praterie , steppe e savane , il contenuto di SOC nel suolo si riduce di circa il 30-40%. La perdita di carbonio attraverso le pratiche agricole può eventualmente portare alla perdita di terreno adatto all'agricoltura. La perdita di carbonio dal suolo è dovuta alla rimozione di materiale vegetale contenente carbonio, tramite la raccolta. Quando cambia l'uso del suolo, il carbonio nel suolo aumenta o diminuisce. Questo cambiamento continua finché il suolo non raggiunge un nuovo equilibrio. Le deviazioni da questo equilibrio possono anche essere influenzate dal clima variabile. La diminuzione può essere contrastata aumentando l'input di carbonio. Questo può essere fatto attraverso diverse strategie, ad esempio lasciando i residui del raccolto sul campo, usando letame o colture perenni a rotazione . Le colture perenni hanno una maggiore frazione di biomassa sotterranea, che aumenta il contenuto di SOC. A livello globale, si stima che i suoli contengano >8.580 gigatonnellate di carbonio organico, circa dieci volte la quantità nell'atmosfera e molto di più che nella vegetazione.

La modifica delle pratiche agricole è un metodo riconosciuto di sequestro del carbonio poiché il suolo può fungere da pozzo di carbonio efficace compensando fino al 20% delle emissioni di anidride carbonica del 2010 all'anno. L'agricoltura biologica e i lombrichi possono essere in grado di compensare più che l'eccesso di carbonio annuo di 4 Gt/anno.

I metodi di riduzione delle emissioni di carbonio in agricoltura possono essere raggruppati in due categorie: riduzione e/o sostituzione delle emissioni e miglioramento del sequestro del carbonio . Le riduzioni includono l'aumento dell'efficienza delle operazioni agricole (ad es. attrezzature più efficienti dal punto di vista dei consumi) e l'interruzione del ciclo naturale del carbonio . Tecniche efficaci (come l'eliminazione della combustione delle stoppie ) possono avere un impatto negativo su altri problemi ambientali (aumento dell'uso di erbicidi per controllare le erbacce non distrutte dalla combustione).

Biochar/terra preta

La miscelazione di biochar bruciato anaerobicamente nel suolo sequestra circa il 50% del carbonio nella biomassa. A livello globale, fino al 12% delle emissioni di carbonio antropogeniche dovute al cambiamento dell'uso del suolo (0,21 gigatonnellate) può essere compensato ogni anno nel suolo, se il taglia e brucia viene sostituito da taglia e carbonizza . I rifiuti agricoli e forestali potrebbero aggiungere circa 0,16 gigatonnellate/anno. La produzione di biocarburanti utilizzando la moderna biomassa può produrre un sottoprodotto bio-char attraverso la pirolisi sequestrando 30,6 kg per ogni gigajoule di energia prodotta. Il carbonio sequestrato dal suolo viene misurato facilmente e in modo verificabile.

aratura

La coltivazione del carbonio riduce al minimo l'interruzione del suolo durante il ciclo di semina/crescita/raccolta. La lavorazione del terreno viene evitata utilizzando seminatrici o tecniche simili. Il bestiame può calpestare e/o mangiare i resti di un campo raccolto. La riduzione o l'arresto completo della lavorazione creerà un aumento delle concentrazioni di carbonio nel suolo del terriccio. L'aratura divide gli aggregati del suolo e consente ai microrganismi di consumare i loro composti organici. L'aumento dell'attività microbica rilascia sostanze nutritive, aumentando inizialmente la resa. Successivamente la perdita di struttura riduce la capacità del suolo di trattenere l'acqua e resistere all'erosione, riducendo così la resa.

Pascolo del bestiame

Il bestiame, come tutti gli animali, è un produttore netto di carbonio. I ruminanti come mucche e pecore producono non solo CO ₂ , ma anche metano a causa dei microbi che risiedono nel loro apparato digerente. Una piccola quantità di carbonio può essere sequestrata nei terreni delle praterie attraverso gli essudati radicali e il letame. Ruotando regolarmente la mandria attraverso più paddock (ogni giorno), i paddock possono riposare/riprendersi tra i periodi di pascolo. Questo modello produce praterie stabili con foraggio significativo. Le erbe annuali hanno radici meno profonde e muoiono una volta pascolate. Il pascolo a rotazione porta alla sostituzione delle annuali con piante perenni con radici più profonde, che possono riprendersi dopo il pascolo. Al contrario, consentire agli animali di spaziare su una vasta area per un lungo periodo può distruggere la prateria.

La silvopascolo comporta il pascolo del bestiame sotto la copertura degli alberi, con alberi sufficientemente separati da consentire un'adeguata luce solare per nutrire l'erba. Ad esempio, una fattoria in Messico ha piantato alberi autoctoni su un paddock di 22 ettari (54 acri). Questo si è evoluto in un caseificio biologico di successo. L'operazione è diventata un'azienda agricola di sussistenza, guadagnando entrate dalla consulenza/formazione di altri piuttosto che dalla produzione agricola.

Pacciamatura organica

La pacciamatura copre il terreno intorno alle piante con un pacciame di trucioli di legno o paglia. In alternativa, i residui delle colture possono essere lasciati sul posto per entrare nel terreno mentre si decompone.

Compost

Il compost sequestra il carbonio in una forma stabile (non facilmente accessibile). I coltivatori di carbonio lo diffondono sulla superficie del suolo senza arare. Uno studio del 2013 ha rilevato che una singola applicazione di compost ha aumentato in modo significativo e duraturo lo stoccaggio del carbonio nelle praterie del 25-70%. Il sequestro di continuazione probabilmente derivava dall'aumento della ritenzione idrica e dalla "fertilizzazione" per decomposizione del compost. Entrambi i fattori supportano una maggiore produttività. Entrambi i siti testati hanno mostrato grandi aumenti della produttività dei prati: un aumento del foraggio del 78% in un sito di valle più asciutto, mentre un sito costiero più umido ha registrato un aumento medio del 42%. CH
₄e N
₂O e le emissioni non sono aumentate in modo significativo. I flussi di metano erano trascurabili. Terreno N
₂O le emissioni dalle praterie temperate modificate con fertilizzanti chimici e letame erano ordini di grandezza superiori. Un altro studio ha rilevato che le praterie trattate con 0,5" di compost commerciale hanno iniziato ad assorbire carbonio a un tasso annuo di quasi 1,5 tonnellate/acro e hanno continuato a farlo negli anni successivi. A partire dal 2018, questo studio non è stato replicato.

Tipo di raccolto

Le colture di copertura sono specie a crescita rapida piantate per proteggere i suoli dall'erosione del vento e dell'acqua durante la stagione di riposo. La coltura di copertura può essere incorporata nel terreno per aumentare la materia organica del suolo. Anche le colture di copertura delle leguminose possono produrre una piccola quantità di azoto. Il contenuto di carbonio di un suolo non dovrebbe essere aumentato senza anche assicurare che la quantità relativa di azoto aumenti anche per mantenere un sano ecosistema del suolo.

Le colture perenni offrono il potenziale per sequestrare il carbonio quando vengono coltivate in sistemi multistrato. Un sistema utilizza colture perenni di base che crescono su alberi che sono analoghi a mais e fagioli, o viti, palme e piante erbacee perenni.

Sfide

L'agricoltura del carbonio non è priva di sfide o svantaggi. Quando il ripristino dell'ecosistema viene utilizzato come una forma di agricoltura del carbonio, può esserci una mancanza di conoscenza che è svantaggiosa nella pianificazione del progetto. I servizi ecosistemici sono spesso un vantaggio collaterale del ripristino degli ecosistemi insieme all'agricoltura del carbonio, ma spesso i servizi ecosistemici vengono ignorati nella pianificazione dei progetti perché, a differenza del sequestro del carbonio, non è un bene globale che può essere scambiato. Se e come i metodi aggiuntivi di sequestro dell'agricoltura del carbonio possono influenzare i servizi ecosistemici, dovrebbero essere studiati per determinare in che modo metodi e strategie diversi influenzeranno il valore di un servizio ecosistemico in particolari aree. Una preoccupazione da notare è che se le politiche e gli incentivi sono mirati solo al sequestro del carbonio, l'agricoltura del carbonio potrebbe effettivamente essere dannosa per gli ecosistemi. L'agricoltura del carbonio potrebbe inavvertitamente causare un aumento del disboscamento e delle monocolture quando la diversità delle specie non è un obiettivo del progetto paesaggistico, quindi dovrebbero esserci tentativi di bilanciare gli obiettivi dell'agricoltura del carbonio e la biodiversità dovrebbe essere tentata.

I critici affermano che la relativa agricoltura rigenerativa non può essere adottata abbastanza per avere importanza o che potrebbe abbassare i prezzi delle materie prime. L'impatto dell'aumento del carbonio nel suolo sulla resa deve ancora essere definito.

Un'altra critica afferma che le pratiche di non lavorazione possono aumentare l'uso di erbicidi, diminuendo o eliminando i benefici del carbonio.

Il compostaggio non è una tecnica approvata da NRCS e i suoi impatti sulle specie autoctone e sulle emissioni di gas serra durante la produzione non sono stati completamente risolti. Inoltre, le forniture di compost commerciale sono troppo limitate per coprire grandi quantità di terreno.

Per paese

Australia

Nel 2011 l'Australia ha avviato un programma cap-and-trade . Gli agricoltori che sequestrano il carbonio possono vendere crediti di carbonio alle aziende che necessitano di compensazioni di carbonio . Il piano d'azione diretto del paese afferma "La singola più grande opportunità per la CO
₂la riduzione delle emissioni in Australia avviene attraverso il bio-sequestro in generale e, in particolare, il reintegro dei nostri carbonio nel suolo". –2006 è diminuito in media del 30% in condizioni di coltivazione continua: incorporare solo materia organica non è stato sufficiente per costruire carbonio nel suolo , ma per farlo è stato necessario aggiungere anche azoto , fosforo e zolfo .

Francia

Il più grande sforzo internazionale per promuovere l'agricoltura del carbonio è "quattro per 1.000", guidato dalla Francia. Il suo obiettivo è aumentare il carbonio nel suolo dello 0,4 percento all'anno attraverso cambiamenti agricoli e forestali.

Nord America

Nel 2014 oltre il 75% dei terreni coltivati ​​delle praterie canadesi aveva adottato la "lavorazione conservativa" e oltre il 50% aveva adottato il no till . Venticinque paesi si sono impegnati ad adottare la pratica ai colloqui sul clima di Parigi del dicembre 2015 . In California più distretti per la conservazione delle risorse (RCD) supportano le partnership locali per sviluppare e implementare l'agricoltura del carbonio. Nel 2015 l'agenzia che amministra lo scambio di crediti di carbonio della California ha iniziato a concedere crediti agli agricoltori che compostano i pascoli. Nel 2016 Chevrolet ha collaborato con il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) per acquistare 40.000 crediti di carbonio da allevatori su 11.000 acri senza lavorazione. L'operazione equivale alla rimozione di 5.000 auto dalla strada ed è stata la più grande fino ad oggi negli Stati Uniti. Nel 2017 diversi stati degli Stati Uniti hanno approvato una legislazione a sostegno dell'agricoltura del carbonio e della salute del suolo .

• La California ha stanziato 7,5 milioni di dollari nell'ambito del suo programma per i suoli sani. L'obiettivo è dimostrare che "pratiche di gestione specifiche sequestrano il carbonio, migliorano la salute del suolo e riducono i gas serra atmosferici". Il programma comprende pacciamatura, colture di copertura , compostaggio , siepi e fasce tampone . Quasi la metà delle contee della California ha agricoltori che lavorano alla coltivazione del carbonio.
• Il programma Healthy Soils del Maryland supporta la ricerca, l'istruzione e l'assistenza tecnica.
• Il Massachusetts finanzia l'istruzione e la formazione per sostenere l'agricoltura che rigenera la salute del suolo.
• Le Hawaii hanno creato la Carbon Farming Task Force per sviluppare incentivi per aumentare il contenuto di carbonio nel suolo. Un progetto dimostrativo di 250 acri ha tentato di produrre biocarburanti dall'albero di pongamia . Pongamia aggiunge azoto al terreno. Allo stesso modo, un ranch alleva 2.000 capi di bestiame su 4.000 acri, utilizzando il pascolo a rotazione per costruire il suolo, immagazzinare carbonio, ripristinare la funzione idrologica e ridurre il deflusso.

Altri stati stanno considerando programmi simili.

Guarda anche

• Agroforestale
• Agricoltura rispettosa del clima
• Agricoltura rigenerativa
• Feedback sul carbonio nel suolo

Riferimenti

link esterno

• "Progetto Marino Carbon" . www.marincarbonproject.org . Recuperato il 27.04.2018 .
• COMET-Farm - Uno strumento dell'USDA che stima l' impronta di carbonio di un'azienda agricola . Gli agricoltori possono valutare vari scenari di gestione del territorio per scoprire qual è la soluzione migliore.