ORNL-forskare undersöker sätt att öka mängden kol som binds i jordar av grödor som switchgrass. Kredit:Jason Richards/ORNL, USA:s energidepartement
Nästan en miljard hektar mark i USA är tillägnad jordbruk, producerar mer än en biljon dollar av livsmedelsprodukter för att mata landet och världen. Samma jordbruksprocesser, dock, producerade också uppskattningsvis 700 miljoner ton koldioxidekvivalenter 2018, enligt det amerikanska jordbruksdepartementet.
Att hitta ett sätt att minska det senare samtidigt som det upprätthåller det förra håller på att bli ett område med ökat fokus i nationella insatser för att minska koldioxidutsläppen och väcker ökad uppmärksamhet vid Oak Ridge National Laboratory. ORNL sammankallar en virtuell workshop idag för att sammanföra industrin, akademin och de vetenskapliga resurserna i världsklass i ett nationellt labb från det amerikanska energidepartementet för att anta utmaningen.
"Det kanske inte är omedelbart uppenbart att det finns ett samband mellan energi och avkolning av jordbruket, men du behöver bara skrapa på ytan för att se att de två är väldigt sammanflätade, sa David Sholl, som leder ORNL:s nya Transformational Decarbonization Initiative. "Till exempel, enorma mängder energi går åt för att producera kväverika gödselmedel med naturgas som råvara. Det gödselmedlet bryts ner i jorden för att frigöra stora mängder dikväveoxid, en extremt potent och långlivad växthusgas. Om vi kunde minska användningen av gödselmedel eller till och med skapa en helt ny process för att tillverka gödningsmedel, det skulle vara en enorm vinst för avkarbonisering."
Ännu bättre, några vetenskapsbaserade förändringar av jordbruksmetoder skulle kunna omvandla dessa miljoner hektar jordbruksmark till en massiv kolsänka, binda miljarder ton kol per år, sa Sholl.
Dessa typer av potentiella effekter har fått ORNL att öka resurserna som investeras i forskning om jordbrukets koldioxidutsläpp och sammankalla en stor workshop i ämnet. Workshopen kommer att samla representanter från industrin, akademin och andra nationella laboratorier för att bygga samordnade team fokuserade på teknologin och framväxande vetenskap relaterade till sambandet mellan markhälsa, effektivitet och effektivitet i fordonssystem som kan bidra till att minska koldioxidutsläppen i den amerikanska jordbrukssektorn.
"Dessa forskningsområden har varit ett historiskt fokusområde för ORNL och dess många partners, så det är naturligt att vi tillämpar denna kunskap på jordbrukssektorn, som är mogen för vetenskapsdrivna avkolningsinsatser i denna skala, " sa Moe Khaleel, ORNL:s tillfälliga suppleant för vetenskap och teknik och projekt. "Till exempel, ORNL har varit ledande inom fordonselektrifiering i decennier. Vi vet att det amerikanska jordbruket använder många stora maskiner som drivs av petroleumprodukter. Vilka framsteg kan vi göra genom att elektrifiera det maskineriet och samtidigt behålla dess kraft och effektivitet?"
Medan workshopen markerar ett ökat fokus på jordbrukets avkolning, det är inte på något sätt början på labbets insatser på det området. ORNL-forskare har arbetat i decennier för att skapa hårdare bioenergigrödor och hitta andra sätt att göra jordbruket mindre kolintensivt. Till exempel, forskare släppte förra året en studie som visade att USA kunde binda 200 miljoner ton koldioxid 2 i jordbruksmark med hjälp av en teknik som kallas bioenergi med avskiljning och lagring av kol. Den siffran kan stiga till 700 miljoner år 2040, vilket tillåter USA att beslagta så mycket till 46 miljarder ton år 2100.
Andra ORNL-forskare har upptäckt en enda gen som härrör från en ökenagaveväxt som kan sättas in i grödor för att göra dem mer torktoleranta, mer produktiv och bättre kapabel att dra CO 2 från atmosfären. Forskare har också utvecklat en blandning av mikroorganismer som kan användas som biogödsel som kan tränga undan kolintensiva kvävegödselmedel.
Medan andra forskningsområden utan tvekan kommer att identifieras vid workshopen, en sak är fortfarande säker. Om USA ska nå sina utsläppsmål för 2050, det kommer att behöva ta itu med jordbrukssektorn, och det kommer att behöva göra det genom att använda avancerade vetenskapliga tekniker som finns tillgängliga i DOE:s nationella labbsystem.
"När det kommer till avkarbonisering, alla sektorer av ekonomin är viktiga, "Sholl sa. "Jordbruket måste rankas som en av de viktigaste, dock. Mat är ett absolut krav för att upprätthålla liv, så vi måste tillämpa denna höga nivå av vetenskaplig rigor på utmaningen samtidigt som vi upprätthåller produktiviteten och innovationen som är kännetecknet för amerikanskt jordbruk."
