دراسة تظهر أن المحصول السنوي يمكنه عزل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي – ScienceDaily

يواجه العالم كمية متزايدة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ونقصًا في الكربون في التربة. ومع ذلك ، يمكن للذرة الرفيعة للطاقة الحيوية أن توفر راحة ذات مغزى من كلتا المشكلتين ، وفقًا لدراسة جديدة أجراها علماء أبحاث Texas A&M AgriLife Research.

نُشرت الدراسة ، “الجذور العميقة للطاقة الحيوية للذرة الرفيعة: مفتاح الإنتاج المستدام للكتلة الحيوية في أراضي المحاصيل السنوية” في GCB الطاقة الحيوية.

وفقًا للبحث ، فإن هجائن الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية تلتقط وتحتجز كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في التربة. يمكن للمحصول تحسين خصوبة التربة وربما كسب أرصدة الكربون لتعويض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

بالإضافة إلى ذلك ، تظهر الدراسة أن نظام الجذر العميق غير المعتاد للذرة الرفيعة للطاقة الحيوية يمكن أن يصل إلى مصادر المياه والمغذيات غير المستغلة من قبل المحاصيل السنوية الأخرى. تشير هذه النتائج إلى أن المحصول يمكن أن يساعد في إدارة جريان الأسمدة من المحاصيل الحولية الأخرى في تناوب المحاصيل.

كبير الباحثين في هذا العمل هو John Mullet ، دكتوراه ، أستاذ ورئيس Perry L. Adkisson في البيولوجيا الزراعية في قسم الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية. المتعاون الرئيسي هو بيل روني ، دكتوراه ، أستاذ ورئيس Borlaug-Monsanto لتربية النباتات وتحسين المحاصيل الدولية ، قسم علوم التربة والمحاصيل. كلاهما في كلية الزراعة وعلوم الحياة في تكساس إيه آند إم ، محطة بريان كوليدج.

قام مركز أبحاث الطاقة الحيوية في البحيرات الكبرى التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ووكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة-الطاقة بتمويل المشروع.

محصول تكساس إيه آند إم للطاقة الحيوية السنوي

البوري خبير في الجينوميات والوراثة وشبكات تنظيم الجينات لمحاصيل الطاقة الحيوية. قاد روني تطوير أنواع هجينة من الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية على مدار العشرين عامًا الماضية. على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، تعاون روني والبوري لتطوير الطاقة الحيوية الذرة الرفيعة.

في الواقع ، يعمل Mullet و Rooney على تحسين أصناف الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية لإنتاج محصول سنوي مثالي للطاقة الحيوية. ينتج الهجين المستخدم في الدراسة الحديثة إنتاجية عالية من الكتلة الحيوية للوقود والطاقة وتوليد المنتجات الحيوية. يتمتع المحصول أيضًا بمرونة ممتازة ضد الجفاف وكفاءة جيدة في استخدام النيتروجين ونظام جذر عميق.

قال روني: “هناك افتراض بأن محاصيل الطاقة الحيوية الأكثر استدامة هي معمرة لأنها تتطلب مدخلات أقل ويمكنها عزل كتلة حيوية أكبر من المحاصيل السنوية”. “هذه العبارات صحيحة ، لكن الزراعة الأمريكية تتطلب دائمًا أنواعًا وخيارات محصولية سنوية أيضًا.”

معيار جديد لنمذجة ائتمان الكربون ، خصوبة التربة

أظهرت الدراسة أن فدانًا مزروعًا بهجين الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية يتراكم حوالي 3.1 طن من الكتلة الحيوية للجذور الجافة خلال موسم نمو المحصول الذي يبلغ 155 يومًا. نمت جذور الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية أيضًا إلى عمق يزيد عن 6.5 قدم خلال موسم نموها.

تسهل هذه المقاييس الجديدة التنبؤ بكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي التي يمكن التقاطها داخل الجذور. يمكن أن تسلط الأرقام الضوء أيضًا على عدد أرصدة الكربون التي قد يكسبها الحقل المزروع.

قال روني: “بصراحة ، الأرقام مواتية للغاية”.

الأرقام مهمة أيضًا لفهم قدرة المحصول على تحسين خصوبة التربة والقدرة على الاحتفاظ بالمياه عن طريق تجديد الكربون العضوي في التربة. ومع ذلك ، فقد أظهرت الأبحاث السابقة أنه في الولايات المتحدة ، انخفضت مستويات الكربون العضوي في التربة بنسبة 50٪ خلال المائة عام الماضية في الأراضي المزروعة بمحاصيل سنوية.

وقال روني إن هذا الانخفاض في مستويات الكربون في التربة قد يكون بسبب ممارسات المحاصيل والنشاط الجرثومي وتغير استخدام الأراضي. تعني هذه العوامل المعقدة أن التنبؤ بالوقت الذي قد يستغرقه تعويض الكربون المفقود يتطلب نمذجة متطورة. من المرجح أن تستغرق عملية الاستعادة عدة عقود.

قال روني: “بالنسبة إلى النمذجة ، يجب أن يكون لديهم رقم واقعي للبدء به”. “لم يكن لدينا تاريخيًا معلومات كافية للقيام بذلك ، لكن هذه الدراسة توفر معيارًا للعلماء وصناع السياسات.”

حاجة لمزيد من البحث

في هذه الدراسة ، أدار روني وفريقه التجارب الميدانية وساعدوا في التنميط الظاهري. قام البوري وفريقه بتمييز نظام الجذر والجينات المعبر عنها بداخله.

قال روني على مدى سنوات عديدة ، نظرت الدراسة بعمق في كيفية تفاعل هجين واحد من الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية مع نوعين من التربة. يشدد على الحاجة إلى إجراء مزيد من البحث.

قال روني: “في هذه الدراسة ، لم نأخذ عينات من التنوع الجيني للذرة الرفيعة للطاقة الحيوية على الإطلاق ، باستثناء نوع معياري واحد”. “والنظر في بيئات متعددة وتوسيع النطاق الذي نقوم بتقييمه أمر ضروري.”

الطاقة الحيوية الذرة الرفيعة كجزء من نظام إنتاج الطاقة الحيوية المستدام

تقدر دراسات النمذجة أن ملايين الأفدنة من الأراضي الزراعية المهجورة والهامشية في الولايات المتحدة متاحة للزراعة. تقع العديد من تلك الأفدنة في منطقة ساحل الخليج. وقال البوري إن المنطقة مثالية لإنتاج الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية بسبب هطول الأمطار الغزيرة ومواسم النمو الطويلة والمنافسة المنخفضة مع محاصيل الحبوب. علاوة على ذلك ، تحسن المحصول على مر السنين من حيث الإنتاجية والمرونة والتكوين ، وذلك بفضل جهود Mullet’s و Rooney.

قال موليت: “مؤخرًا ، قررت أن أهم شيء يمكننا القيام به هو مواصلة البحث عن الطاقة الحيوية الأمثل للذرة الرفيعة ، ولكن أيضًا للمساعدة في تصميم وبناء مصافي بيولوجية من شأنها معالجة المواد من المحصول بالطريقة المثلى”.

يمكن أن ينتج عن الكربون المحتجز في الوقود الحيوي والمنتجات الحيوية في معامل التكرير الحيوية ، وعن طريق جذور الذرة الرفيعة للطاقة الحيوية ، أرصدة كربونية ، مما قد يفيد المنتجين والصناعة.

ومع ذلك ، على الرغم من الإمكانات الممتازة لساحل الخليج لإنتاج الوقود الحيوي ، لا توجد مراكز أبحاث للطاقة الحيوية وعدد قليل جدًا من المصافي الحيوية في المنطقة ، على حد قول البوري.

لذلك ، تعمل Mullet الآن على جذب التمويل الصناعي والحكومي للمساعدة في بناء الجيل التالي من المصافي الحيوية المصممة لاستخدام الكتلة الحيوية للذرة الرفيعة للطاقة الحيوية لإنتاج الوقود الحيوي والمنتجات الحيوية والطاقة الحيوية.

وقال: “لقد توسع المشروع ليس فقط لإنتاج الوقود الحيوي والمنتجات الحيوية ، ولكن أيضًا لالتقاط الكربون وعزله بشكل مباشر”.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *