Ученые видят в биоугле – богатом углеродом материале, получаемом из биомассы, – многообещающее решение для накопления углерода в почве и сокращения выбросов парниковых газов. Это дает новую надежду в глобальных усилиях по смягчению последствий изменения климата.

В новом комплексном обзоре исследователи обобщили современные знания о том, как биоуголь улучшает хранение углерода в почве и снижает выбросы парниковых газов, предложив практические методы для измерения его климатических преимуществ. Полученные данные показывают, что биоуголь может сыграть решающую роль в превращении почв в долгосрочные поглотители углерода, поддерживая цели устойчивого сельского хозяйства и углеродной нейтральности.

Биоуголь создается путем нагревания органической биомассы – такой как растительные остатки, древесина или сельскохозяйственные отходы – в условиях низкого содержания кислорода. Этот процесс, называемый пиролизом, превращает нестабильный органический углерод в стабильную форму, которая может сохраняться в почве от сотен до тысяч лет. Согласно исследованию, биоуголь не только напрямую связывает углерод, но и защищает уже существующий в почве органический углерод от разложения, создавая двойной эффект секвестрации.

«Наш анализ показывает, что биоуголь может одновременно связывать углерод в почвах и регулировать микробные процессы, которые сокращают выбросы парниковых газов, – отметил автор исследования. – Эта двойная функция делает биоуголь уникальным и масштабируемым инструментом для достижения углеродной нейтральности почв».

Обзор показывает, что биоуголь улучшает хранение углерода с помощью нескольких взаимосвязанных механизмов. Его высокопористая структура физически защищает органический углерод почвы от микробного распада, одновременно способствуя образованию почвенных агрегатов, которые стабилизируют углерод. Кроме того, биоуголь может стимулировать так называемый отрицательный прайминг-эффект, то есть он замедляет разложение естественного почвенного углерода, дополнительно увеличивая его удержание.

Помимо хранения углерода, биоуголь также помогает сократить выбросы закиси азота и метана – двух мощных парниковых газов, образующихся в результате микробной активности в почве. Исследователи обнаружили, что биоуголь изменяет химический состав почвы, микробные сообщества и окислительно-восстановительные процессы, стимулируя микробные пути, которые преобразуют вредные парниковые газы в менее опасные формы. «Биоуголь функционирует как электронный челнок в почве, – пояснили ученые. – Он помогает регулировать микробные реакции, которые превращают закись азота в безвредный газообразный азот, что значительно снижает выбросы».

Однако эффективность биоугля сильно зависит от способа его производства и применения. Такие факторы, как тип сырья, температура пиролиза, характеристики почвы и норма внесения, влияют на его результативность. Например, биоуголь, произведенный при более высоких температурах, обычно обладает большей стабильностью и потенциалом секвестрации углерода, а подбор свойств биоугля к конкретным условиям почвы может максимизировать экологические выгоды.

Исследование также подчеркивает важность точного измерения климатического воздействия биоугля. Авторы оценили несколько подходов к учету углерода, включая методы изотопного отслеживания для измерения изменений углерода в почве и оценку жизненного цикла, которая отслеживает выбросы на всех этапах производства и применения. Эти комплексные рамки необходимы для проверки заявлений об углеродной нейтральности и поддержки систем углеродных кредитов.

Крупномасштабные полевые исследования показывают обнадеживающие результаты. Применение биоугля связано с увеличением содержания органического углерода в почве, повышением урожайности и значительным сокращением выбросов парниковых газов. Обзор предполагает, что оптимизированное внедрение биоугля может принести как экологические, так и экономические выгоды, включая сокращение использования удобрений и потенциальный доход от углеродных рынков.

Несмотря на его перспективность, исследователи отмечают и оставшиеся проблемы. Необходимы долгосрочные полевые исследования для лучшего понимания процессов старения биоугля, его взаимодействия с почвой и стратегий крупномасштабного внедрения. Авторы также предполагают, что усовершенствованные, специально разработанные биоуглеродные материалы могут еще больше повысить эффективность хранения углерода, одновременно восстанавливая загрязненные почвы.

«Наши выводы демонстрируют, что биоуголь перестал быть теоретической концепцией и становится практическим инструментом для климатически оптимизированного сельского хозяйства, – заявили авторы. – При правильной оптимизации и верификации биоуголь может стать краеугольной технологией для устойчивого управления почвами и достижения глобальной углеродной нейтральности».