Pelapukan batuan seperti formasi basal di Idaho ini memicu proses kimiawi yang menghilangkan karbondioksida dari udara. Matthew Dillon / Flickr, CC BY

Mengapa iklim bumi tetap stabil selama waktu geologis? Jawabannya mungkin akan mengguncang Anda.

Batuan, terutama jenis yang diciptakan oleh aktivitas vulkanik, memainkan peran penting dalam menjaga kestabilan iklim jangka panjang Bumi dan siklus karbon dioksida antara daratan, lautan dan atmosfer.

Ilmuwan telah mengetahui dekade Pelapukan batuan itu - pemecahan kimiawi mineral di pegunungan dan tanah - menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer dan mengubahnya menjadi mineral yang stabil di permukaan planet dan di sedimen laut. Tetapi karena proses ini berlangsung selama jutaan tahun, proses ini terlalu lemah untuk mengimbangi pemanasan global modern dari aktivitas manusia.

Kerusakan akibat hujan asam pada bangunan dan monumen, seperti patung batu pasir di Dresden, Jerman ini, merupakan bentuk pelapukan kimiawi. Licin / Wikipedia

Sekarang, bagaimanapun, ilmu yang muncul - termasuk di California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Pusat Inovasi Lahan Kerja - Menunjukkan bahwa kecepatan pelapukan batuan dapat dipercepat. Pelapukan batuan yang meningkat dapat memperlambat pemanasan global dan meningkatkan kesehatan tanah, sehingga memungkinkan untuk bercocok tanam secara lebih efisien dan meningkatkan ketahanan pangan.

Kimia rock

Banyak proses batuan cuaca di permukaan bumi, dipengaruhi oleh kimia, biologi, iklim dan lempeng tektonik. Bentuk dominan pelapukan kimiawi terjadi ketika karbon dioksida bergabung dengan air di tanah dan lautan untuk membuat asam karbonat.

Sekitar 95% kerak bumi dan mantel - Terbuat dari lapisan tebal antara kerak planet dan intinya mineral silikat, yang merupakan senyawa silikon dan oksigen. Silikat adalah bahan utama di sebagian besar batuan beku, yang terbentuk saat material vulkanik mendingin dan mengeras. Batuan semacam itu membentuk sekitar 15% dari Bumi permukaan tanah.

Ketika asam karbonat bersentuhan dengan mineral silikat tertentu, ini memicu proses kimia yang dikenal sebagai Reaksi Urey. Reaksi ini menarik gas karbon dioksida dari atmosfer dan menggabungkannya dengan air dan kalsium atau magnesium silikat, menghasilkan dua ion bikarbonat. Begitu karbon dioksida terperangkap di karbonat tanah ini, atau akhirnya hanyut ke laut, ia tidak lagi menghangatkan iklim.

Ketika asam karbonat melarutkan mineral kalsium dan magnesium silikat, mereka terurai menjadi senyawa terlarut, beberapa di antaranya mengandung karbon. Bahan-bahan ini dapat mengalir ke laut, di mana organisme laut menggunakannya untuk membuat cangkang. Nantinya cangkang tersebut terkubur di sedimen laut. Aktivitas vulkanik melepaskan sebagian karbon kembali ke atmosfer, tetapi sebagian besar tetap terkubur dalam batuan selama jutaan tahun. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

Reaksi Urey berjalan lebih cepat ketika pegunungan kaya silikat seperti Himalaya memaparkan material segar ke atmosfer - misalnya, setelah tanah longsor - atau saat iklim menjadi lebih panas dan lembab. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa manusia dapat mempercepat proses secara substansial untuk membantu memerangi pemanasan global modern.

Pelapukan yang dipercepat

Batas terbesar pelapukan adalah jumlah mineral silikat yang terpapar pada waktu tertentu. Penggilingan batuan vulkanik silikat menjadi bubuk halus meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk reaksi. Selanjutnya, menambahkan debu batuan ini ke dalam tanah akan membuat akar tanaman dan mikroba tanah terpapar. Baik akar dan mikroba menghasilkan karbon dioksida saat mereka menguraikan bahan organik di dalam tanah. Pada gilirannya, ini meningkatkan konsentrasi asam karbonat yang mempercepat pelapukan.

Satu studi baru-baru ini oleh ilmuwan Inggris dan Amerika menunjukkan bahwa menambahkan batuan silikat yang dihancurkan halus, seperti basal, ke semua tanah pertanian di Cina, India, AS dan Brasil dapat memicu pelapukan yang akan menghilangkan lebih dari 2 miliar ton karbon dioksida dari atmosfer setiap tahun. Sebagai perbandingan, AS mengeluarkan emisi sekitar 5.3 miliar ton karbon dioksida pada tahun 2018.

Bertani dengan batu

Salah satu aspek menarik dari peningkatan pelapukan adalah bahwa, dalam studi lingkungan terkontrol yang melibatkan amandemen basal tanah, hasil biji-bijian sereal ditingkatkan dengan kira-kira 20%.

Saat cuaca basal, itu meningkatkan nutrisi tanaman penting yang dapat meningkatkan produksi dan meningkatkan hasil tanaman. Nutrisi mineral seperti kalsium, kalium, dan magnesium membuat tanah lebih sehat. Petani telah mengubah tanah dengan mineral batuan selama berabad-abad, jadi konsepnya bukanlah hal baru.

Penebaran kapur di sebuah ladang di Devon, Inggris untuk meningkatkan kualitas tanah. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

Pada Pusat Inovasi Lahan Kerja, kami mungkin sedang melakukan percobaan demonstrasi pelapukan terbaik yang mungkin terjadi di peternakan nyata di dunia. Kami bermitra dengan petani, peternak, pemerintah, industri pertambangan dan suku asli Amerika di California pada sekitar 50 hektar percobaan amandemen tanah pertanian. Kami sedang menguji efek dari debu batuan dan amandemen kompos pada emisi gas rumah kaca dari tanah, penangkapan karbon, hasil panen, dan kesehatan tanaman dan mikroba.

Hasil awal kami menunjukkan bahwa menambahkan basal dan wollastonite.dll, mineral kalsium silikat, meningkatkan hasil jagung sebesar 12% di tahun pertama. Bekerja dengan Program perdagangan emisi gas rumah kaca California dan kepentingan pertanian negara bagian kami yang beragam, kami berharap dapat membangun jalur yang akan menawarkan insentif uang kepada petani dan peternak yang memungkinkan peningkatan pelapukan batuan di tanah mereka. Kami bertujuan untuk membuat protokol bagi petani dan peternak untuk menghasilkan uang dari karbon yang mereka tanam ke dalam tanah dan membantu bisnis dan industri mencapai tujuan netralitas karbon mereka.

Mengapa emisi negatif penting

Di bawah 2015 kesepakatan iklim Paris, negara-negara telah berjanji untuk membatasi pemanasan global hingga kurang dari 2 derajat Celcius di atas tingkat pra-industri. Ini akan membutuhkan pemotongan besar-besaran dalam emisi gas rumah kaca.

Menarik karbon dioksida dari udara - juga dikenal sebagai emisi negatif - juga diperlukan untuk menghindari hasil perubahan iklim yang terburuk, karena karbon dioksida di atmosfer memiliki umur rata-rata lebih dari 100 tahun. Setiap molekul karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfer melalui pembakaran bahan bakar fosil atau pembukaan lahan akan tetap ada di sana selama beberapa dekade, memerangkap panas dan menghangatkan permukaan bumi.

{disematkan Y=4IUQn9uL6W0} Dalam versi yang lebih cepat dari pelapukan yang ditingkatkan, para ilmuwan memompa karbon dioksida superkritis di bawah tanah ke dalam formasi basal, di mana ia bereaksi dengan mineral untuk membentuk batuan padat baru.

Bangsa membutuhkan portofolio solusi untuk dibuat emisi negatif. Pelapukan yang ditingkatkan siap untuk peningkatan yang cepat, dengan memanfaatkan peralatan pertanian yang sudah ada, operasi penambangan global, dan rantai pasokan yang saat ini mengirimkan pupuk dan benih ke seluruh dunia. Dengan mengatasi erosi tanah dan ketahanan pangan bersama dengan perubahan iklim, saya percaya pelapukan batuan dapat membantu manusia keluar dari tempat sulit yang kita hadapi saat ini.

Tentang Penulis

Benjamin Z. Houlton, Profesor Studi Lingkungan Global, Rekan dan Direktur Kanselir, Institut Lingkungan John Muir, University of California, Davis

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

Drawdown: Rencana Komprehensif yang Paling Sering Diusulkan untuk Menghilangkan Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi ketakutan dan apati yang meluas, sebuah koalisi internasional para peneliti, profesional, dan ilmuwan telah berkumpul untuk menawarkan serangkaian solusi realistis dan berani untuk perubahan iklim. Seratus teknik dan praktik dijelaskan di sini — beberapa diketahui dengan baik; beberapa Anda mungkin belum pernah mendengarnya. Mulai dari energi bersih hingga mendidik anak perempuan di negara berpenghasilan rendah hingga praktik penggunaan lahan yang menarik karbon dari udara. Solusi yang ada, layak secara ekonomi, dan komunitas di seluruh dunia saat ini menerapkannya dengan keterampilan dan tekad. Tersedia di Amazon

Merancang Solusi Iklim: Panduan Kebijakan untuk Energi Karbon Rendah

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan dampak perubahan iklim yang sudah menimpa kita, kebutuhan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca global sangatlah mendesak. Ini tantangan yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menghadapinya ada saat ini. Seperangkat kecil kebijakan energi, yang dirancang dan diterapkan dengan baik, dapat membawa kita ke jalan menuju masa depan rendah karbon. Sistem energi itu besar dan kompleks, sehingga kebijakan energi harus fokus dan hemat biaya. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan menyelesaikan pekerjaan. Pembuat kebijakan membutuhkan sumber daya yang jelas dan komprehensif yang menguraikan kebijakan energi yang akan berdampak terbesar pada masa depan iklim kita, dan menjelaskan cara merancang kebijakan ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Semua Perubahan: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Semua Perubahan Naomi Klein berpendapat bahwa perubahan iklim bukan hanya masalah lain yang harus diajukan antara pajak dan perawatan kesehatan. Ini adalah alarm yang memanggil kita untuk memperbaiki sistem ekonomi yang sudah gagal dalam banyak hal. Klein dengan cermat membangun kasus tentang seberapa besar pengurangan emisi rumah kaca kita adalah kesempatan terbaik kita untuk secara bersamaan mengurangi kesenjangan yang menganga, membayangkan kembali demokrasi kita yang rusak, dan membangun kembali ekonomi lokal kita yang hancur. Dia mengungkap keputusasaan ideologis dari penyangkal perubahan iklim, delusi mesianis dari calon geoengineer, dan kekalahan tragis dari terlalu banyak inisiatif hijau mainstream. Dan dia menunjukkan dengan tepat mengapa pasar tidak — dan tidak bisa — memperbaiki krisis iklim tetapi malah akan memperburuk keadaan, dengan metode ekstraksi yang semakin ekstrem dan merusak secara ekologis, disertai dengan kapitalisme bencana yang merajalela. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.