O intemperismo de rochas como essas formações de basalto em Idaho desencadeia processos químicos que removem o dióxido de carbono do ar. Matthew Dillon / Flickr, CC BY

Por que o clima da Terra permaneceu tão estável ao longo do tempo geológico? A resposta pode abalar você.

As rochas, particularmente os tipos criados pela atividade vulcânica, desempenham um papel crítico em manter estável o clima da Terra a longo prazo e fazer o ciclo do dióxido de carbono entre a terra, os oceanos e a atmosfera.

Cientistas sabem por décadas que o desgaste das rochas - a decomposição química dos minerais nas montanhas e nos solos - remove o dióxido de carbono da atmosfera e o transforma em minerais estáveis ​​na superfície do planeta e nos sedimentos do oceano. Mas, como esse processo opera ao longo de milhões de anos, é muito fraco para compensar o aquecimento global moderno das atividades humanas.

Os danos causados ​​pela chuva ácida a edifícios e monumentos, como esta estátua de arenito em Dresden, Alemanha, são uma forma de intemperismo químico. Slick / Wikipedia

Agora, no entanto, ciência emergente - incluindo a California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Centro de Inovação em Terras de Trabalho - mostra que é possível acelerar as taxas de intemperismo das rochas. O melhor desgaste das rochas pode reduzir o aquecimento global e melhorar a saúde do solo, tornando possível o cultivo mais eficiente e reforçando a segurança alimentar.

Química do rock

Muitos processos rochas meteorológicas na superfície da Terra, influenciada pela química, biologia, clima e placas tectônicas. A forma dominante de intemperismo químico ocorre quando o dióxido de carbono se combina com a água do solo e do oceano para formar ácido carbônico.

Cerca de 95% da crosta terrestre e manto - a espessa camada entre a crosta do planeta e seu núcleo - é feita de minerais de silicato, que são compostos de silício e oxigênio. Os silicatos são o ingrediente principal na maioria das rochas ígneas, que se formam quando o material vulcânico esfria e endurece. Essas rochas constituem cerca de 15% das superfície terrestre.

Quando o ácido carbônico entra em contato com certos minerais de silicato, ele desencadeia um processo químico conhecido como Reação de Urey. Essa reação puxa o dióxido de carbono gasoso da atmosfera e o combina com água e silicatos de cálcio ou magnésio, produzindo dois íons de bicarbonato. Uma vez que o dióxido de carbono fica preso nesses carbonatos do solo, ou finalmente levado para o oceano, ele não aquece mais o clima.

Quando o ácido carbônico dissolve os minerais de silicato de cálcio e magnésio, eles se decompõem em compostos dissolvidos, alguns dos quais contêm carbono. Esses materiais podem fluir para o oceano, onde os organismos marinhos os usam para construir conchas. Mais tarde, as conchas são enterradas em sedimentos oceânicos. A atividade vulcânica libera algum carbono de volta à atmosfera, mas grande parte dele permanece enterrado na rocha por milhões de anos. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

A reação de Urey ocorre em uma taxa mais alta quando montanhas ricas em silicato, como o Himalaia, expõem material fresco à atmosfera - por exemplo, após um deslizamento de terra - ou quando o clima fica mais quente e úmido. Pesquisas recentes demonstram que os humanos podem acelerar substancialmente o processo para ajudar a combater o aquecimento global moderno.

Intemperismo acelerado

O maior limite de intemperismo é a quantidade de minerais de silicato expostos a qualquer momento. Moer rochas de silicato vulcânico em um pó fino aumenta a área de superfície disponível para reações. Além disso, adicionar esse pó de rocha ao solo o expõe às raízes das plantas e aos micróbios do solo. Raízes e micróbios produzem dióxido de carbono à medida que decompõem matéria orgânica no solo. Por sua vez, isso aumenta as concentrações de ácido carbônico que aceleram o desgaste.

Um estudo recente feito por cientistas britânicos e americanos sugere que adicionar rocha de silicato finamente triturada, como basalto, a todos os solos de terras agrícolas na China, Índia, Estados Unidos e Brasil pode desencadear intemperismo que removeria mais de 2 bilhões de toneladas de dióxido de carbono da atmosfera a cada ano. Para efeito de comparação, os EUA emitiram cerca de 5.3 bilhões de toneladas de dióxido de carbono em 2018.

Cultivando com pedras

Um aspecto convincente do intemperismo intensificado é que, em estudos de ambiente controlado envolvendo alterações de basalto do solo, os rendimentos de grãos de cereais são melhorados por aproximadamente 20%.

À medida que o basalto sofre intemperismo, ele aumenta os nutrientes vitais das plantas que podem impulsionar a produção e aumentar o rendimento das safras. Nutrientes minerais como cálcio, potássio e magnésio criam solos mais saudáveis. Os fazendeiros foram corrigindo solo com minerais de rocha por séculos, então o conceito não é novo.

Espalhar cal em um campo em Devon, Inglaterra, para melhorar a qualidade do solo. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

No Centro de Inovação em Terras de Trabalho, estamos conduzindo talvez o maior experimento de demonstração de intemperismo aprimorado em fazendas reais do mundo. Estamos fazendo parceria com agricultores, pecuaristas, governo, indústria de mineração e tribos nativas americanas na Califórnia em cerca de 50 acres de testes de correção de solo de terras agrícolas. Estamos testando os efeitos da poeira de rocha e aditivos para compostagem nas emissões de gases de efeito estufa do solo, captura de carbono, rendimento das safras e saúde das plantas e microbianas.

Nossos resultados iniciais sugerem que a adição de basalto e volastonita, um mineral de silicato de cálcio, aumentou a produção de milho em 12% no primeiro ano. Trabalhando com Programa de comércio de emissões de gases de efeito estufa da Califórnia e os diversos interesses agrícolas de nosso estado, esperamos estabelecer um caminho que ofereça incentivos monetários aos fazendeiros e pecuaristas que permitem um melhor desgaste das rochas em suas terras. Nosso objetivo é criar um protocolo para que os agricultores e pecuaristas ganhem dinheiro com o carbono que cultivam no solo e ajudem as empresas e a indústria a atingirem seus objetivos de neutralidade de carbono.

Por que as emissões negativas são importantes

Sob o Acordo climático 2015 Paris, as nações se comprometeram a limitar o aquecimento global a menos de 2 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais. Isso exigirá cortes massivos nas emissões de gases de efeito estufa.

Retirar o dióxido de carbono do ar - também conhecido como emissões negativas - também é necessário para evitar os piores resultados da mudança climática, porque o dióxido de carbono atmosférico tem um vida média de mais de 100 anos. Cada molécula de dióxido de carbono que é liberada para a atmosfera por meio da combustão de combustível fóssil ou limpeza de terras permanecerá lá por muitas décadas retendo o calor e aquecendo a superfície da Terra.

{vembed Y = 4IUQn9uL6W0} Em uma versão ainda mais rápida do intemperismo aprimorado, os cientistas bombeiam dióxido de carbono supercrítico no subsolo em formações de basalto, onde reage com os minerais para formar uma nova rocha sólida.

As nações precisam de um portfólio de soluções para criar emissões negativas. A meteorização aprimorada está pronta para um rápido aumento de escala, aproveitando os equipamentos agrícolas já instalados, as operações de mineração globais e as cadeias de abastecimento que atualmente fornecem fertilizantes e sementes em todo o mundo. Ao abordar a erosão do solo e a segurança alimentar junto com as mudanças climáticas, acredito que o desgaste das rochas pode ajudar os humanos a escapar do lugar difícil em que nos encontramos hoje.

Sobre o autor

Benjamin Z. Houlton, Professor de Estudos Ambientais Globais, Companheiro do Chanceler e Diretor, Instituto John Muir do Meio Ambiente, University of California, Davis

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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