Làm việc với Eion Corp., các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois Urbana-Champaign và Trung tâm Giảm thiểu tác động của Biến đổi Khí hậu Leverhulme (LC3M) đã phát triển một phương pháp mới để tính toán khả năng giảm CO2 của việc sử dụng đá bazan cho đất trồng trọt.

Nông nghiệp trồng trọt theo truyền thống thải ra một lượng lớn carbon có nguồn gốc từ đất vào khí quyển dưới dạng CO2, một loại khí nhà kính là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Với phương pháp này, đá bazan được sử dụng cho đất nông nghiệp để thu giữ lượng carbon đó trước khi nó đi vào khí quyển. Khi đá bị phong hóa, canxi và magie được giải phóng và phản ứng với CO2 hòa tan để tạo ra bicarbonate, về cơ bản khóa khí và chuyển nó vào nước ngầm một cách vô hại.

Tuy nhiên, việc định lượng tiềm năng thu giữ carbon của phương pháp này vẫn là một thách thức. Nhóm Illinois đã có thể tính toán cả tốc độ phong hóa và khả năng giảm lượng khí carbon dioxide của việc bổ sung đá bazan cho các cánh đồng ngô và các cánh đồng trồng cỏ Miscanthus giganteus. Những yếu tố này rất quan trọng đối với những nỗ lực tối ưu hóa quá trình cô lập carbon và đối với những người nông dân hy vọng kiếm được tín chỉ carbon.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Ngoài việc giảm lượng khí thải, chúng tôi rất cần những cách hiệu quả để giảm lượng carbon dioxide trong khí quyển. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng việc sử dụng đá bazan cho các trang trại có thể mang lại lợi ích cho nông dân và hành tinh, cải thiện năng suất và giảm lượng CO2”.

Bước đột phá này - kết quả của một nghiên cứu kéo dài 5 năm tại Trang trại Năng lượng Illinois - đã được công bố trên tạp chí Global Change Biology Bioenergy. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi DeLucia và Ilsa Kantola, Nhà khoa học nghiên cứu tại Viện Sinh học gien Carl R. Woese (IGB).

Nghiên cứu này nằm trong nỗ lực loại bỏ carbon dioxide tại các cánh đồng ở Malaysia, Úc, Anh và Hoa Kỳ.

Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã liên tục sử dụng đá bazan nghiền mịn trên hai cánh đồng trong bốn năm - một cánh đồng luân canh ngô/đậu tương và cánh đồng kia trồng Miscanthus giganteus, một loại cỏ lâu năm đang nổi lên như một nguồn năng lượng sinh học hiệu quả, loại cây trồng để thay thế nhiên liệu hóa thạch.

Việc nghiền đá bazan làm tăng tốc quá trình phong hóa tự nhiên bao gồm hai phản ứng hóa học. Đầu tiên, CO2 trong khí quyển hòa tan trong nước mưa tạo thành axit cacbonic. Sau đó, axit phản ứng với bụi đá trong đất tạo thành bicarbonate, một hợp chất hòa tan và hòa tan với nước trong đất; chuyển hướng CO2 từ khí quyển sang chu trình nước, nơi nó có thể truyền vào đường nước một cách vô hại và có khả năng giúp chống lại quá trình axit hóa đại dương. Đá bazan chứa cả canxi và magie cũng như phốt pho và các chất dinh dưỡng được giải phóng trong quá trình phong hóa và có lợi cho độ phì nhiêu của đất.

Nhóm Illinois đã tính toán mức giảm CO2 và tốc độ phong hóa của bazan bằng cách đo sự thay đổi các nguyên tố đất hiếm trong đất khi bổ sung bazan và so sánh nó với canxi và magie trong hệ thống. Các nguyên tố đất hiếm có tính bám dính, tích tụ trong đất với số lượng rất nhỏ khi bón nhiều bazan, canxi và magie được giải phóng do thời tiết, một số được cây trồng hấp thụ. Sự khác biệt về các nguyên tố đất hiếm cho thấy lượng bazan, canxi và magie đã được sử dụng; và sự khác biệt giữa lượng canxi và magie dự kiến với lượng thực tế trong đất cho các nhà nghiên cứu biết lượng canxi và magie đã được tiêu thụ bởi các phản ứng trong đất.

Các tính toán cho thấy rằng phương pháp này đã làm giảm 42% lượng carbon thất thoát vào khí quyển ở các lô trồng ngô. Kết hợp với việc làm đất bảo tồn hoặc trồng cây che phủ, việc bón bazan có thể biến ngô thành một bể chứa carbon ròng. Ở các mảnh đất trồng cây miscanthus vốn đã lưu trữ nhiều CO2 hơn mức chúng thải ra trước khi bổ sung đá bazan, sự phong hóa đá đã tăng cường khả năng lưu trữ carbon nhiều hơn gấp đôi. Phát hiện này làm tăng thêm những lợi ích tiềm năng về khí hậu của loại cây trồng được coi là nguồn năng lượng sinh học tái tạo này.