대기 중 이산화탄소의 양을 줄이려면 배출량을 줄이는 것뿐만 아니라 이미 배출된 과잉 탄소를 ​​포집하고 저장해야 합니다. 9월 21일 Trends in Plant Science 저널에 발표된 관점 논문에서 식물 과학자 팀은 사막과 같은 건조한 땅이 탄소 포집 문제에 대한 답 중 하나일 수 있다고 제안했습니다. 연구원들은 특정 식물 및 토양과 결합된 마른 땅을 사용하여 효율적인 탄소 포집 시스템을 만들고 농경지와 경쟁하지 않는 솔루션을 제공할 것을 제안합니다.

대기 탄소 저장고(파란색 화살표)의 연간 성장률은 화석 연료 배출(탄소 960억 톤), 토지 이용 변화(탄소 120억 톤), 육상(탄소 310억 톤) 및 해양(탄소 290억 톤) 탄소 저장고의 탄소 흡수 간의 차이입니다. 여기에는 육상 탄소 플럭스만 표시되어 있습니다. 이미지 출처: 식물 과학 동향, Hirtetal.

저자들은 식물, 토양 미생물 및 토양 유형의 이상적인 조합을 설계하여 지하 탄소 흡수원을 생성하는 옥살산염-탄산염 경로라고 불리는 자연 발생 생지화학적 과정을 촉진함으로써 건조 생태계를 토양 건강 개선, 광합성 효율 증가, 뿌리 바이오매스 증가를 갖춘 효율적인 탄소 포집 시스템으로 전환할 수 있다고 믿습니다.

킹 압둘라 과학 기술 대학(King Abdullah University of Science and Technology)의 식물 과학자이자 수석 저자인 헤리베르트 히트(Heribert Hitt)가 이끄는 팀은 "탄소 격리를 포함한 생태계 기능을 복원하여 사막을 다시 녹화하는 것이 선호되는 접근 방식이어야 합니다"라고 썼습니다. "재생 및 탄소 격리를 위해 건조한 지역을 개간하는 것의 장점은 농업 및 식량 생산에 사용되는 토지와 경쟁하지 않는다는 것입니다."

탄소 격리에서 옥살산염의 역할

이 방법은 가뭄에 적응한 식물이 옥살산염(탄소와 산소를 함유한 이온)을 생성하는 능력을 활용합니다. 이는 불행하게도 신장 결석이나 통풍이 있는 경우 익숙할 수 있습니다. 일부 토양 미생물은 옥살산염을 유일한 탄소원으로 사용하고 탄산염 분자를 토양으로 배설합니다. 탄산염은 일반적으로 빠르게 분해되지만 이러한 식물-미생물 시스템이 알칼리성 및 칼슘이 풍부한 토양에서 자라면 탄산염은 칼슘과 반응하여 안정적인 탄산칼슘 침전물을 형성합니다.

탄소는 자연적으로 대기, 해양, 육상 생태계 사이를 순환하지만, 인간의 행동으로 인해 대기 중에 과도한 이산화탄소가 축적되었습니다. "...CO2 배출량을 줄일 수 있다고 하더라도 CO2가 대기에서 격리되지 않는 한 CO2 증가로 인한 기후 영향은 최소 1,000년 동안 되돌릴 수 없는 상태로 유지될 것입니다."라고 연구진은 썼습니다.

마른 땅과 나무에서 탄소 포집

나무는 탄소 포집을 위한 이상적인 시스템으로 간주되지만 조림은 경작지를 두고 농업과 직접적으로 경쟁합니다. 대조적으로, 건조지는 토지 면적의 약 1/3을 차지하지만 농업에는 사용되지 않습니다.

현재 건조한 생태계는 소수의 식물을 지탱하고 있으며, 물 부족이 가장 큰 제한 요소입니다. 그러나 일부 식물은 물 부족과 극한 기온에 대처하기 위해 다양한 메커니즘을 진화시켜 가뭄에 적응했습니다. 건조한 환경에 적응한 일부 식물은 숨겨진 물 공급원을 활용하기 위해 토양 깊숙이 파고드는 특수 뿌리 시스템을 갖고 있는 반면, 다른 식물은 하루 중 가장 더운 시간 동안 수분 손실을 최소화하기 위해 다양한 형태의 광합성을 사용합니다. 가뭄 기간 동안 물로 전환될 수 있는 다량의 옥살산염을 생산하는 소위 "옥살산염" 식물도 있습니다. 옥살산염 식물이 특정 조건에서 자랄 때, 이 옥살산염에 있는 탄소의 일부는 지하에 탄소 퇴적물로 쌓이게 되며, 저자는 탄소 격리를 위해 이 메커니즘을 활용하기를 희망합니다.

“전반적으로 이러한 형태의 탄소 고정에서는 광합성으로 고정된 탄소 원자 16개 중 하나가 탄산염에 고정될 수 있습니다.”라고 저자는 썼습니다.

건조한 지역에서 자연적으로 발생하는 생지화학적 과정을 확장하면 현재 비생산적이고 저하된 생태계를 탄소 흡수원으로 전환하여 토양과 식물을 더 건강하게 만들 수 있다고 저자는 말합니다. 그들은 식물과 미생물이 퍼져 식물의 카펫을 형성할 수 있는 재생된 서식지의 작은 조각인 "비옥한 섬"부터 시작할 것을 권장합니다.

저자들은 이러한 방법이 10년 이내에 식물과 토양에 의해 격리되는 탄소의 양을 크게 증가시킬 수 있다고 추정합니다. 그러나 그들은 제안된 방법의 성공과 속도는 식물의 성장 속도(물이 부족한 조건에서 매우 느린 경향이 있음)에 달려 있으며 "... 또한 이 기술을 다양한 건조한 국가에 적용하기 위한 재정적, 정치적 수단에 따라 달라질 것"이라고 지적합니다.