从大气中捕获二氧化碳并储存起来，也称为碳封存，是缓解气候变化的方法之一。二氧化碳通常通过各种方法储存在地下地质构造或森林、土壤、海洋等生物体中。在一项新的研究中，科学家们发现，在农田中施用玄武岩粉尘可以有效地以万亿吨的规模封存大气中的二氧化碳。
当玄武岩等硅酸盐岩石与雨水接触时，会发生风化作用的化学过程，该过程从大气中去除二氧化碳，并将其转化为被输送并在海洋中储存的产物。通过将硅酸盐岩石研磨成细粉并将其施用于土壤，可以加速自然风化作用，从而增加表面积并吸收更多二氧化碳。这个过程称为增强风化作用 (ERW)。
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德克萨斯农工大学海洋学系的助理教授 Shuang Zhang 说：“这些颗粒与二氧化碳发生化学反应，将其转化为碳酸氢根离子或稳定的碳酸盐矿物。这个过程基本上将碳封存起来，有效地将其从大气中移除很长一段时间。”
根据最近发表在《地球未来》杂志上的一项研究，在世界近千个农业地点每公顷施用 10 吨玄武岩粉尘，可以在 75 年内封存 640 亿吨二氧化碳。如果将这种施用方法扩展到所有农田，在同一时期内可能封存超过 2150 亿吨。
参与这项研究的 Zhang 说：“这些数字表明，ERW 是实现大规模碳封存的一个有吸引力的战略。”他还补充说，与植树造林或生物能源与碳捕获和储存 (BECCS) 等替代碳捕获战略相比，它还具有“若干显著优势”。
植树造林，即在未森林化的地区引入树木，是一种温室气体 (GHG) 减排策略，但它可能并非在所有生态系统中都有效。例如，在热带稀树草原中，植树造林的碳封存效果不如草类有效，并且在干旱地区潜力有限。
同时，BECCS——它从生物质中提取生物能源，并将其二氧化碳排放储存在地下地质构造中以防止释放——由于气候变化对作物产量和生物质原料的影响，其能力最终可能会下降。
相比之下，Zhang 说，ERW 与现有的农田兼容，并且可以通过利用现有的农业基础设施轻松扩展。该方法还附带生态协同效益。他还补充说，ERW 可以减少与化肥生产相关的碳足迹，减缓土壤中的一氧化二氮排放，改善土壤 pH 值和养分吸收，并因此提高作物产量。
Zhang 说：“这种同时改善土壤健康和捕获碳的双重能力为经济欠发达国家的农业现代化提供了独特的机会，从而扩展了其变革潜力。” 然而，一些障碍阻碍了 ERW 的大规模部署。
Zhang 说，用于碳封存活动的监测、报告和核查 (MRV) 的框架不足。例如，“ERW 副产品对河流系统的影响以及相关的碳泄漏尚未得到充分调查，这是一个必须解决的空白，才能巩固 ERW 的财务激励。”
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不当处理细磨的玄武岩可能会导致空气中的颗粒物排放，从而对当地空气质量构成风险。来自 ERW 的风化矿物质向下游流动，也可能导致养分在水系统中积累，这可能会加剧富营养化等问题。此外，张说，发展中国家往往缺乏大规模加工和部署玄武岩的必要基础设施。在更广泛地实施 ERW 之前，解决这些问题至关重要。
Zhang 提出了几种克服这些障碍的方法。在研究方面，科学界可以制定 MRV 的监管标准，并由相关政府机构批准。公共投资也可以侧重于升级基础设施和改进农业系统，而私营部门可以投资于提高 ERW 效率和成本效益的技术。
总的来说，探索 ERW 的潜力仍然是值得的，因为其作为碳封存方法的有效性可能对未来的气候变化具有韧性。Zhang 说：“即使在高排放情景下，对二氧化碳去除 (CDR) 率的影响也很小，仅增加约百分之二。这表明，即使在地球变暖的情况下，ERW 仍将是碳封存的有效策略。”
