Sequestro del carbonio

I livelli di anidride carbonica nell'atmosfera sono aumentati da livelli pre-industriali di 280 parti per milione a livelli attuali di 375 parti per milione. L'aumento dei livelli di anidride carbonica è dovuto principalmente all'utilizzo sempre crescente di combustibili fossili per l'energia. I livelli di CO 2 continuano ad aumentare nell'atmosfera in quanto vi è un aumento multiplo nell'uso di energia. Vi sono state crescenti prove di interruzioni nel ciclo globale del carbonio e questo ha contribuito al riscaldamento globale. I cambiamenti osservati di temperatura, precipitazioni, manto nevoso, livello del mare e condizioni meteorologiche estreme confermano che il riscaldamento globale è una realtà.

Questo riscaldamento atmosferico è stato meglio spiegato dall'effetto serra. Questo è un fenomeno per il quale l'anidride carbonica, il vapore acqueo, il metano atmosferico, il protossido di azoto, l'ozono e gli aerosol intrappolano più calore dal sole, causando il riscaldamento della terra. L'anidride carbonica rappresenta il 60% dell'effetto serra totale.

Arrhenius (1859-1927) fu il primo ad introdurre questo fenomeno come "teoria della casa calda" che in seguito divenne noto come "teoria della serra" per modellare quantitativamente l'effetto dei cambiamenti nella concentrazione di biossido di carbonio atmosferico sul clima. Con il progredire del riscaldamento globale, i serbatoi di carbonio terrestri essenziali, come le foreste e il suolo, sono stati costantemente erosi, degradati ed esauriti, con conseguente riduzione del contenuto organico del suolo, diminuzione della fertilità del suolo e significativi tagli della produttività.

C'è una crescente evidenza globale per mostrare che le recenti tendenze climatiche e atmosferiche stanno già influenzando la fisiologia delle specie, la distribuzione e la fenologia. L'estensione dei confini delle aree geografiche delle specie sta progredendo verso i poli o verso quote più elevate. L'estinzione delle popolazioni locali lungo i confini di intervallo a latitudini più basse o elevazioni più basse sta progredendo.

È evidente la crescente invasione di specie mobili opportunistiche, erbacce e / o competitive. Si sta verificando un disaccoppiamento progressivo - di interazione tra specie, ad esempio tra piante e impollinatori a causa della fenologia non corrispondente.

Il cambiamento climatico, se non mitigato, creerà grandi sfide. Pandey (2004) ha descritto alcune sfide. In caso di bambini, i cambiamenti ambientali portano a malattie respiratorie, scottature solari, melanoma e immuno-soppressione; i cambiamenti climatici possono causare direttamente ictus di calore, annegamento, malattie gastrointestinali e sviluppo sociale psicosociale; e le alterazioni ecologiche innescate dai cambiamenti climatici possono aumentare i tassi di malnutrizione, allergie ed esposizione a micotossine, malattie trasmesse da vettori come malaria, dengue, encefalite e malattie infettive emergenti.

Nel caso della popolazione giovane, i cambiamenti ambientali creano rischi per la salute che li rendono improduttivi e aggravano la povertà. Inoltre, il cambiamento climatico nel contesto delle realtà industriali e politiche globali causa l'innalzamento del livello del mare e le inondazioni costiere, sconvolge i monsoni e le piogge e prolunga il periodo di siccità.

Il Protocollo di Kyoto alla Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, nel 1997, ha realizzato questo come un problema catastrofico e ha sostenuto il sequestro del carbonio per controllare i livelli di gas serra nell'atmosfera. Ciò dimostra che sono necessari importanti cambiamenti nel modo in cui produciamo e utilizziamo l'energia per controllare le emissioni di carbonio.

Metodi importanti per la gestione del carbonio stanno usando l'energia in modo più efficiente per ridurre la necessità di una maggiore fonte di energia e carbonio e l'uso crescente di combustibili e tecnologie a basse emissioni di carbonio e carbonio come l'energia nucleare o fonti rinnovabili come l'energia solare, eolica e da biomassa. Dopo l'emissione di carbonio nell'atmosfera, il processo di sequestro del carbonio è un metodo importante per controllare i livelli di carbonio nell'atmosfera.

Il sequestro del carbonio è il processo per catturare le emissioni di anidride carbonica e immagazzinarle nelle formazioni geologiche sotterranee giacimenti di petrolio e gas, giacimenti di carbone insostenibili e serbatoi di saline profonde), biosfera terrestre (nelle foreste, terreni coltivati ​​e agricoli e nelle zone umide) o in profondità gli oceani in modo che l'accumulo di concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera si riduca o rallenti.

Questo processo copre l'intero "ciclo di vita" di cattura, separazione, trasporto, stoccaggio o riutilizzo, oltre alla capacità di misurare e monitorare la quantità di anidride carbonica immagazzinata. Ciò si ottiene mantenendo o migliorando il processo naturale o sviluppando nuove tecniche per smaltire il carbonio.

La ricerca di geoscienze relativa alla comprensione della geofisica e geochimica di potenziali serbatoi appropriati per il sequestro del biossido di carbonio nel sottosuolo è un'opzione per sequestrare il carbonio nei depositi geologici sotterranei. I modi per identificare il miglioramento del sequestro del carbonio della biosfera terrestre attraverso la rimozione di biossido di carbonio dall'atmosfera attraverso la vegetazione e lo stoccaggio in biomassa e suoli sono inevitabili nel migliorare il ciclo naturale terrestre.

Il sequestro del carbonio negli oceani è un'altra considerazione importante per aumentare l'assorbimento oceanico netto dall'atmosfera mediante fertilizzazione del fitoplancton con sostanze nutritive e iniezione di anidride carbonica a profondità oceaniche superiori a migliaia di metri.

L'ultimo concetto per la gestione del carbonio è il sequenziamento dei genomi di microbi che producono combustibili come metano e idrogeno o aiuti nel sequestro del carbonio, per consentire una valutazione del loro potenziale utilizzo per produrre carburanti da combustibili fossili o biomasse o rifiuti.

Il sequestro del carbonio terrestre è un approccio importante alla riduzione dei gas serra. Foreste, alberi e altra vegetazione fungono da serbatoi di carbonio terrestri per assorbire le emissioni di biossido di carbonio e mitigare i cambiamenti climatici. La totale della biomassa superficiale nelle foreste del mondo è di 421 × 10 9 tonnellate distribuite su 3.869 milioni di ettari.

Di questi, 3.682 × 10 6 ettari o il 95% è foresta naturale e 187 × 10 6 ettari o il 5% è un'area di piantagione. Le foreste contengono 100 m 3 ha -1 (metro cubo per ettaro) di volume di legno e 100 t ha -1 (tonnellata per ettaro) di biomassa legnosa. Conservano 1.200 GtC nella vegetazione e nel suolo a livello globale. Il carbonio nelle foreste costituisce il 54% dei 2.200 Gt del pool totale di carbonio negli ecosistemi terrestri.

Essi sequestrano da 1 a 3 GtC ogni anno attraverso l'effetto combinato della riforestazione, della rigenerazione e della crescita potenziata delle foreste esistenti, compensando le emissioni globali di anidride carbonica dovute alla deforestazione. In India, la quantità di carbonio immagazzinata nei suoli è di 23, 4-27, 1 Gt o l'1, 6-1, 8% del carbonio immagazzinato nei suoli del mondo. La totale di biomassa forestale stimata al di sopra e al suolo è di 6.865, 1 e 1.818, 7 milioni di tonnellate contribuiscono rispettivamente al 79 e al 21% della biomassa totale.

La rimozione diretta di biossido di carbonio dall'atmosfera viene effettuata attraverso il cambiamento dell'uso del suolo, l'imboschimento, la riforestazione, la concimazione oceanica e le pratiche agricole per migliorare il carbonio nel suolo. I combustibili fossili erano contemporaneamente biomassa e continuano a immagazzinare il carbonio fino a quando non vengono bruciati. Alberi e piante assorbono l'anidride carbonica, rilasciano l'ossigeno e immagazzinano il carbonio.

Le foreste o altri sistemi naturali hanno la capacità di "affondare" o immagazzinare carbonio e impedirgli di accumularsi nell'atmosfera come anidride carbonica. Elevati livelli di anidride carbonica aumentano i tassi di crescita e aumentano la quantità di azoto fissato simbioticamente nelle piante di leguminose come le specie di acacia e questo offre l'opportunità di pianificare un mix di specie che massimizzi la crescita delle piantagioni multifunzionali.

Gli alberi nei terreni poveri danno una migliore risposta a livelli elevati di anidride carbonica e sarebbe una strategia utile per ricorrere a interventi di restauro su larga scala in foreste degradate e aree desolate come opzione di mitigazione dei cambiamenti climatici a breve termine. I sistemi selvicolturali per le foreste multifunzionali in grado di soddisfare le funzioni ecologiche, economiche e sociali sono suggeriti per migliorare il sequestro del carbonio e per il continuum del paesaggio.

L'ecosistema forestale ha il potenziale per catturare e trattenere grandi volumi di carbonio per lunghi periodi mentre gli alberi assorbono carbonio attraverso il processo di fotosintesi. Una giovane foresta, quando cresce rapidamente, può sequestrare relativamente grandi volumi di carbone addizionale approssimativamente proporzionale alla crescita della foresta nella biomassa. Una foresta matura funge da riserva, trattenendo grandi volumi di carbonio anche se non sta vivendo una crescita netta e quindi la gestione delle foreste ha un'influenza sul sequestro del carbonio.

La riduzione della deforestazione, l'espansione della copertura forestale, l'espansione della biomassa forestale per unità di superficie e l'espansione dell'inventario dei prodotti in legno a vita lunga sono alcune delle attività per convincere la comunità globale a realizzare il potenziale di sequestro del carbonio degli ecosistemi forestali.

I terreni forniscono un serbatoio significativo per il carbonio organico, immagazzinando il doppio dell'atmosfera e tre volte di più delle piante. L'applicazione di grandi quantità di biomassa al suolo e il miglioramento delle efficienze nell'uso di acqua e nutrienti aumentano la concentrazione di carbonio organico nel suolo. Pratiche agricole come l'allevamento di pacciame, la lavorazione conservativa, l'uso di compost e letame, rotazione delle colture, sistemi agroforestali e l'applicazione di bio-solidi hanno un ruolo importante nell'aggiunta di biomassa al suolo.

Il grado di disturbo del suolo attraverso le operazioni di aratura influisce negativamente sull'aggregazione del suolo, esacerba la decomposizione dei residui e riduce la ritenzione massima di carbonio nel terreno. L'agricoltura senza lavorazione è un'opzione praticabile che consente agli agricoltori di coltivare le colture economicamente riducendo l'erosione e migliorando sia la quantità che la qualità del materiale organico del suolo.

Le ceneri volanti, i residui della combustione di carbone di bassa qualità nelle centrali di produzione e i fanghi di depurazione sono prodotti in quantità enormi nella maggior parte dei paesi. Questi due materiali di scarto vengono depositati in gran parte non trattati direttamente nei sistemi idrici; questo si traduce in insilamento, inondazioni e contaminazione delle fonti d'acqua.

I costi ambientali, economici e sociali associati allo smaltimento dei rifiuti sono considerevoli e tali costi continuerebbero ad aumentare con l'aumento della popolazione e delle attività industriali. L'uso di miscele di rifiuti è un approccio importante per migliorare la fertilità e la struttura del suolo e aumentare la sopravvivenza e i tassi di crescita delle specie vegetali, in particolare perenni ed erbe legnose. Poiché i rifiuti generano continuamente, questo è un potenziale rimedio per curare la malattia del suolo.

Mitra et al (2005) hanno spiegato il ruolo delle zone umide nel ciclo globale del carbonio. Le zone umide possono influenzare il ciclo del carbonio atmosferico in quattro modi diversi. Innanzitutto, molte zone umide, in particolare le torbiere boreali e tropicali sono riserve di carbonio altamente labili; possono rilasciare carbonio se i livelli d'acqua si abbassano o le pratiche di gestione del territorio provocano l'ossidazione dei terreni.

L'aumento delle temperature potrebbe sciogliere i terreni permafrost ed emettere idrati di metano intrappolati da queste zone umide. In secondo luogo, molte zone umide possono continuare a sequestrare il carbonio dall'atmosfera attraverso la fotosintesi delle piante delle zone umide e il successivo accumulo di carbonio nel terreno. In terzo luogo, le zone umide sono implicitamente coinvolte in percorsi di trasporto del carbonio orizzontale tra diversi ecosistemi.

Sono inclini a intrappolare sedimenti ricchi di carbonio provenienti da fonti di spartiacque, ma possono anche rilasciare carbonio disciolto attraverso il flusso di acqua in ecosistemi adiacenti. Questi percorsi orizzontali possono influire sul sequestro e sulle emissioni di carbonio. In quarto luogo, i suoli delle zone umide producono metano, che viene regolarmente emesso nell'atmosfera anche in assenza di cambiamenti climatici.

Emettono oltre il 10% della fonte globale di fonti di metano a causa delle condizioni anossiche che si verificano nei loro terreni allagati e dei loro alti tassi di produzione primaria. Il drenaggio delle zone umide durante la conversione in agricoltura o silvicoltura riduce a zero le emissioni di metano e consuma anche piccole quantità di metano dall'atmosfera.

È probabile che il cambiamento climatico influenzi la capacità delle zone umide di emettere metano e di sequestrare il carbonio. L'aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera risulterà in una maggiore produttività primaria nella maggior parte, se non in tutte, delle zone umide. La concimazione con anidride carbonica dell'atmosfera potrebbe migliorare lo stock permanente di carbonio in altri ecosistemi.

Le risaie delle zone umide producono più del metano a fronte di una maggiore esposizione all'anidride carbonica. L'aumento delle temperature può comportare un aumento dell'evapo-traspirazione e può quindi ridurre il livello delle falde acquifere e delle acque superficiali in molte zone umide. Pertanto, il miglioramento delle riserve di carbonio nelle zone umide nel contesto dei cambiamenti climatici è coerente con la riduzione delle emissioni di gas serra dalle zone umide e il ripristino delle loro riserve di carbonio. La protezione delle zone umide è un modo pratico per mantenere le riserve di carbonio esistenti e quindi evitare l'emissione di anidride carbonica e gas serra.

In India, un inventario delle zone umide è stato effettuato nel 1990 dal Ministero dell'Ambiente e delle Foreste e questo sondaggio mostra che circa 4, 1 milioni di ettari sono coperti da zone umide di diverse categorie. Inoltre, le mangrovie-zone umide costiere occupano un'area di circa 6.740 km.

Tenendo conto dell'importanza delle zone umide nel ciclo globale del carbonio e in altri usi, il governo ha lanciato una Notifica delle zone di regolamentazione costiera nel 1991 che proibiva le attività di sviluppo e lo smaltimento dei rifiuti nelle mangrovie e nelle barriere coralline. Quindici aree di mangrovie sono state identificate per la conservazione intensiva.

Il sequestrante del carbonio è una strategia vincente per l'agricoltura e l'ambiente. Aiuta a mitigare il cambiamento climatico globale immagazzinando anidride carbonica nei terreni. Le misure restrittive del suolo aumentano la produzione di biomassa. Il sequestro migliora la qualità del suolo e la produzione agricola. Le pratiche di conservazione che sequestrano il carbonio simultaneamente migliorano la qualità dell'acqua contribuendo a ridurre il deflusso o l'inquinamento da fonti non puntiformi.

Seneviratne (2002) ha preso un'altra dimensione per il sequestro del carbonio e ha proposto alcune importanti attività per il sequestro del carbonio. L'UNDP ha previsto che il riscaldamento globale avrebbe ridotto la produzione di cereali e questo, a sua volta, avrebbe comportato un'ulteriore conversione degli ecosistemi naturali in agroecosistemi. In effetti, si darebbe la priorità alla semina di colture alimentari piuttosto che piantare alberi.

Con l'espansione agricola, il sink di carbonio determinato da azioni deliberate non contribuirebbe abbastanza al sequestro del carbonio. Pertanto, l'inoculazione del terreno faunistico è una valida opzione per aumentare la resistenza del carbonio nei suoli agricoli e negli alberi delle foreste per una maggiore produttività. L'applicazione fogliare di sostanze nutritive alla chioma forestale utilizzando gli aeroplani è un'altra opzione per migliorare il dissipatore di carbonio perché ha diversi vantaggi.

È importante per l'applicazione efficiente dei nutrienti per aumentare l'efficienza di utilizzo dei nutrienti da parte delle piante, evitando i limiti dei nutrienti. Aiuta a conservare le riserve di carbonio nel suolo rallentando la decomposizione microbica sull'applicazione diretta del suolo di sostanze nutritive. Impedisce le interruzioni causate dal turnover della lettiera al sequestro del carbonio vegetale.

Sahrawat (2003) ha spiegato l'importanza del carbonio inorganico nel sequestrare il carbonio nei terreni delle regioni aride. I terreni nelle regioni più secche dei tropici contengono basse riserve di sostanza organica e sostanze nutritive delle piante. Il pool di carbonio del suolo composto da carbonio organico e inorganico è fondamentale per il suolo per svolgere la sua produttività e le sue funzioni ambientali e svolge un ruolo importante nel ciclo globale del carbonio.

Il carbonato di calcio è un minerale comune nei suoli delle regioni aride del mondo e svolge un ruolo dominante nel modificare le proprietà fisiche, chimiche e biologiche e il comportamento dei nutrienti delle piante nel terreno. Le regioni aride e semi-aride coprono oltre il 50% della superficie geografica totale dell'India. I terreni di queste regioni sono di natura calcarea e contengono da 2 a 5 volte più carbonio inorganico del suolo rispetto al carbonio organico del suolo nello strato superficiale superiore a 1 m.

Il pool di carbonio inorganico del suolo è costituito da carbonati inorganici primari o carbonati inorganici litogenici e carbonati inorganici secondari o carbonati inorganici pedogenici. I carbonati secondari si formano attraverso la dissoluzione dei carbonati primari e la ri-precipitazione dei prodotti meteorici. La reazione del biossido di carbonio atmosferico con acqua e calcio e magnesio negli strati superiori del terreno, la lisciviazione nel sottosuolo e la successiva precipitazione provoca la formazione di carbonati secondari e il sequestro dell'anidride carbonica atmosferica.

Il carbonio inorganico pedogenico formato da materiale non carbonato è un sink per il carbonio e porta al sequestro del carbonio mentre quello formato da materiale calcareo potrebbe non essere coinvolto nel sequestro del carbonio nel terreno. Ciò suggerisce che la dissoluzione di carbonati e lisciviazione nel profilo del suolo può portare al sequestro del carbonio. La lisciviazione dei bicarbonati nelle acque sotterranee è un importante meccanismo di sequestro del carbonio inorganico nel suolo.

La maggiore produttività primaria della vegetazione e l'adozione di misure di controllo della salinità che comportano l'uso di gesso e modifiche organiche possono portare alla lisciviazione del bicarbonato di calcio nel profilo sotto irrigazione; risulterebbe nel sequestro del carbonio e nel miglioramento dei suoli colpiti dal sale.

Il sequestro del carbonio inorganico nel suolo ha implicazioni quando le acque sotterranee insature con bicarbonato di calcio sono utilizzate per l'irrigazione. L'aridità nel clima è considerata responsabile della formazione di bicarbonato di calcio pedogenetico e questo è un processo inverso al potenziamento del carbonio organico del suolo.

L'aumento del sequestro di carbonio attraverso l'aumento di carbonio organico nel suolo indurrebbe la dissoluzione del carbonato di calcio nativo e la sua lisciviazione con conseguente sequestro di carbonio inorganico nel suolo. È necessario comprendere il ruolo del sequestro di carbonio inorganico del suolo nel sequestro del carbonio per migliorare lo stock di carbonio nei terreni calcarei poveri e degradati nelle regioni aride e semi-aride e mitigare l'effetto serra.

Si ritiene che il mondo in via di sviluppo sia responsabile della maggior parte delle recenti emissioni di biossido di carbonio indotte dalla deforestazione e dall'incendio boschivo. Questo è vero a livello locale, ma se confrontato olisticamente con le emissioni dovute al cambiamento di uso del suolo attuale e storico e alle emissioni di combustibili fossili nelle latitudini temperate, le emissioni nei paesi in via di sviluppo sono molto ridotte.

La maggior parte della modificazione umana del paesaggio negli ultimi secoli si è verificata nelle latitudini temperate che hanno trasformato la foresta e le praterie in terreni agricoli e pascoli altamente produttivi che emettono grandi quantità di anidride carbonica nell'atmosfera. Studi recenti indicano che la situazione della copertura forestale nelle latitudini tropicali non è male.

L'India è più vulnerabile agli impatti dei cambiamenti climatici rispetto alle controparti sviluppate in quanto non dispone delle risorse per adattarsi ai cambiamenti conseguenti. Inoltre, la salute umana e i sistemi socioeconomici sono più vulnerabili nel contesto delle limitate risorse territoriali del paese. Il sequestro del carbonio è l'opzione più vivace e praticabile per invertire lo stato attuale delle diverse risorse terrestri ed ecosistemiche.

L'India si sta muovendo con politiche e programmi per raggiungere l'obiettivo della politica forestale nazionale del 33% di copertura forestale / forestale con un totale di 109 milioni di ettari di superficie sotto la copertura arborea, su una superficie totale di 328 milioni di ettari del paese. La copertura forestale esistente in India è attualmente di 67, 83 milioni di ettari e, inoltre, 16 milioni di ettari di copertura forestale esistono già al di fuori delle foreste.

Collettivamente, il totale della terra sotto copertura foresta / albero è attualmente di 79, 73 milioni di ettari. Un'area aggiuntiva di 29, 27 milioni di ettari deve essere coperta da una copertura forestale per raggiungere una copertura verde del 33%. Inoltre, circa 31 milioni di ettari su 63, 73 milioni di ettari necessiterebbero di interventi di restauro per migliorare la produttività delle foreste degradate e 29 milioni di ettari di copertura degli alberi possono essere stabiliti attraverso piantagioni su terreni non forestali e agro-ecosistemi.

Un totale di 60 milioni di ettari di terra in India si propone di essere imboschito / rimboschito nei tempi a venire. Si prevede che queste attività sequestreranno ulteriore carbonio tra 83, 2 milioni di tonnellate di carbonio e 202, 67 milioni di tonnellate di carbonio all'anno e sicuramente sono fondamentali per la mitigazione dei cambiamenti climatici al fine di mantenere le normali concentrazioni di gas atmosferici.