Мискантус сахароцветный и биоуголь, полученный из древесины березы, способствуют сокращению выбросов углекислого газа (CO 2) в атмосферу, установлено биологами Уральского федерального университета и Института экологии растений и животных УрО РАН. Эксперты проанализировали различные виды биоугля и высокотравных растений в поисках перспективных решений для создания карбоновых ферм. Результаты экспериментов ученые опубликовали в Russian Journal of Ecology. Работа ведется в рамках проекта «Урал-Карбон» при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Для создания карбоновых ферм специалисты предлагают использовать мискантус. Это растение с высокой стеблевой структурой, не требующее сложного ухода, характеризующееся быстрым ростом и, как следствие, быстрым накоплением углерода в биомассе. В течение одного сезона растения поглощают углерод из атмосферы и запасают его в стеблях, листьях и корнях. В отличие от обычного леса или сельскохозяйственного поля, где растительность после отмирания разлагается и высвобождает CO₂ в атмосферу, карбоновые фермы позволяют быстрее удерживать углерод и, при правильном использовании, десятилетиями сохранять его. Из мискантуса можно изготавливать циновки, предметы домашнего обихода, элементы мебели и другие изделия.
«По словам Анны Бетехтиной, заведующей лабораторией восстановительной экологии УрФУ, создание карбоновых ферм с использованием высокотравья высотой 2–4 метра является рентабельным способом: в течение одного сезона получают биомассу, определяют объем накопленного ею углерода, преобразуют его в биоугли и помещают в почву. Этот метод позволяет генерировать эквиваленты карбоновых единиц, которые можно предлагать для торговли на бирже.
По мнению эксперта, биоугли, полученные как из мискантуса, так и из амаранта (например, амарантовой муки, используемой в пищевой отрасли), были подвергнуты оценке. При этом, наиболее стабильным оказалось экосистемное дыхание почв, содержащих березовый биоугль и выращиваемый мискантус.
«Для нашей работы мы использовали два вида биоугля: мелиоративные, предназначенные для использования в качестве удобрений, и секвестрационные, применяемые для улавливания CO₂. Мы провели оценку их характеристик, опираясь на комплекс косвенных показателей, и убедились, что они действительно уменьшают выделение углекислого газа почвой и экосистемой. Результаты исследования показали, что для достижения наилучшего эффекта фиксации углерода в почве необходимо использовать биоугли из древесины березы и выращивать мискантус. Это оптимальное сочетание», — отметила Анна Бетехтина.
С помощью газоанализатора ученые измерили интенсивность выделения углекислого газа биоуглем, закопанным в почву, а также мелиоративным и секвестрационным слоем, содержащим мискантус 2 и метан. То есть оценили экосистемное дыхание и сравнили показатели. Оказалось, что наилучшее сочетание — это выращивание мискантуса с добавлением биоугля из древесины березы.
«По словам Анны Бетехтиной, культивирование мискантуса и применение биоугля, с одной стороны, может способствовать замедлению глобального потепления, а с другой – позволит изготавливать биоудобрения для сельскохозяйственных земель (биоуголь.
Как правило, биоуголь изготавливают из отходов пищевого производства, таких как подсолнечная шелуха, скорлупа орехов, кофейный жмых или финиковые косточки. Полученное сырье подвергают пиролизу – нагреву в отсутствие кислорода – для получения биоугля. Этот биоуголь может применяться как удобрение или для улавливания и хранения CO₂.
Рост населения, увеличение поголовья сельскохозяйственных животных, объемы потребляемого ископаемого топлива и посевные площади способствуют интенсивному выбросу парниковых газов в атмосферу. Это препятствует рассеиванию тепла с поверхности Земли и вызывает глобальное потепление.
Справка
Карбоновый полигон представляет собой участок природных ландшафтов, предназначенный для тестирования и совершенствования методов оценки выбросов и поглощения парниковых газов. В феврале 2021 года Министерство науки и высшего образования Российской Федерации начало экспериментальный проект по созданию карбоновых полигонов в различных регионах страны с целью разработки и проверки технологий управления углеродным балансом. Летом того же года была одобрена программа карбонового полигона Свердловской области под названием «Урал-Карбон.
В настоящее время в проекте «Урал-Карбон» принимают участие Уральский федеральный, Уральский государственный лесотехнический и Уральский государственный аграрный университеты, Институт экологии растений и животных УрО РАН, Институт промышленной экологии УрО РАН, Институт математики и механики УрО РАН, Ботанический сад УрО РАН.