加州大學(xué)伯克利分校的研究人員提出一種新型碳封存解決方案：將鹽漬生物質(zhì)埋在設(shè)計(jì)好的生物填埋場的干燥環(huán)境中，封存已經(jīng)由植物光合作用固定的碳。這項(xiàng)研究論文發(fā)表在開放期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

研究人員將這種特殊的方法稱為農(nóng)業(yè)封存，用鹽來抑制微生物活動(dòng)、阻止生物分解，使埋藏的生物質(zhì)保持干燥，從而穩(wěn)定封存所有生物質(zhì)碳。

論文主要作者、加州大學(xué)伯克利分校電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系研究生院教授埃利·雅布羅諾維奇(Eli Yablonovitch)表示，這種方法可實(shí)現(xiàn)碳負(fù)排放，有可能改變當(dāng)前的局面。“我們認(rèn)為，合理布設(shè)這種方案可以100%解決氣候危機(jī)，而且成本可控。如果在全球范圍內(nèi)實(shí)施，這種負(fù)碳封存方法有可能消除當(dāng)前以及前幾年排放到大氣中的二氧化碳。”

與以往實(shí)現(xiàn)碳中和的方案不同，農(nóng)業(yè)封存尋求的不是碳中和，而是凈負(fù)碳。根據(jù)這篇論文，每公噸干燥的生物質(zhì)就有可能封存約2噸二氧化碳。

掩埋生物質(zhì)以封存碳的方案越來越受歡迎，創(chuàng)業(yè)公司也在嘗試掩埋各種植物以及木材。但確保地下生物質(zhì)的穩(wěn)定性是一個(gè)挑戰(zhàn)，雖然儲(chǔ)存環(huán)境中沒有氧氣，但厭氧微生物仍然可以存活，能夠?qū)⑸镔|(zhì)分解為二氧化碳和甲烷，因此這種封存方法充其量只能達(dá)到碳中性。

但一切生命都需要一樣?xùn)|西：水分。通過“水活性”來衡量環(huán)境中的水分，該值類似于相對(duì)濕度。如果內(nèi)部水活性低于60%，所有生命活動(dòng)都將停止，這是農(nóng)業(yè)封存解決方案的基礎(chǔ)。

該論文的共同作者、電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系研究員哈里·德克曼(Harry Deckman)表示：“以自然和農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的技術(shù)最近很流行，這些技術(shù)在長期封存方面存在重大問題。我們提出的農(nóng)業(yè)封存方法可以將碳封存在干燥的鹽漬生物質(zhì)中數(shù)千年，并保證其穩(wěn)定性，與其他空氣捕獲技術(shù)相比，成本更低，固碳效率更高。”

除了具有長期穩(wěn)定性，亞布洛諾維奇和德克曼的農(nóng)業(yè)封存方法極具成本效益。對(duì)于農(nóng)業(yè)和生物填埋方案，捕獲和封存每噸二氧化碳的成本為60美元。相比之下，一些直接空氣捕獲和二氧化碳?xì)怏w封存策略的成本為每噸600美元。

這種解決方案也可以在不占據(jù)糧田的情況下擴(kuò)大規(guī)模。該技術(shù)使用的很多生物質(zhì)作物可以種植在牧場和林地邊緣，甚至可以種植在休耕的農(nóng)田上。

農(nóng)民收割這些生物質(zhì)作物，將其曬干，然后埋在農(nóng)業(yè)區(qū)的干燥生物填埋場中，填埋場位于地下數(shù)十米處，不會(huì)受到人類活動(dòng)和自然災(zāi)害的影響。 填埋區(qū)只占農(nóng)業(yè)區(qū)的一小部分(0.0001%)，換句話說，1公頃的生物填埋場可以掩埋1萬公頃的生物質(zhì)。此外，填埋場的頂部表面可以在事后恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

亞布洛諾維奇和德克曼估計(jì)，將現(xiàn)有農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)農(nóng)業(yè)大約需要一年的時(shí)間，而缺乏農(nóng)業(yè)所需基礎(chǔ)設(shè)施的未開墾土地，則需要更長的時(shí)間。生物質(zhì)作物在一個(gè)生長季節(jié)內(nèi)即可收割和封存。

研究人員計(jì)算出，利用這種方法封存世界上一半的溫室氣體(每年約200億噸二氧化碳)，需要占據(jù)世界上五分之一的耕地或十五分之一的土地面積(包括所有農(nóng)田、牧場和森林)。根據(jù)他們的報(bào)告，土地占地面積與政府間氣候變化專門委員會(huì)的許多溫室氣體減排模型(生物質(zhì)生產(chǎn)相關(guān))所需總面積相同或更小。