Nowe badanie przeprowadzone pod kierunkiem Uniwersytetu Maryland wykazało, że zakopywanie drewna w odpowiednich warunkach środowiskowych może zatrzymać jego rozkład i pomóc ograniczyć emisję dwutlenku węgla.
Naukowcy odkryli starożytną kłodę zachowaną przez ponad 3775 lat, co rzuca światło na potencjalne strategie walki ze zmianami klimatycznymi poprzez „sklepienie drewniane”. Metoda ta polega na zakopywaniu drewna w glebie o niskiej przepuszczalności, aby zapobiec rozkładowi i uwolnieniu dwutlenku węgla. Badanie podkreśla, w jaki sposób ochrona przyrody może pomóc w tworzeniu skutecznych i tanich rozwiązań klimatycznych.
Sklepienie drewniane i zmiany klimatyczne
Jak wynika z nowego badania opublikowanego 26 września w czasopiśmie, zwykły stary dziennik może pomóc w udoskonaleniu strategii przeciwdziałania zmianom klimatycznym Nauka.
Zespół naukowców pod kierownictwem profesora nauk o atmosferze i oceanach Uniwersytetu Maryland Ning Zeng przeanalizował kłodę liczącą 3775 lat i glebę, z której została wydobyta. Analiza wykazała, że kłoda straciła mniej niż 5% dwutlenku węgla ze swojego pierwotnego stanu dzięki pokrywającej ją glebie gliniastej o niskiej przepuszczalności.
„Drewno jest ładne i solidne – prawdopodobnie można by z niego zrobić mebel” – zauważył Zeng.
Konserwacja starożytnego drewna
Zrozumienie unikalnych czynników środowiskowych, które utrzymywały tę starożytną kłodę w doskonałym stanie, może pomóc naukowcom w udoskonaleniu powstającego rozwiązania klimatycznego znanego jako „sklepienie drewniane”, które polega na pozyskiwaniu drewna, które nie jest opłacalne z komercyjnego punktu widzenia, takiego jak drzewa zniszczone przez choroby lub pożary, stare meble lub niewykorzystane materiały budowlane – i zakopywanie ich, aby zapobiec ich rozkładowi.
Drzewa w naturalny sposób pochłaniają dwutlenek węgla – silny gaz powodujący ocieplenie planety – przez cały okres życia, co sprawia, że projekty sadzenia drzew są popularną metodą łagodzenia zmiany klimatu. Ale z drugiej strony, gdy drzewa umierają i rozkładają się, gaz cieplarniany jest uwalniany z powrotem do atmosfery, przyczyniając się do globalnego ocieplenia.
„Ludzie często myślą: «Kto nie wie, jak wykopać dół i zakopać trochę drewna?»” – powiedział Zeng. „Ale pomyślcie, ile drewnianych trumien zostało pochowanych w historii ludzkości. Ilu z nich przeżyło? Na skalę setek lub tysięcy lat potrzebujemy odpowiednich warunków.
Odkrycie wielowiekowego rozwiązania
W 2013 roku, prowadząc projekt pilotażowy sklepienia drewnianego w Quebecu w Kanadzie, Zeng odkrył kłodę liczącą 3775 lat, która stała się przedmiotem badania Science – przypadkowe spotkanie, które dla Zenga było „w pewnym sensie cudowne”. Podczas kopania rowu w celu zakopania świeżego drewna Zeng i inni badacze zauważyli kłodę około 2,5 metra pod powierzchnią.
„Kiedy koparka wyciągnęła kłodę z ziemi i rzuciła ją nam, trzej ekolodzy, których zaprosiłem z Uniwersytetu McGill, natychmiast zidentyfikowali ją jako czerwony cedr wschodni” – wspomina Zeng. „Można było stwierdzić, jak dobrze został zachowany. Pamiętam, jak tam stałem i myślałem: „Wow, oto dowód, którego potrzebujemy!”.
Choć w poprzednich badaniach analizowano stare próbki zakonserwowanego drewna, według Zeng zazwyczaj pomijano w nich warunki glebowe.
Postępy w konserwacji sklepień drewnianych
„Istnieje wiele dowodów geologicznych i archeologicznych na temat zakonserwowanego drewna sprzed setek do milionów lat, ale celem tych badań nie było pytanie: Jak zaprojektować drewniane sklepienie, aby zachować to drewno?” – powiedział Zeng. „Problem z zaprojektowaniem nowego eksperymentu polega na tym, że nie możemy czekać 100 lat na wyniki”.
Krótko po wykopaliskach w Quebecu współpracownicy UMD z MAPAQ, ministerstwa rządu w Montrealu, przeprowadzili datowanie metodą węglową, aby określić wiek kłody. Następnie w 2021 r. profesor wizytujący Liangbing Hu z Wydziału Nauki i Inżynierii Materiałowej UMD pomógł Zengowi przeanalizować mikroskopijną strukturę, skład chemiczny, wytrzymałość mechaniczną i gęstość próbki liczącej 3775 lat. Następnie porównali te wyniki z wynikami świeżo ściętej kłody czerwonego cedru wschodniego, co wykazało, że starsza próbka straciła bardzo mało dwutlenku węgla.
Rodzaj gleby pokrywającej kłodę był głównym powodem jej niezwykłego zachowania. Gliniasta gleba w tej części Quebecu miała szczególnie niską przepuszczalność, co oznacza, że uniemożliwiała lub drastycznie spowalniała dopływ tlenu do kłody, a jednocześnie chroniła przed grzybami i owadami – substancjami rozkładającymi zwykle występującymi w glebie.
Ponieważ gleby gliniaste są powszechne, sklepienia drewniane mogą stać się opłacalną i tanią opcją w wielu częściach świata. Jako rozwiązanie klimatyczne Zeng zauważył, że sklepienie drewniane najlepiej połączyć z innymi taktykami spowalniającymi globalne ocieplenie, w tym ograniczającymi emisję gazów cieplarnianych.
Ponieważ on i jego współpracownicy kontynuują optymalizację sklepień drewnianych, nie może się doczekać wykorzystania zdobytej wiedzy w praktyce, aby pomóc w ograniczeniu zmian klimatycznych.
„To całkiem ekscytujące odkrycie” – powiedział Zeng o swoim najnowszym badaniu. „Pilność zmian klimatycznych stała się tak istotną kwestią, że motywacja do przeprowadzenia tej analizy stała się jeszcze większa”.
Odniesienie: „Pochówek w drewnie sprzed 3775 lat wspiera „sklepienie drewniane” jako trwałą metodę usuwania węgla” autorstwa Ning Zeng, Xinpeng Zhao, Ghislain Poisson, Bryson Clifford, Yu Liu, He Liu, Taotao Meng, Laura Picard, Elisa Zeng- Mariotti, Ben Zaitchik i Liangbing Hu, 26 września 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adm8133
Oprócz Zeng i Hu współautorami tego badania byli Laura Picard (BS ’24, chemia; BS ’24, nauki o zwierzętach), studentka studiów licencjackich Elisa Zeng-Mariotti z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej oraz doktorantka . student Bryson Clifford oraz postdoktoranci He Liu, Yu Liu, Taotao Meng i Xinpeng Zhao z Wydziału Nauki i Inżynierii Materiałowej.
Badanie to zostało wsparte przez MAPAQ, the NIEAA Biuro Programu Klimatycznego i Program Pomiarów Gazów Cieplarnianych NIST. Artykuł ten niekoniecznie odzwierciedla poglądy tych organizacji.
