Um novo estudo examinou as interações entre biomoléculas e minerais argilosos no solo e lançou luz sobre os fatores que influenciam a retenção de carbono vegetal no solo. Verificou-se que a carga das biomoléculas e dos minerais argilosos, a estrutura das biomoléculas, os constituintes metálicos naturais do solo e o emparelhamento entre as biomoléculas desempenham papéis fundamentais no sequestro de carbono no solo. Embora a presença de íons metálicos carregados positivamente nos solos tenha favorecido o aprisionamento de carbono, o emparelhamento eletrostático entre biomoléculas inibiu a adsorção de biomoléculas aos argilominerais. As descobertas podem ser úteis na previsão da química do solo mais eficaz na retenção de carbono no solo, o que, por sua vez, poderia abrir caminho para soluções baseadas no solo para reduzir o carbono na atmosfera e para o aquecimento global e mudança climática.
O ciclo do carbono envolve o movimento do carbono da atmosfera para as plantas e animais na Terra e de volta para a atmosfera. O oceano, a atmosfera e os organismos vivos são os principais reservatórios ou sumidouros através dos quais o carbono circula. Muito carbono é armazenado/sequestrado em rochas, sedimentos e solos. Os organismos mortos nas rochas e sedimentos podem tornar-se combustíveis fósseis ao longo de milhões de anos. A queima de combustíveis fósseis para satisfazer as necessidades energéticas liberta grandes quantidades de carbono na atmosfera, o que desequilibrou o equilíbrio atmosférico de carbono e contribuiu para o aquecimento global e consequente mudança climática.
Estão a ser feitos esforços para limitar o aquecimento global a 1.5°C em comparação com os níveis pré-industriais até 2050. Para limitar o aquecimento global a 1.5°C, as emissões de gases com efeito de estufa devem atingir o seu pico antes de 2025 e ser reduzidas para metade até 2030. No entanto, o recente balanço global tem revelou que o mundo não está no caminho certo para limitar o aumento da temperatura a 1.5°C até ao final deste século. A transição não é suficientemente rápida para alcançar uma redução de 43% nas emissões de gases com efeito de estufa até 2030, o que poderia limitar o aquecimento global dentro das actuais ambições.
É neste contexto que o papel do solo Carbono organico (SOC) em mudança climática está a ganhar importância tanto como fonte potencial de emissão de carbono em resposta ao aquecimento global, como também como sumidouro natural de carbono atmosférico.
Apesar do legado histórico da carga de carbono (ou seja, a emissão de cerca de 1,000 bilião de toneladas de carbono desde 1750, quando a revolução industrial começou), qualquer aumento na temperatura global tem o potencial de libertar mais carbono do solo para a atmosfera, daí o imperativo de conservar a atmosfera existente. estoques de carbono do solo.
Solo como sumidouro de orgânico carbono
O solo ainda é o segundo maior sumidouro (depois do oceano) de orgânico carbono. Contém cerca de 2,500 mil milhões de toneladas de carbono, o que é cerca de dez vezes a quantidade retida na atmosfera, mas tem um enorme potencial inexplorado para sequestrar carbono atmosférico. As terras agrícolas podem capturar entre 0.90 e 1.85 petagramas (1 Pg = 1015 gramas) de carbono (Pg C) por ano, o que é cerca de 26-53% da meta do “4 por 1000 Initiative”(ou seja, taxa de crescimento anual de 0.4% do solo global em pé orgânico os estoques de carbono podem compensar o atual aumento da emissão de carbono na atmosfera e contribuir para atender às clima alvo). No entanto, a interação de fatores que influenciam a captura de orgânico matéria no solo não é muito bem compreendida.
O que influencia o bloqueio de carbono no solo
Um novo estudo esclarece o que determina se um produto à base de plantas orgânico a matéria ficará presa quando entrar no solo ou acabará alimentando micróbios e devolvendo carbono à atmosfera na forma de CO2. Após o exame das interações entre biomoléculas e minerais argilosos, os pesquisadores descobriram que a carga das biomoléculas e dos minerais argilosos, a estrutura das biomoléculas, os constituintes metálicos naturais do solo e o emparelhamento entre as biomoléculas desempenham papéis fundamentais no sequestro de carbono no solo.
O exame das interações entre minerais argilosos e biomoléculas individuais revelou que a ligação era previsível. Como os argilominerais têm carga negativa, as biomoléculas com componentes carregados positivamente (lisina, histidina e treonina) experimentaram forte ligação. A ligação também é influenciada pelo fato de uma biomolécula ser flexível o suficiente para alinhar seus componentes carregados positivamente com os minerais argilosos carregados negativamente.
Além da carga eletrostática e das características estruturais das biomoléculas, descobriu-se que os constituintes metálicos naturais do solo desempenham um papel importante na ligação através da formação de pontes. Por exemplo, magnésio e cálcio carregados positivamente formaram uma ponte entre as biomoléculas carregadas negativamente e os minerais argilosos para criar uma ligação sugerindo que os constituintes metálicos naturais do solo podem facilitar a retenção de carbono no solo.
Por outro lado, a atração eletrostática entre as próprias biomoléculas impactou negativamente a ligação. Na verdade, descobriu-se que a energia de atração entre as biomoléculas é maior do que a energia de atração de uma biomolécula ao argilomineral. Isso significou diminuição da adsorção de biomoléculas à argila. Assim, enquanto a presença de íons metálicos carregados positivamente nos solos favoreceu o aprisionamento de carbono, o emparelhamento eletrostático entre biomoléculas inibiu a adsorção de biomoléculas aos argilominerais.
Estas novas descobertas sobre como orgânico biomoléculas de carbono ligadas aos minerais argilosos no solo poderiam ajudar a modificar a química do solo de forma adequada para favorecer a retenção de carbono, abrindo assim caminho para soluções baseadas no solo para mudança climática.
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Referências:
- Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Potencial global de sequestro de aumento de carbono orgânico em solos agrícolas. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8
- Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. A iniciativa 4p1000: Oportunidades, limitações e desafios para implementar o sequestro de carbono orgânico no solo como uma estratégia de desenvolvimento sustentável. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2
- Wang J., Wilson RS e Aristilde L., 2024. Acoplamento eletrostático e ponte de água na hierarquia de adsorção de biomoléculas em interfaces água-argila. PNAS. 8 de fevereiro de 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121
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