Un nuevo estudio examinó las interacciones entre biomoléculas y minerales arcillosos en el suelo y arrojó luz sobre los factores que influyen en la captura de carbono de origen vegetal en el suelo. Se descubrió que la carga de las biomoléculas y los minerales arcillosos, la estructura de las biomoléculas, los constituyentes metálicos naturales del suelo y el emparejamiento entre biomoléculas desempeñan funciones clave en el secuestro de carbono en el suelo. Si bien la presencia de iones metálicos cargados positivamente en los suelos favoreció la captura de carbono, el emparejamiento electrostático entre biomoléculas inhibió la adsorción de biomoléculas a los minerales arcillosos. Los hallazgos podrían ser útiles para predecir la química del suelo más eficaz para atrapar carbono en el suelo, lo que a su vez podría allanar el camino para soluciones basadas en el suelo para reducir el carbono en la atmósfera y contribuir al calentamiento global. cambio climático.
El ciclo del carbono implica el movimiento del carbono desde la atmósfera hacia las plantas y animales de la Tierra y de regreso a la atmósfera. El océano, la atmósfera y los organismos vivos son los principales reservorios o sumideros a través de los cuales circula el carbono. Mucho carbono se almacena/secuestrado en rocas, sedimentos y suelos. Los organismos muertos en rocas y sedimentos pueden convertirse en combustibles fósiles a lo largo de millones de años. La quema de combustibles fósiles para satisfacer las necesidades energéticas libera una gran cantidad de carbono en la atmósfera, lo que ha inclinado el equilibrio del carbono atmosférico y ha contribuido al calentamiento global y el consiguiente cambio climático.
Se están realizando esfuerzos para limitar el calentamiento global a 1.5°C en comparación con los niveles preindustriales para 2050. Para limitar el calentamiento global a 1.5°C, las emisiones de gases de efecto invernadero deben alcanzar su punto máximo antes de 2025 y reducirse a la mitad para 2030. Sin embargo, el reciente balance mundial ha reveló que el mundo no está en camino de limitar el aumento de la temperatura a 1.5°C para finales de este siglo. La transición no es lo suficientemente rápida como para lograr una reducción del 43% en las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030, lo que podría limitar el calentamiento global dentro de las ambiciones actuales.
Es en este contexto que el papel del suelo carbón orgánico (SOC) en cambio climático está ganando importancia como fuente potencial de emisión de carbono en respuesta al calentamiento global y como sumidero natural de carbono atmosférico.
A pesar de la carga histórica de carbono (es decir, la emisión de aproximadamente 1,000 billón de toneladas de carbono desde 1750, cuando comenzó la revolución industrial), cualquier aumento en la temperatura global tiene el potencial de liberar más carbono del suelo a la atmósfera, de ahí el imperativo de conservar el carbono existente. reservas de carbono del suelo.
El suelo como sumidero de ecológicos carbono
El suelo sigue siendo el segundo sumidero de carbono más grande (después del océano) de la Tierra. ecológicos carbón. Contiene alrededor de 2,500 millones de toneladas de carbono, unas diez veces la cantidad contenida en la atmósfera, pero tiene un enorme potencial sin explotar para secuestrar carbono atmosférico. Las tierras de cultivo podrían atrapar entre 0.90 y 1.85 petagramos (1 Pg = 1015 gramos) de carbono (Pg C) por año, que es aproximadamente entre el 26% y el 53% del objetivo del “4 por Iniciativa 1000” (es decir, una tasa de crecimiento anual del 0.4% del suelo mundial permanente ecológicos Las reservas de carbono pueden compensar el aumento actual de las emisiones de carbono en la atmósfera y contribuir a cumplir los objetivos climáticos objetivo). Sin embargo, la interacción de factores que influyen en la captura de plantas ecológicos La materia del suelo no se comprende muy bien.
¿Qué influye en el bloqueo del carbono en el suelo?
Un nuevo estudio arroja luz sobre lo que determina si un producto de origen vegetal ecológicos La materia quedará atrapada cuando entre al suelo o si terminará alimentando microbios y devolverá carbono a la atmósfera en forma de CO.2. Tras examinar las interacciones entre biomoléculas y minerales arcillosos, los investigadores descubrieron que la carga de las biomoléculas y los minerales arcillosos, la estructura de las biomoléculas, los constituyentes metálicos naturales del suelo y el emparejamiento entre biomoléculas desempeñan funciones clave en el secuestro de carbono en el suelo.
El examen de las interacciones entre los minerales arcillosos y las biomoléculas individuales reveló que la unión era predecible. Dado que los minerales arcillosos tienen carga negativa, las biomoléculas con componentes cargados positivamente (lisina, histidina y treonina) experimentaron una fuerte unión. La unión también está influenciada por si una biomolécula es lo suficientemente flexible como para alinear sus componentes cargados positivamente con los minerales arcillosos cargados negativamente.
Además de la carga electrostática y las características estructurales de las biomoléculas, se descubrió que los componentes metálicos naturales del suelo desempeñan un papel importante en la unión mediante la formación de puentes. Por ejemplo, el magnesio y el calcio cargados positivamente formaron un puente entre las biomoléculas cargadas negativamente y los minerales arcillosos para crear un enlace, lo que sugiere que los componentes metálicos naturales del suelo pueden facilitar la captura de carbono en el suelo.
Por otro lado, la atracción electrostática entre las propias biomoléculas afectó negativamente a la unión. De hecho, se descubrió que la energía de atracción entre biomoléculas era mayor que la energía de atracción de una biomolécula hacia el mineral arcilloso. Esto significó una menor adsorción de biomoléculas a la arcilla. Así, mientras que la presencia de iones metálicos cargados positivamente en los suelos favoreció la captura de carbono, el emparejamiento electrostático entre biomoléculas inhibió la adsorción de biomoléculas a los minerales arcillosos.
Estos nuevos hallazgos sobre cómo ecológicos Las biomoléculas de carbono se unen a los minerales arcillosos del suelo y podrían ayudar a modificar la química del suelo de manera adecuada para favorecer la captura de carbono, allanando así el camino para soluciones basadas en el suelo para cambio climático.
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Referencias:
- Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Potencial de secuestro global de mayor carbono orgánico en suelos de tierras de cultivo. Representante científico 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8
- Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. La iniciativa 4p1000: Oportunidades, limitaciones y desafíos para implementar el secuestro de carbono orgánico del suelo como estrategia de desarrollo sostenible. Ámbito 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2
- Wang J., Wilson RS y Aristilde L., 2024. Acoplamiento electrostático y puentes de agua en la jerarquía de adsorción de biomoléculas en las interfaces agua-arcilla. PNAS. 8 de febrero de 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121
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