Forskere opdager, at trækul fanger ammoniakforurening

Cornell University-forskerne Rachel Hestrin og Johannes Lehmann, sammen med samarbejdspartnere fra Canada og Australien, har vist, at trækul kan opsuge store mængder nitrogen fra luftforurenende ammoniak, resulterer i en potentiel gødning med langsom frigivelse med mere nitrogen end de fleste husdyrgødninger eller andre naturlige jordændringer. Resultaterne blev offentliggjort fredag ​​d Naturkommunikation .

Ammoniak er en almindelig komponent i landbrugsgødning og giver en biotilgængelig form af det essentielle næringsstof nitrogen til planter. Imidlertid, ammoniak er også en meget reaktiv gas, der kan kombineres med andre luftforurenende stoffer for at skabe partikler, der bevæger sig dybt ned i lungerne, fører til en række luftvejsproblemer. Det bidrager også indirekte til klimaændringer, når overskydende gødningstilførsel til jorden omdannes til lattergas, en potent drivhusgas.

I Canada, ammoniakemissioner er steget med 22 procent siden 1990, og 90 procent er produceret af landbrug, især fra gødning, gylle og gødningsapplikationer. At afbøde dette forurenende stof – uden at begrænse gødning og fødevarevækst for vores voksende verdensbefolkning – er nøglen til en bæredygtig fremtid.

Trækul, også kendt som brandafledt organisk materiale eller biokul, er både et naturmateriale, der findes i miljøet, og en landbrugsændring. Nylige undersøgelser af de potentielle landbrugsmæssige fordele ved trækul har vakt interesse for dets kemiske egenskaber og evne til at bevare og levere essentielle næringsstoffer til planter.

Forskerne brugte den canadiske lyskilde ved University of Saskatchewan til at undersøge, hvordan ammoniakgas interagerer med trækul under naturlige forhold. Ifølge Lehmann, "De unikke endestationer på CLS er fantastiske til denne form for nitrogen-røntgenspektroskopi."

Hestrin og Lehmanns undersøgelse identificerer trækuls evne til at opfange nitrogen fra luftbåren ammoniak gennem dannelsen af ​​kovalente bindinger, som kunne give en langsigtet gødning med langsom frigivelse til mark- og væksthusafgrødeproduktion. Tidligere undersøgelser viste, at disse reaktioner fandt sted mellem ammoniak og manipulerede kulstofmaterialer under høje temperaturer, men der var ingen beviser for omgivelsestemperatur og trykforhold.

Hestrin siger, at brugen af ​​beamline-funktionerne ved den canadiske lyskilde var afgørende for denne spilskiftende opdagelse og gjorde det til et meget større projekt end oprindeligt planlagt.

"CLS-strålelinjen gav den bedste metode til at undersøge, hvordan trækul kan tilbageholde nitrogen fra ammoniak. At opdage, at nitrogen blev tilbageholdt gennem en række forskellige kovalente bindinger var en reel game-changer i vores forskning. Det antyder, at nitrogen fanget fra kompost eller gødning kan være mindre modtagelige for tab gennem udvaskning eller fordampning, end vi tidligere troede."

Nitrogen spiller en vigtig rolle i klimaforandringerne, og det er til stede i mange former, nogle vigtige for levende organismer, og andre, der er giftige eller skadelige gasser. At tilføre tilstrækkeligt kvælstof til afgrøder, samtidig med at nitrogenudvaskningen til grundvandet eller gasformige emissioner til atmosfæren reduceres, har vigtige miljømæssige konsekvenser.

I øjeblikket, op til 50 procent af det kvælstof, der går ind i et komposteringsanlæg, kan gå tabt som ammoniakgas - opfangning af det direkte ved kilden kan reducere forureningen og tabet af et værdifuldt plantenæringsstof betydeligt.

Yderligere forskning i denne banebrydende opdagelse indikerer, at miljøpåvirkningen af ​​trækuls nitrogenopsamling fra ammoniakgas kan spille en vigtig rolle i det globale kulstof- og nitrogenkredsløb. Ud over dets potentiale for at forbedre landbrugets næringsstofforvaltning, påvirkninger af trækul i jord, luft og vand på nitrogenlagring og tilgængelighed i naturlige økosystemer bør også overvejes.