Kan ny teknologi tilskynde landmænd til at fange kulstof i deres jord?

The Scenic Hudson Soil Lab er en ret beskeden struktur. Sidder på toppen af ​​en hampfarm i New Yorks Hudson River Valley, laboratoriet er usminket, og ikke større end en spisestue langs vejen. Webstedets ubemærkethed, imidlertid, mener betydningen af, at forskningen foregår indeni.

I de seneste år, laboratoriet er blevet det regionale knudepunkt for en voksende gruppe af videnskabsmænd, landmænd og iværksættere, der samles her for at analysere jordkerneprøver taget fra lokale jordlodder, måling af disse prøver for deres organiske kulstofindhold. Efterhånden som flere jordejere undersøger muligheden for at generere og sælge kulstofkompensation - de juridiske handlinger, der bekræfter, at et ton kuldioxid enten er blevet fanget fra atmosfæren, eller ikke udsendes i første omgang - den forskning, der foregår inde i laboratoriet, er afgørende.

Landmænd har, årevis, kendt om deres teoretiske evne til at kompensere for kulstofemissioner ved at forvalte deres jord på en måde, der opfanger kuldioxid fra atmosfæren og lagrer det i jorden - et sæt praksisser, der nogle gange omtales som regenerativt landbrug. Men det har vist sig vanskeligt og nuanceret at måle kulstofnedbrydningen i jorden som et resultat af sådan praksis. og landmænd har generelt undgået denne praksis, som kræver mere arbejdskraft end konventionelt landbrug.

Men takket være en bølge af ny teknologisk udvikling, der er håb om, at incitamentsstrukturen kan ændre sig for landmænd, som i fællesskab kan gøre et betydeligt indhug i reduktionen af ​​kulstofemissioner. Efter nogle skøn, hvis de 1,2 milliarder hektar amerikansk landbrugsjord (mere end halvdelen af ​​den amerikanske landbase) gik over i retning af regenerativ landbrugspraksis, det kunne binde op til 20 procent af den kulstof, der kræves for at nå Biden-administrationens mål om fuldt ud at kompensere for USA's kulstofemissioner inden 2050.

Specifikt, en række virksomheder afprøver nye fjernbilleddannelsesteknologier, der kan hjælpe med at strømline, hvordan landmænd måler mængden af ​​kulstof i deres jord. Indtil nu, udgifter og tid forbundet med måling af jordens kulstofindhold har været en stor hindring for landmænd, der håber at generere kulstofudligninger på deres jord. Hvis disse nye teknologier viser sig effektive, de kunne i høj grad fremskynde den igangværende indsats for at gøre landbrugsindustrien kulstofnegativ.

Måling af jordens kulstof fra himlen

Fremkomsten af ​​disse teknologier kommer på et passende tidspunkt for landmænd, WHO, teoretisk set, er godt positioneret til at udnytte en voksende efterspørgsel efter CO2-kompensation. Efterhånden som offentligheden er blevet mere opmærksom på de risici, der er forbundet med et opvarmende klima, det har i stigende grad lagt pres på forurenere for at gøre mere for at mindske deres emissioner. Faktisk, under hele COVID-19-pandemien, antallet af virksomheder, der forpligter sig til at blive CO2-neutrale, er fordoblet. Men pt. mindre end 2 % af transaktionerne på frivillige CO2-markeder – platforme, hvorigennem der handles verificerede kulstofkompensationer – stammer fra landbruget.

"Offsets kommer traditionelt fra enten vedvarende energiinstallationer, der erstatter kulbrinteproduktion, industrielle procesændringer, der reducerer eller eliminerer emissioner i forhold til en basislinje, eller genplantningsprojekter, " siger Satyajit Bose, en professor ved Columbia University, der holder foredrag om skæringspunktet mellem bæredygtighed og økonomi.

"Hvis nye teknologier kan reducere den (økonomiske) kontrolbyrde på landmændene ved at indføre stordriftsfordele... kunne det være en meget mere effektiv proces, " fortsætter Bose.

Firmaer, der udvikler disse teknologier, indsætter flåder af droner, fly, og satellitter udstyret med præcisionsbilledkameraer. Disse billeder, når der krydshenvises til jordkerneprøver som dem, der analyseres på Scenic Hudson Soil Lab, producerer nogle af de mest nøjagtige modeller af jordkulstof, der nogensinde er registreret. modellerne, som er afhængige af avanceret maskinlæring og kunstig intelligens-algoritmer, hjælper forskere med at fjernspore og forudsige jordens kulstofniveauer.

"Det kaldes hyperspektral billeddannelse, " forklarer Petra Sikorski, med henvisning til den underliggende billedteknologi, dvs. delvis, næring til fremkomsten af ​​"geospatial analytics"-industrien. Sikorski er direktør for forretningsudvikling for Cloud Agronomics, et Boulder-baseret firma, der er en af ​​få ag-tech-startups, der hjælper med at være pioner i denne spirende sektor.

Afgørende, denne teknologi kræver, at landmænd kun producerer en enkelt runde forudgående jord-kerneprøver-hvad Sikorski kalder "jord-sandhedsdata"-for at bygge modeller til fjernsporing af kulstof. Dette skift repræsenterer en væsentlig forbedring i forhold til status quo, hvor lodsejere traditionelt har haft behov for at præsentere en løbende serie af jordprøver for at måle og verificere kulstofnedbrydning.

På et granulært niveau, Cloud Agronomics' billedteknologi gør dets forskere i stand til at se betydeligt flere bånd på tværs af lysspektret. Da kulstof i jorden har unikke kemiske egenskaber, der afspejler visse lysbølgelængder, Cloud Agronomics vil have evnen til at flyve et fly med et hyperspektralt kamera hen over et plot af jord og forudsige, hvor meget kulstof der er i den jord.

Selvom denne teknologi er ufuldkommen, idet der stadig er en betydelig fejlmargin i dens jord-kulstofmålinger, det er, ifølge Sikorski, en stor forbedring i forhold til de eksisterende geokemiske modeller fremstillet af luftbilleder.

Hyperspektrale kameraers evne til at give en så detaljeret indsigt har været kendt i årevis, Sikorski fortsætter. "Men (indtil dette punkt) er det ikke blevet kommercialiseret med succes til landbruget, og specifikt ikke til jordkulstof. "

Fordele for landmænd

For landmænd, hvis arbejde er notorisk risikabelt, den potentielle indkomststrøm, der genereres ved at producere kulstofkompensationer, kan både være en hæk i en verden, hvor et ændret klima forstyrrer traditionelle landbrugsmønstre, og en nødvendig supplerende indtægtskilde.

"Det kunne virkelig repræsentere en licens til at trykke penge, " siger Ann Marie Gardner, en rådgiver for de grundejere, der sponsorerer den forskning, der udføres på Scenic Hudson Soil Lab. Gardner er især bullish på landmændenes udsigter, hvis de er mere effektivt i stand til at få adgang til kulstofmarkeder.

"Vi kommer til et sted, der er teknologisk, hvor vi vil kunne spore kulstofdata fra gårde på en måde, der ikke rigtig har været mulig før, " fortsætter Gardner. "Hvis vi kan demonstrere, at vi har potentialet til at binde kulstof i skala i jord, det vil forhåbentlig være et incitament for offentligheden til at investere i de landbrugsmetoder, der giver disse resultater."

Cloud Agronomics' produkt tiltrækker allerede landmænd, hvem er, i stigende antal, anmoder om at blive inkluderet i pilotprogrammer, der tester billedteknologien.

"Lige nu, kundernes efterspørgsel overstiger vores salgskapacitet, " siger Sikorski. "Vi er samtidig i gang med at kommercialisere og afprøve denne teknologi med nogle af de største virksomheder inden for landbruget."

Behovet for en højere pris på kulstof

På trods af den stigende interesse, der er stadig store forhindringer, der forhindrer platforme som Cloud Agronomics i at opskalere. Mange eksperter er ikke overbeviste om, at investeringer i at generere kulstofkompensationer er besværet værd for landmændene, selv efter at have taget hensyn til en reduceret pris for at verificere dem.

"Det kan koste en landmand mellem $ 250 og $ 400 hektar at overføre en gård til at blive regenerativ, og rentabilitet og udbytte kan lide i tre år, " siger Sam Schiller, grundlæggeren af ​​Carbon Yield, et firma, der råder landmændene om, hvorvidt og hvordan de skal omstille deres jordforvaltningspraksis, så de kan tilmelde sig CO2-markeder.

"Efter overgangen, driftsoverskud kan være lokkende, men de fleste gårde har ikke penge nok til at dække den udfordrende overgang, og der er få økonomiske og agronomiske støtteordninger, der er skræddersyet til at imødekomme det akutte behov, " tilføjer Schiller.

I genlyd af denne følelse, Landbrugsminister Thomas Vilsack indrømmede for nylig, at "de faktiske betalinger (som landmænd modtager for CO2-kreditter) ikke nødvendigvis er væsentlige - alligevel ikke nok til at kompensere for besværet, der er forbundet med kulstofmarkedet."

Da de fleste kulstofkreditter sælges i intervallet $15 til $20 pr. ton kulstof, matematikken for landmænd er grumset. De fleste eksperter er enige om, at for at lokke flere landmænd til at tilmelde deres jord i kulstofbindingsprogrammer, der skal være højere priser for modregninger på markedet.

"For den pris, som kulstof går til lige nu, det er ikke en fornuftig investering at tage jordprøver, " siger Sally Flis, som har en doktorgrad i jordbundsvidenskab og rådgiver landmænd om bæredygtighedsstrategier på vegne af Nutrien Ag Solutions, en af ​​landets største landbrugsforsyningsvirksomheder. "I intervallet $15-20-dollar (til carbon offsets), det er i bedste fald et udbrud for de fleste landmænd. "

At tilpasse prisen på en kulstofkompensation for at afspejle den økonomiske virkelighed på stedet for landmænd er et af de vigtigste initiativer, som Gardner og hendes partnere i Scenic Hudson Soil lab arbejder på. "Når man ser på litteraturen om, hvordan kulstof prissættes på markedet, kreditter burde gå tættere på $100, " forklarer Gardner.

Verdensbanken er enig. I sin seneste rapport, der vurderer økonomiske incitamenter og kulstofpriser, den konkluderede, at en pris mellem $50 og $100 pr. ton kulstof vil være nødvendig for effektivt at reducere kulstof for at være i overensstemmelse med målene i Paris-aftalen.

Heldigvis, de samme billedteknologier, der hjælper landmænd med at spore kulstofniveauer i deres jord, bliver også udnyttet til at gøre kulstofemissioner mere sporbare og gennemsigtige for offentligheden. I de næste par måneder, et hold koordineret af Al Gore håber at lancere "Climate Trace Coalition, "som vil give frit tilgængelige data på tværs af en række forurenende industrier, fra landbrug til skibsfart til landtransport.

"Det vil virkelig begynde at lægge pres på forurenere for at rydde op i deres handlinger, og måske vende sig til kulstofmarkederne, "tilføjer Gardner, der repræsenterer landbrugssektoren som særlig rådgiver for Climate Trace Coalition.

Når de bliver spurgt, om folk vil være villige til at betale en højere pris for kulstofkompensation, Gardner fastholder, at det er muligt.

"Når man ser på den yngre generation, en mere klima bevidst generation, vi tror, ​​de vil være villige til at betale mere for CO2-kompensation. Og når du holder prisen så lav som den er nu, folk vil bare blive ved med at forurene, så hvordan er det en effektiv løsning, hvis vi rent faktisk forsøger at decarbonisere? "

Men selvom det er yngre, flere klimabevidste virksomheder er villige til at betale en højere pris, Det vil være vanskeligt at få større virksomheder til at gøre det. Større virksomheder, der ønsker at opveje deres kulstofemissioner, er forståeligt nok følsomme over for prisen på kulstofudligninger i betragtning af, at de muligvis køber tusinder af dem hvert år for at balancere deres emissioner.

Det "missing link" ifølge Flis, er, at der er en "manglende tillid i øjeblikket fra større købersidevirksomheder til, hvad vi laver omkring landbrugsgenererede CO2-kreditter."

Gardner mener, at opbygning af en sådan tillid på købersiden vil kræve flere data, der endegyldigt viser co-fordelene ved kulstofbinding. Disse fordele omfatter:sundere og mere produktiv jord, øget biodiversitet, renere vand, og mindre sårbarhed over for naturkatastrofer.

"Du skal fortælle en historie, når du sælger en kulstofkompensation, " forklarer Gardner. "Når du gør fordelene mere levende, og du betaler ikke længere kun for CO2 -reduktioner, det er, når du kan begynde at opkræve den højere pris. "

Et stigende antal virksomheder bruger tid på statistisk analyse af disse co-fordele. En nylig undersøgelse fra Soil Health Institute, en non-profit baseret i North Carolina, fandt ud af, at ud af 100 gårde, der spænder over 10 stater, der for nylig havde indført regenerativ jordsundhedspraksis, 85% tjente højere indtægter, 67 % havde øget udbytte, og 97 % rapporterede øget modstandsdygtighed over for ekstreme vejrforhold.

"Der er en stak fordele forbundet med at tilføje kulstof til jorden, især i forhold til andre former for kulstofkompensation, " ekko Nick Reinke, seniorchef for strategi og markedsudvikling hos Truterra, en landmandsejet andelsselskab, der er dedikeret til at fremme landbrugets bæredygtighed. "Men der er ikke en ligetil måde at redegøre for de forskellige fordele inden for en CO2 -kredit."

"Vi har utrolige offentligt tilgængelige data fra USDA, " fortsætter Reinke. "Vi gør vores bedste for at kombinere disse datasæt med feltspecifikke styringsdata på nye måder for at levere indsigt, der kan handles på gården."

Ideelt set de nye datastrømme, der stammer fra virksomheder som Climate Trace og Cloud Agronomics, kan yderligere demonstrere disse "stablede fordele" ved at levere løbende datapunkter, der kan bruges til at bygge mere robuste modeller, der sporer, hvordan kulstofbinding påvirker begge mikrotrends inden for et jordstykke, og makrotendenser i større økosystemer.

Selvom det tager nogle år, før disse oplysninger afspejles af prissignaler på CO2-markederne, Den offentlige diskurs omkring nuancerne af kulstofpriser vinder indpas, efterhånden som flere mennesker køber ind i forestillingen om, at der er reel værdi i at binde kulstof i jorden ud over, at det ikke længere er i atmosfæren.

For eksempel, Let telefon, en cellulær teknologivirksomhed grundlagt i 2015, for nylig forpligtet sig til at betale $100 per ton for sine kulstofkompensationer. På sin hjemmeside, en blurb, der retfærdiggør virksomhedens beslutning om at købe de dyrere kulstofkompensationer, siger:

"Når udligninger er for billige, tilskynder det til at "forurene-og-glemme"-adfærd... til faktisk at justere forbrugspsykologien for at tage højde for eksternaliteter, vi skal være i stand til at mærke byrden af ​​disse eksternaliteter. Til $100 pr. ton, at udligne Light Phone er ikke uoverkommeligt dyrt, men dyrt nok til at få dig til at tænke over, hvad du køber."

Nu, opgaven er at overtale flere virksomheder, gennem både videnskab og økonomi, at tænke sådan.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.