Transformer les déchets de récolte et les papiers jetés en un matériau appelé biochar pourrait aider à capturer le carbone de l'atmosphère et à le stocker dans le sol tout en contribuant à enrichir les terres agricoles.

L'agriculture a toujours été une industrie circulaire où les cultures utilisent les nutriments du sol pour pousser, qui sont ensuite remplacés par du compost ou du fumier. Mais la mondialisation et l'industrialisation de la chaîne d'approvisionnement alimentaire ont bouleversé ce cycle, conduire des pratiques agricoles qui ont contribué à dégrader un tiers des terres de la planète.

Les scientifiques cherchent maintenant des moyens de s'attaquer à ce problème avec une approche qui non seulement restaurera les nutriments dans le sol, mais aidera également à compenser les émissions de gaz à effet de serre produites par l'agriculture.

« Les terres agricoles pourraient fonctionner comme des puits de carbone, " a déclaré le Dr Jan Mumme, ingénieur agronome à l'Université d'Édimbourg au Royaume-Uni. "Cela ne fonctionnerait probablement pas avec l'élevage intensif, mais la production agricole durable et les systèmes agricoles intégrés (un équilibre entre les cultures et l'élevage) pourraient le faire - et le biochar est un moyen d'aider. "

Le biochar est une substance formée de biomasse, comme le bois et les déchets de récolte, les boues d'épuration et les déchets de papier - qui sont chauffés à 400-800°C dans des conditions d'oxygène limitées pour faire un produit semblable au charbon de bois. Cela peut ensuite être ajouté au sol, où il stocke non seulement du carbone, mais interagit également avec les microbes dans les sols pour améliorer leur capacité à capturer des nutriments supplémentaires et le carbone du sol.

Jusqu'à maintenant, cependant, Le biochar a reçu des résultats mitigés lorsqu'il a été testé pour ses effets sur les sols et les rendements des cultures.

Déchets de papier

"Il existe de nombreux articles de recherche dans lesquels les auteurs étudient les effets du biochar sur les rendements des cultures et il existe un large éventail de résultats positifs, mais aussi des dizaines d'études qui ont montré un résultat négatif, " a déclaré le Dr Mumme, qui a coordonné un projet de recherche appelé CarboPlex, qui a développé un produit de biochar qui pourrait aider les fermes à capter plus de carbone dans leur sol.

Les recherches menées par l'équipe CarboPlex ont révélé que le biochar peut avoir de meilleurs effets sur les sols lorsqu'il est d'abord utilisé dans un autre processus. Ils ont développé un matériau appelé CreChar, qui est fabriqué à partir de déchets de papier et combine du carbone et des nutriments minéraux qui peuvent être utilisés comme additifs dans la production de biogaz.

À la fin du processus de biogaz, il y a un sous-produit appelé digestat qui, selon CarboPlex, augmente la valeur de CreChar en absorbant plus de nutriments. Ce digestat peut alors être utilisé comme engrais organique à la place des engrais minéraux fabriqués à partir d'énergies fossiles.

"Avec un potentiel annuel au Royaume-Uni de 900, 000 tonnes de ce biofertilisant, Je pense que cela pourrait sauver 60, 000 tonnes d'émission de dioxyde de carbone rien qu'en remplaçant les engrais minéraux azotés, " a déclaré le Dr Mumme.

Quoi de plus, Le Dr Mumme dit qu'un autre 619, 000 tonnes d'émissions de CO2 pourraient être évitées au Royaume-Uni chaque année en réutilisant 180, 000 tonnes de déchets de papier pour créer CreChar. Non seulement cela empêcherait l'incinération des déchets de papier, cela encouragerait également l'utilisation du biogaz à la place des combustibles fossiles et améliorerait la capacité du sol à stocker le carbone.

Fumier

« L'agriculture comme il se doit, ou comme c'était sur des milliers d'années, est le meilleur exemple de l'économie circulaire, " a déclaré le Dr Mumme. Une grande partie de la chaîne d'approvisionnement alimentaire en Europe, cependant, commence maintenant dans les pays ou les régions qui se spécialisent dans la production de masse de produits uniques pour l'exportation. Au Brésil et aux États-Unis, par exemple, les producteurs de soja cultivent l'aliment des éleveurs en Europe.

"Il est hautement improbable que des cargaisons de fumier soient expédiées au Brésil ou aux États-Unis afin que les agriculteurs y produisent leur soja et d'autres cultures avec des engrais artificiels fabriqués à partir de combustibles fossiles, " dit le Dr Mumme. Pendant ce temps, dans de nombreux pays européens, le lisier provenant du fumier animal peut polluer les eaux souterraines locales.

C'est ce genre de pratique qui épuise les sols de leur potentiel de capture de carbone, car les déchets organiques ne sont jamais renvoyés dans le sol d'où ils sont extraits. Sans cette matière organique, les écosystèmes microbiens souterrains sont incapables de la décomposer et de stocker le carbone qu'elle contient dans le sol.

Mais si l'industrie agricole pouvait utiliser le biochar pour aider à enrichir les sols pour ces microbes, il pourrait réduire l'impact environnemental du secteur, qui représente actuellement un cinquième des émissions totales mondiales.

"Nous avons de nombreux endroits dans le monde où le carbone du sol s'épuise, aggravée par le changement climatique, " a déclaré le Dr Mumme. " Il n'y a pas de solution en or, mais il y a des solutions qui sont plus viables."

Il faudra quelques années avant que des produits comme CreChar soient largement disponibles à l'échelle industrielle, mais en attendant, les agriculteurs peuvent déjà commencer à améliorer leur potentiel de capture du carbone. Cela nécessite de meilleures pratiques agricoles, comme pas de labour, en utilisant des cultures en rotation, le compostage et la gestion du pâturage du bétail sur les pâturages, selon le Dr Ashish Malik, un écologiste microbien à l'Université de Californie, Irvine aux États-Unis.

« Certaines de ces pratiques sont déjà mises en œuvre, mais il n'y a tout simplement pas assez de travail sur la physiologie microbienne, " il a dit.

Les micro-organismes du sol agissent comme des gardiens du sol – ils contrôlent les niveaux de nutriments dont les plantes ont besoin pour pousser en décomposant le matériel biologique mort. Ce processus aide à garder les sols résilients, productifs et augmente la quantité de carbone qu'ils peuvent capturer. Mieux comprendre comment ils procèdent pourrait aider à encourager une plus grande adoption des pratiques agricoles qui soutiennent l'activité microbienne et leur capacité à capturer le carbone.

Le Dr Malik était le coordinateur de Terra-Micro-Carbo, a recently completed research project that examined soil microbes across different farms, varying from low to high intensive agriculture practice.

The project found in less-intensive farms that had near-neutral levels of pH in the soil there was increased microbial growth and more carbon stored. The story was much more complicated in acidic soils where microbial growth was a bigger constraint on decomposition rates.

Communities

The researchers also analysed soil microbe communities on 56 different farms and grouped their traits into three key areas – growth efficiency, resource acquisition and stress tolerance. These three traits are combined within a microbial community to efficiently regulate soils and maximise carbon capture.

"It is not just important from the agriculture point-of-view, but also the general modelling prospects, " said Dr. Malik.

Terra-Micro-Carbo aims to share their findings for use in climate models to help calculate the carbon storage potential of farms.

Finalement, such work could help to direct farmers and policy makers towards decisions that promote more climate-friendly agriculture and so reduce the impact the industry has on the global environment.