Sự cô lập carbon, lưu trữ carbon lâu dài trong thực vật, đất, thành tạo địa chất và đại dương. Sự cô lập carbon xảy ra cả tự nhiên và là kết quả của các hoạt động nhân tạo và thường đề cập đến việc lưu trữ carbon có tiềm năng ngay lập tức để trở thành khí carbon dioxide. Để đối phó với những lo ngại ngày càng tăng về biến đổi khí hậu do tăng nồng độ carbon dioxide trong khí quyển, người ta đã quan tâm đến khả năng tăng tốc độ cô lập carbon thông qua thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp và thông qua các kỹ thuật địa hóa như thu giữ carbon và lưu trữ.
kiểm soát ô nhiễm không khí: cô lập carbon
Nguồn carbon và bể carbon
Các hoạt động nhân tạo như đốt nhiên liệu hóa thạch đã giải phóng carbon từ kho lưu trữ địa chất lâu dài dưới dạng than, dầu mỏ và khí tự nhiên và đưa nó vào khí quyển dưới dạng khí carbon dioxide. Carbon dioxide cũng được giải phóng tự nhiên, thông qua sự phân hủy của thực vật và động vật. Lượng carbon dioxide trong khí quyển đã tăng lên kể từ đầu thời đại công nghiệp, và sự gia tăng này được gây ra chủ yếu là do đốt nhiên liệu hóa thạch. Carbon dioxide là một loại khí nhà kính rất hiệu quả, đó là một loại khí hấp thụ bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt Trái đất. Khi nồng độ carbon dioxide tăng lên trong khí quyển, nhiều bức xạ hồng ngoại được giữ lại và nhiệt độ trung bình của bầu khí quyển thấp hơn của Trái đất tăng lên. Quá trình này được gọi là sự nóng lên toàn cầu.
Các hồ chứa giữ carbon và giữ cho nó không đi vào bầu khí quyển của Trái đất được gọi là các bể chứa carbon. Ví dụ, phá rừng là một nguồn phát thải carbon vào khí quyển, nhưng tái sinh rừng là một hình thức cô lập carbon, với các khu rừng tự phục vụ như các bể chứa carbon. Carbon được chuyển tự nhiên từ khí quyển sang các bể carbon trên mặt đất thông qua quá trình quang hợp; nó có thể được lưu trữ trong sinh khối trên mặt đất cũng như trong đất. Ngoài sự tăng trưởng tự nhiên của thực vật, các quá trình trên mặt đất khác mà cô lập carbon bao gồm tăng trưởng thảm thực vật thay thế trên đất sạch, thực hành quản lý đất hấp thụ carbon (xem bên dưới Carbon cô lập và giảm thiểu biến đổi khí hậu), và tăng trưởng do mức độ carbon dioxide trong khí quyển tăng cao và tăng cường lắng đọng nitơ. Điều quan trọng cần lưu ý là carbon được cô lập trong đất và thảm thực vật trên mặt đất có thể được giải phóng trở lại vào khí quyển thông qua việc sử dụng đất hoặc thay đổi khí hậu. Ví dụ, quá trình đốt cháy (gây ra bởi hỏa hoạn) hoặc phân hủy (kết quả từ hoạt động của vi khuẩn) có thể gây ra việc giải phóng carbon được lưu trữ trong rừng vào khí quyển. Cả hai quá trình tham gia oxy trong không khí với carbon được lưu trữ trong các mô thực vật để tạo ra khí carbon dioxide.
Nếu bồn rửa mặt đất trở thành một nguồn carbon đáng kể thông qua quá trình đốt cháy và phân hủy, nó có khả năng bổ sung một lượng lớn carbon vào khí quyển và đại dương. Trên toàn cầu, tổng lượng carbon trong thảm thực vật, đất và mảnh vụn là khoảng 2.200 gigatons (1 gigaton = 1 tỷ tấn), và ước tính lượng carbon được cô lập hàng năm bởi các hệ sinh thái trên cạn là khoảng 2,6 gigatons. Bản thân các đại dương cũng tích tụ carbon và lượng tìm thấy ngay dưới bề mặt là khoảng 920 gigatons. Lượng carbon được lưu trữ trong bồn rửa đại dương vượt quá lượng trong khí quyển (khoảng 760 gigatons). Trong số carbon thải ra khí quyển bởi các hoạt động của con người, chỉ còn lại 45% trong khí quyển; khoảng 30 phần trăm được chiếm bởi các đại dương và phần còn lại được đưa vào hệ sinh thái trên cạn.
Sự cô lập carbon và giảm thiểu biến đổi khí hậu
Nghị định thư Kyoto theo Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu cho phép các quốc gia nhận tín dụng cho các hoạt động cô lập carbon trong lĩnh vực sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp như một phần nghĩa vụ của họ theo nghị định thư. Những hoạt động này có thể bao gồm trồng rừng (chuyển đổi đất không có rừng sang rừng), trồng lại rừng (chuyển đổi đất rừng trước đây sang rừng), cải thiện các hoạt động lâm nghiệp hoặc nông nghiệp, và cải tổ. Theo Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), các hoạt động nông nghiệp được cải thiện và các hoạt động giảm thiểu liên quan đến rừng có thể đóng góp đáng kể vào việc loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển với chi phí khá thấp. Các hoạt động này có thể bao gồm cải thiện quản lý đất trồng trọt và chăn thả, ví dụ, sử dụng phân bón hiệu quả hơn để ngăn chặn sự rò rỉ nitrat không sử dụng, các biện pháp làm đất nhằm giảm thiểu xói mòn đất, phục hồi đất hữu cơ và phục hồi đất bị thoái hóa. Ngoài ra, việc bảo tồn các khu rừng hiện tại, đặc biệt là các khu rừng mưa nhiệt đới ở Amazon và các nơi khác, rất quan trọng đối với việc cô lập carbon liên tục trong các bể chìm trên mặt đất quan trọng này.
