Новое исследование, проведенное под руководством Университета Мэриленда, показало, что захоронение древесины в правильных экологических условиях может остановить ее разложение и помочь сократить выбросы углекислого газа.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что обычное старое бревно может помочь усовершенствовать стратегии по борьбе с изменением климата.
Группа исследователей под руководством профессора атмосферных и океанических наук Мэрилендского университета Нин Цзэна проанализировала 3775-летнее бревно и почву, из которой оно было извлечено. Их анализ, опубликованный 26 сентября 2024 года, показал, что бревно потеряло менее 5% углекислого газа от своего первоначального состояния благодаря покрывавшей его глинистой почве с низкой проницаемостью.
«Древесина хорошая и прочная — из нее, вероятно, можно было бы сделать предмет мебели», — отметил Цзэн.
Понимание уникальных факторов окружающей среды, сохранивших это древнее бревно в идеальном состоянии, может помочь исследователям усовершенствовать новое климатическое решение, известное как «деревянное хранилище», которое подразумевает взятие древесины, не имеющей коммерческой ценности (например, деревьев, уничтоженных болезнями или лесными пожарами, старой мебели или неиспользованных строительных материалов), и ее захоронение для предотвращения разложения.
Деревья естественным образом поглощают углекислый газ — мощный газ, согревающий планету — на протяжении всей своей жизни, что делает проекты по посадке деревьев популярным методом смягчения последствий изменения климата. Но с другой стороны, когда деревья умирают и разлагаются, этот парниковый газ выбрасывается обратно в атмосферу, способствуя глобальному потеплению.
«Люди склонны думать: «Кто не знает, как вырыть яму и закопать немного дров?» — сказал Цзэн. — Но подумайте, сколько деревянных гробов было закопано за всю историю человечества. Сколько из них сохранилось? Для временного масштаба в сотни или тысячи лет нам нужны подходящие условия».
В 2013 году, проводя пилотный проект по возведению деревянных сводов в Квебеке, Канада, Цзэн обнаружил 3775-летнее бревно, которое стало предметом научного исследования — случайная встреча, которая показалась Цзэну «своего рода чудом». Копая траншею для захоронения свежей древесины, Цзэн и другие исследователи заметили бревно на глубине около 6,5 футов под поверхностью.
«Когда экскаватор вытащил бревно из земли и бросил его нам, три эколога, которых я пригласил из Университета Макгилла, сразу же идентифицировали его как восточный красный кедр», — вспоминает Цзэн. «Можно было сказать, насколько хорошо он сохранился. Помню, как я стоял там и думал: «Ух ты, вот доказательства, которые нам нужны!»
По словам Цзэна, хотя в ходе прошлых исследований анализировались старые образцы сохранившейся древесины, они, как правило, игнорировали состояние окружающей почвы.
«Существует множество геологических и археологических свидетельств сохранения древесины от сотен до миллионов лет назад, но фокус этих исследований не был на том, «Как мы можем спроектировать деревянное хранилище, чтобы сохранить эту древесину?» — сказал Цзэн. «И проблема с разработкой нового эксперимента заключается в том, что мы не можем ждать результатов 100 лет».
Вскоре после раскопок в Квебеке сотрудники UMD в MAPAQ, правительственном министерстве в Монреале, провели радиоуглеродное датирование, чтобы определить возраст бревна. Затем, в 2021 году, приглашенный профессор-исследователь Лянбин Ху из Департамента материаловедения и инженерии UMD помог Цзэну проанализировать микроскопическую структуру, химический состав, механическую прочность и плотность образца возрастом 3775 лет. Затем они сравнили эти результаты с результатами свежесрубленного бревна восточного красного кедра, которые показали, что более старый образец потерял очень мало углекислого газа.
Тип почвы, покрывающей бревно, стал ключевой причиной его замечательной сохранности. Глинистая почва в этой части Квебека имела особенно низкую проницаемость, что означало, что она препятствовала или резко замедляла поступление кислорода к бревну, а также не допускала грибков и насекомых — разлагателей, которые обычно встречаются в почве.
Поскольку глинистая почва является распространенной, деревянные своды могут стать жизнеспособным и недорогим вариантом во многих частях мира. В качестве климатического решения Цзэн отметил, что деревянные своды лучше всего сочетаются с другими тактиками замедления глобального потепления, включая сокращение выбросов парниковых газов.
Продолжая вместе с коллегами оптимизировать деревянные своды, он с нетерпением ждет возможности применить полученные знания на практике, чтобы помочь сдержать изменение климата.
«Это довольно захватывающее открытие», — сказал Цзэн об этом последнем исследовании. «Срочность изменения климата стала такой заметной проблемой, поэтому появилась еще большая мотивация для проведения этого анализа».
Помимо Цзэна и Ху, соавторами данного исследования были Лора Пикард (бакалавр наук 2024 г., химия; бакалавр наук 2024 г., зоотехния), студентка бакалавриата Элиза Цзэн-Мариотти с кафедры химической и биомолекулярной инженерии, а также аспирант Брайсон Клиффорд и постдокторанты Хэ Лю, Юй Лю, Таотао Мэн и Синьпэн Чжао с кафедры материаловедения и инженерии.
Их исследование «Захоронение древесины возрастом 3775 лет подтверждает, что «деревянные своды» являются надежным методом удаления углерода» было опубликовано в журнале Science 26 сентября 2024 года.
Это исследование было поддержано MAPAQ, NOAA Climate Program Office и NIST Greenhouse Gas Measurement Program. Эта статья не обязательно отражает точку зрения этих организаций.