La poussière de roche, le compost et le biochar peuvent tous aider à capturer le dioxyde de carbone et à augmenter les rendements des cultures lorsqu'ils sont répartis sur le sol – mais les chercheurs découvrent qu'ils peuvent être encore plus efficaces lorsqu'ils sont utilisés en combinaison
Wilbourne Farm en Virginie
Kade Wilbourne tire un levier et plusieurs tonnes de roche volcanique tirent sur le terrain derrière nous dans un fan de poussière bleu-gris. Nous sommes assis dans le cockpit d'un tracteur sur la ferme de Wilbourne dans le comté de Mecklenburg, en Virginie. Normalement, les rendements du soja et du maïs sont les métriques qui comptent le plus ici. Mais aujourd'hui, ce qui compte, c'est le carbone.
Le sol dans des fermes comme celui-ci est déjà un grand réservoir de carbone, contenu sous forme organique dans le corps des microbes et des plantes et sous forme inorganique dans les minéraux. Les agriculteurs ont longtemps ajouté des amendements de sol comme le compost à leurs champs, ce qui augmente les rendements des cultures et la quantité de carbone organique dans le sol. Ces dernières années, les chercheurs et les start-ups du monde entier ont commencé à payer aux agriculteurs de propager le basalte et d'autres types de poussière de roche afin d'augmenter également le stockage inorganique du carbone. Ces roches de silicate subissent un processus appelé altération des rochers: ils réagissent avec le dioxyde de carbone atmosphérique dissous dans l'eau, le stabilisant sous forme minérale. Mais comment ces différentes façons de stocker le carbone dans le sol interagissent-elles?
Wilbourne Farm fait partie d'une expérience à découvrir. Après avoir déposé le basalte écrasé collecté dans une carrière voisine, la remorque de Wilbourne répartira différentes combinaisons d'amendements de sol plus typiques: le compost et le biochar riches en carbone, qui enrichissent le sol de nutriments et de calcaire concassé, ce qui réduit l'acidité. Au cours des prochaines années, les chercheurs seront en mesure de mesurer la façon dont ces méthodes de stockage du carbone améliorent ou nuisent les uns les autres. D'autres essais financés par le gouvernement fédéral au Minnesota et en Californie testeront les mêmes interactions entre différents climats.
«Il y a tous ces endroits où ces cycles interagissent qui pourraient favoriser la formation de carbone organique et inorganique», explique Noah Sokol au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, qui dirige l'expérience.
Le carbone organique des organismes vivants dans le sol est le plus grand réservoir de carbone de la planète en dehors de l'océan. Mais la recherche sur la poussière de roche s'est jusqu'à présent concentrée sur le côté inorganique, explique Sokol. En effet, le carbone peut rester hors de l'atmosphère plus longtemps sous forme minérale. Alors que le carbone biologique restera dans le sol pendant des siècles avant de se décomposer, une grande partie du carbone minéralisé des altération rocheuse se lavera en mer, où elle peut rester à l'écart de l'atmosphère pendant des millénaires, voire des millions d'années.
L'altération des rochers se produit naturellement avec l'érosion et le temps – environ deux cents millions de tonnes de CO2 sont retirées de l'atmosphère de cette façon chaque année – et écraser les rochers accélère les choses. Si la poussière de roche était répartie dans une grande partie des fermes mondiales, les chercheurs estiment que ce météo «amélioré» (ERW) pourrait éliminer entre 0,5 et 2 milliards de tonnes de CO2 par an, une bonne partie des éliminations totales nécessaires pour atteindre les objectifs climatiques. Il pourrait enlever jusqu'à un demi-milliard de tonnes par an dans les fermes américaines seulement.
Mais la prise en compte des interactions entre la poussière de roche et d'autres amendements du sol – en particulier leurs effets sur le carbone organique – pourrait changer ces chiffres, explique Sokol.
Par exemple, les minéraux ajoutés au sol lorsque la poussière de roche se dissout peut augmenter la surface disponible pour les particules de carbone organique, l'aidant à s'accumuler et à rester hors de l'atmosphère plus longtemps. L'ajout de compost avec la poussière de roche peut inciter les microbes à se développer plus rapidement et à laisser plus de carbone à leur mort. Cette activité microbienne peut, à son tour, accélérer le processus d'altération, car les champignons et les bactéries libèrent des acides et décomposent physiquement la roche.
Inversement, ces interactions pourraient avoir des effets négatifs sur le carbone du sol. Par exemple, dans une étude non publiée, Sokol et ses collègues ont constaté que l'ajout de poussière de roche à un champ en Californie a entraîné une perte de carbone organique du sol – mais seulement au début. Après trois ans, l'effet s'est inversé et l'intrigue avec des roches écrasées s'est retrouvée avec un carbone plus organique que celui sans.
Jusqu'à ce que les essais soient terminés, l'effet global de ces interactions reste incertain. Mais l'observation d'une augmentation de l'élimination du carbone net en raison de la combinaison de la poussière de roche et d'autres amendements du sol serait «très prometteur» pour les projets d'altération rocheux améliorés, explique Sokol, qui a étudié comment ces interactions pourraient fonctionner en théorie. Cela signifierait que ces projets pourraient éliminer plus de carbone en utilisant moins de terres.
La bonne combinaison pourrait avoir des avantages supplémentaires au-delà du carbone, comme de meilleurs rendements de cultures et moins d'émissions de l'oxyde nitreux à gaz à effet de serre puissant du sol. «Vous pourriez obtenir un plus un égal à quatre», explique Sokol.
Le jour où je visite marque le début de l'expérience. Premièrement, près de 20 tonnes de basalte diminuent, dispersées uniformément sur le terrain. Ensuite, Wilbourne fait plusieurs autres passes, répartissant d'autres matériaux dans différentes combinaisons. Certains parcelles obtiennent une poussière de calcaire blanc blanc. D'autres deviennent un riche compost de biochar noir et de litière de poulet qui recommence de l'ammoniac. Quelques zones obtiennent tout.
Dans le tracteur, je demande ce que Wilbourne, dont le père Adam dirige la ferme, pense à tout le buzz autour de la poussière rocheuse et de l'élimination du CO2. Il hausse les épaules. Mis à part quelques passes supplémentaires avec l'épandeur et le troupeau de scientifiques des sols prenant des notes, il s'agit d'une journée régulière.
