侧边栏：准备将垃圾转化为燃料、肥料和碳封存手段的公司和组织
当德斯蒙德·拉德林听到理查德·布兰森和阿尔·戈尔的维珍地球挑战赛时，他拿出了铅笔，开始计算他的公司是否有能力完成这项任务。该挑战赛的奖金为2500万美元，颁发给第一位每年能够封存10亿吨二氧化碳的人。
拉德林是Dynamotive能源系统公司的董事会成员，该公司是一家位于加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华的能源解决方案提供商，是多家率先使用热解技术的公司之一。热解是一种在缺氧条件下将生物质在高温下燃烧的过程。该过程产生一种可以用作肥料的木炭副产品，以及一种生物油，这是一种可以用来产生热或电的含氧碳氢化合物的混合物。
由于木炭副产品，即“农业炭”，不易分解，它可以封存其所含的几乎所有碳数千年，而不是像温室气体二氧化碳那样将其释放到大气中。同时，它将通过其保持养分和水分的能力提高农业生产力。
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“我粗略地计算了一下，如果用农业炭概念来[尝试维珍地球挑战]，需要什么，”拉德林解释说。“大约需要7,000个工厂，每个工厂每天处理500吨生物质，这是一个很大的数字，但这并非不可能。” 这些设施将产生四份生物油和一份封存的碳，因此它既能赚钱又能封存碳。
一项国际运动
并非只有拉德林相信这项技术——上周在澳大利亚新南威尔士州特里格尔，新成立的国际农业炭倡议组织举行了首次会议，来自世界各地的135名与会者参加了会议。据组织会议的环境政策专家黛比·里德说，碳抵消公司气候关怀的首席发言人迈克·梅森敦促与会者团结一致，努力申请维珍地球挑战。他还鼓励他们向联合国清洁发展机制计划提交他们的方法，该计划旨在将清洁技术从发达国家转移到发展中国家。
尽管没有美国政府官员参加会议，但在美国国内，也有一项正在兴起的运动，推动采用农业炭。“[科罗拉多州的民主党参议员]肯·萨拉扎正在起草一项关于此事的独立法案，他可能还会将其作为农业法案的一部分进行推广，”里德指出。农业法案的条款每年都会确定，它决定了美国政府可以资助哪些农业倡议。纳入农业法案几乎可以保证对农业炭工艺的研究和应用进行补贴。
一项具有（潜在）巨大优势的技术
如果热解技术在2100年满足可再生燃料的全部预计需求，该过程将封存足够的碳（每年95亿吨），以抵消当前化石燃料的排放量，即每年54亿吨，甚至更多。“即使在2100年只有三分之一的生物能源使用热解，我们仍然会用这项技术取得巨大成就，”康奈尔大学的土壤生物地球化学家和农业炭会议的组织者之一约翰内斯·莱曼评论道。
还有其他好处：增加生物油的产量可以减少一个国家对外国石油的依赖。在热带地区，提高土壤生产力可以增加每年的生长季节，这有助于缓解砍伐生物多样性热点地区的压力。农作物的新市场（实际上将成为燃料来源）可以促进全球农村经济，正如对乙醇的需求推高了玉米价格一样。
爱荷华州立大学生物可再生项目办公室主任罗伯特·布朗的一项计算显示，如果美国采用像欧盟已经实施的二氧化碳排放总量管制与交易计划，中西部地区的农民可以通过利用玉米秸秆（收获后剩下的叶子、茎和玉米芯）为热解提供燃料，几乎可以将收入翻一番。
木炭的使用还有望对抗海洋死区，例如由富含氮和磷的农业径流造成的墨西哥湾死区。木炭通过帮助土壤保持养分来减少对人造肥料的需求。此外，它可以用同样会污染海洋的粪便和污水制成。
亚马逊起源
农业炭并非最近的发明。相反，它是现代人试图重现terra preta，或覆盖巴西亚马逊某些地区的黑土。这些土壤是由前哥伦布时期的印第安人在数千年里创造的，他们用家庭和农业垃圾的烧焦残骸覆盖他们的田地。这种做法将土壤的碳含量从微不足道的0.5%提高到9%。
“这实际上是刀耕火烧加木炭农业，”布朗指出，它与现代的刀耕火烧农业形成对比。“生物质不是被烧成细灰，而是留下木炭，就像篝火之后一样。”除了保留养分外，多孔木炭还有助于微生物定殖和构建土壤。众所周知，木炭在很长一段时间内保持稳定，而雨季和旱季交替则更能保存它。“你基本上是在晒牛排，”佐治亚州雅典可再生能源开发公司Eprida的总裁丹尼·戴解释说。“所以你会得到牛肉干，它能保存好几年。” 即使在今天，亚马逊的黑土仍然非常肥沃，农民仍在耕种它们。
“我们正在研究在现代热解反应器中生产这些木炭，”布朗指出，他从美国农业部（USDA）获得了180万美元的拨款，用于尝试使用玉米秸秆重新制作terra preta。他计划在今年春天产生足够的木炭，以便今年进行田间试验。据他计算，每平方英里的玉米农场使用这种“纤维到肥料”热解工艺可以抵消330辆汽车的排放量。
但它可行吗？
与所有新技术一样，关于农业炭的最终效用的许多问题尚未得到解答。“到目前为止，农业炭不是统一的产品，”美国农业部退休土壤科学家约翰·金布尔解释说。“而且农民没有简单的方法使用现有设备来施用它。他们还需要知道有足够大的材料来源。农民和所有人一样，都是受利润驱动的，他们需要被证明它会改善他们的利润。”
使关于农业炭成本的辩论复杂化的是，关于该主题的数据匮乏。“没有人确定应该使用哪些类型的生物质作为原材料，”金布尔指出，“或者确切地说哪些生产方法最有效，因此计算成本实际上是一种猜测。”
此外，科学家们发现很难复制原始的terra preta土壤。“terra preta的秘密不仅在于施用木炭和鸡粪——肯定还有其他东西，”德国拜罗伊特大学的土壤科学家布鲁诺·格拉泽说。在亚马逊进行的田间试验中，使用木炭与堆肥或鸡粪，发现在第三或第四次收获后，作物产量会下降。“如果你使用terra preta，你会年复一年地或多或少地持续保持产量，”他说。
“我对只添加纯碳源持怀疑态度，”北卡罗来纳州立大学农业与生命科学学院土壤科学系的荣誉退休教授斯坦利·布奥尔说，他花了35年的时间研究亚马逊土壤。“它会是黑色的，看起来不错，”但它是否会包含足够的植物生长所必需的无机离子，例如磷和氮？
木炭、土壤和微生物之间发生的许多相互作用，会随着时间的推移而发展，并赋予土壤丰富性和稳定性，这些仍然知之甚少。格拉泽认为，使农业炭像terra preta一样发挥作用的关键在于原始亚马逊黑土的生物行为——他将这种差异归因于它们的年龄。“你需要50年或100年的时间才能在稳定的木炭和成分之间获得类似的组合，”他警告说。
“我认为[对terra preta生物行为的研究]将是新的前沿，”莱曼反驳道。如果他是对的，并且科学家们可以完善现代农业炭的配方，那么它的粉丝们就不需要理查德·布兰森的2500万美元来启动他们的倡议——全球每年对肥料的需求超过1.5亿吨。
可可·巴兰坦和克里斯托弗·米姆斯补充报道