Le choix de la nature : le dilemme du stockage de carbone dans le sol

Smectite Clay

Des chercheurs ont identifié les principaux facteurs qui déterminent si le sol retient le carbone ou le libère sous forme de CO2, mettant en lumière le rôle des interactions moléculaires et de la chimie du sol, potentiellement aidant les efforts de lutte contre le changement climatique. L’argile smectite (illustrée ici) contient des minéraux d’argile connus pour séquestrer du carbone dans les sols naturels. Crédit : Francesco Ungaro

Des recherches récentes révèlent le mécanisme par lequel le sol capture le carbone atmosphérique provenant des plantes.

Lorsque les molécules de carbone des plantes pénètrent dans le sol, elles rencontrent un choix décisif.

Soit le carbone est piégé dans le sol pendant des jours, voire des années, où il est efficacement séquestré – ne pénétrant pas immédiatement dans l’atmosphère. Soit il nourrit les microbes, qui respirent alors du dioxyde de carbone (CO2) dans l’environnement en constante augmentation de température.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université Northwestern ont déterminé les facteurs qui pourraient faire pencher la matière organique d’origine végétale dans un sens ou dans l’autre.

En combinant des expériences en laboratoire et une modélisation moléculaire, les chercheurs ont examiné les interactions entre les biomolécules organiques de carbone et un type de minéraux argileux connus pour piéger la matière organique dans le sol. Ils ont constaté que les charges électrostatiques, les caractéristiques structurelles des molécules de carbone, les éléments nutritifs métalliques environnants dans le sol et la compétition entre les molécules jouent tous un rôle majeur dans la capacité (ou l’incapacité) du sol à piéger le carbone.

Les nouvelles découvertes pourraient aider les chercheurs à prédire quelles chimies du sol sont les plus favorables à la capture du carbone – ouvrant potentiellement la voie à des solutions basées sur le sol pour ralentir le changement climatique d’origine humaine.

La recherche a récemment été publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.

« La quantité de carbone organique stockée dans le sol est dix fois celle du carbone dans l’atmosphère », a déclaré Ludmilla Aristilde, de l’Université Northwestern, auteure principale de l’étude. « Si ce réservoir énorme est perturbé, cela aurait des répercussions substantielles. De nombreux efforts sont déployés pour maintenir le carbone piégé et l’empêcher d’entrer dans l’atmosphère. Si nous voulons y parvenir, alors nous devons d’abord comprendre les mécanismes en jeu. »

Experte dans la dynamique des particules organiques dans les processus environnementaux, Aristilde est professeure associée en génie civil et environnemental à l’École de génie McCormick de l’Université Northwestern. Jiaxing Wang, doctorant au laboratoire d’Aristilde, est le premier auteur de l’article. Rebecca Wilson, étudiante de premier cycle à Northwestern, est la deuxième auteure de l’article.

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