De réir mar a chuaigh an talmhaíocht chun cinn, tá géarghá fós le bealaí neamh-millteach chun “féachaint” isteach san ithir. Roinn Fuinnimh na SA An Ghníomhaireacht um Fhuinneamh Ardthionscadail Taighde (ARPA-E) tar éis $4.6 milliún a dhámhachtain do Lawrence Berkeley Laboratory (Berkeley Lab) le haghaidh dhá thionscadal chun aghaidh a thabhairt ar an mbearna seo, rud a thugann faisnéis thábhachtach d’fheirmeoirí chun táirgeacht na mbarr a mhéadú agus stóráil carbóin san ithir a chur chun cinn ag an am céanna.
Tá sé mar aidhm ag tionscadal amháin sruth leictreach a úsáid chun íomhá a dhéanamh den fhréamhchóras, rud a luathóidh pórú barra le fréamhacha atá in oiriúint do choinníollacha sonracha (cosúil le triomach). Forbróidh an tionscadal eile teicníocht íomháithe nua bunaithe ar scaipeadh neodrón chun dáileadh carbóin agus eilimintí eile san ithir a thomhas.
Fuair Berkeley Lab na dámhachtainí iomaíocha seo ó ARPA-E's Breathnuithe Rhizosphere Clár um Leithlisiú Talún a bharrfheabhsú (ROOTS)., a fhéachann le barra a fhorbairt a thógann carbón as an atmaisféar agus a stórálann san ithir - rud a chumasaíonn méadú 50 faoin gcéad ar dhoimhneacht agus ar charnadh carbóin agus astuithe ocsaíde nítriúla a laghdú 50 faoin gcéad agus táirgiúlacht uisce a mhéadú 25 faoin gcéad.
Is feiniméan domhanda iad easnaimh charbóin ithreach mar gheall ar na blianta fada de thalmhaíocht thionsclaíoch. Tá an cumas ag ithreacha méideanna suntasacha carbóin a stóráil, ag laghdú tiúchan dé-ocsaíd charbóin san atmaisféar agus ag cur le torthúlacht na hithreach agus coinneáil uisce.
EEG le haghaidh plandaí
Is é an geoifisiceach Berkeley Lab, Yuxin Wu, atá i Roinn na nEolaíochtaí Aeráide agus Éiceachórais, atá i gceannas ar fhorbairt na teicneolaíochta um Íomháú Tomagrafaíochta Rhizosphere Leictreach (TERI), ar bhronn ARPA-E $2.3 milliún uirthi. “Is féidir leat smaoineamh air mar íomháú inchinne, nó EEG, áit ar féidir le leictreoidí atá ceangailte le do cheann patrúin tonnta inchinn a thaifeadadh,” a dúirt Wu. “Beidh an teicneolaíocht nua cosúil le EEG do phlandaí.”
Trí shruth leictreach beag a sheoladh isteach sa gas, a thaistealaíonn ansin ar fud an fhréamhchórais, ciallóidh TERI freagairt leictreach na fréamhacha agus na hithreach agus cuirfidh sé faisnéis ar fáil maidir le mais fhréamh, achar dromchla, doimhneacht agus dáileadh san ithir, mar aon le sonraí ar uigeacht ithreach agus cion taise agus conas a athraíonn na hathróga seo le himeacht ama.
I gcodarsnacht leis sin, níl mórán níos mó i gceist leis an gcur chuige coitianta maidir le staidéar a dhéanamh ar airíonna fréamhacha, a théann ag an monaicéir “sluasómaíocht,” ná sluasaid agus buicéad uisce roimh anailís fréamhacha sa saotharlann. “Is modh an-dian ar shaothar é agus tréchur íseal chun fréamhacha a thréithriú,” a dúirt Wu. “Agus tar éis duit an fhréamh a thochailt, tá tú críochnaithe. Ní féidir leat breathnú ar athruithe le himeacht ama.”
Tá Wu tosaithe ar thástáil tosaigh sa tsaotharlann. Níos déanaí déanfaidh sé tástáil allamuigh le barra cruithneachta i gcomhar le Fondúireacht Samuel Roberts Noble. Bunaithe san Aird Mhór, Oklahoma, is é an Fondúireacht Noble an institiúid taighde talmhaíochta neamhspleách is mó sna SA le níos mó ná 13,500 acra de thalamh feirme i mbun taighde chun cur ar chumas feirmeoirí agus feirmeoirí táirgiúlacht réigiúnach agus maoirseacht talún a mhéadú.
Tá Wu agus a fhoireann i gcomhpháirtíocht freisin le Subsurface Insights, gnó beag a dhíríonn ar fhorbairt bogearraí le haghaidh feidhmeanna geoifisiceacha.
Is é sprioc an tionscadail teicneolaíocht feinitíopála fréimhe den chéad ghlúin eile a fhorbairt a bheidh comhtháite le samhaltú éiceachórais chun pórú saothróga fréamhacha-dhírithe le tréithe áirithe a luathú; mar shampla, athléimneacht aeráide níos fearr agus caoinfhulaingt níos fearr do choinníollacha uisce íseal agus leasacháin íseal. I ndeireadh na dála, d'fhéadfadh an uirlis cabhrú le táirgeacht a mhéadú agus ionchur carbóin san ithir a mhéadú.
Ó neodrón go gáma-ghathanna go braite carbóin
Sa dara tionscadal, ar bronnadh $2.3 milliún air freisin, rinne fisiceoirí Berkeley Lab faoi cheannas Arun Persaud de chuid an Fhorais. Rannóg Teicneolaíochta Luasaire & Fisic Fheidhmeach (ATAP). tógfaidh sé ionstraim chun anailís a dhéanamh ar cheimic na hithreach, gan cur isteach uirthi, trí neodrón a scaipeadh neamhleaisteach. “Seolfaidh an gineadóir neodrón isteach san ithir,” a dúirt Persaud. “Is féidir le gach neodrón imoibriú le hadaimh san ithir agus gáma-gha a ghiniúint, ar féidir linn a bhrath os cionn na talún le brathadóir gáma. Ansin déanaimid fuinneamh an gháma a thomhas, agus uaidh sin is féidir leat a insint cén cineál adaimh é; carbón nó iarann nó alúmanam, mar shampla.”
Úsáidtear teicneolaíocht chomhchosúil faoi láthair in iarratais slándála homeland, mar shampla pléascáin agus ábhair eile i lasta a bhrath, agus is réimse taighde fadtréimhseach é ag Berkeley Lab.
“Beidh an teicneolaíocht seo in ann ní amháin a thomhas cé mhéad carbóin atá san ithir ach freisin é sin a dhéanamh le taifeach spásúil de cúpla ceintiméadar,” a dúirt Wim Leemans, stiúrthóir ATAP.
Dúirt ersaud, murab ionann agus teicneolaíochtaí reatha chun anailís a dhéanamh ar airíonna ithreach, gur féidir an teicníocht seo a úsáid sa réimse agus is féidir athruithe thar spás agus am a thomhas gan cur isteach ar an ithir. Is éard atá i gceist le modhanna caighdeánacha anois croíthe ithreach a dhruileáil agus anailísí ceimiceacha a dhéanamh orthu ar ais sa saotharlann, rud nach gceadaíonn an ithir chéanna a thomhas arís agus nach bhfuil praiticiúil thar limistéir mhóra.
In éineacht le fisiceoir ATAP Bernhard Ludewigt, oibreoidh Persaud le Adelphi Technology Inc. chun an gineadóir neodrón a fhorbairt. D’fhéadfadh an córas a bheadh mar thoradh air a bheith i bhfoirm uirlis shoghluaiste ar deireadh lena nglactar tomhais in situ i bpáirc an fheirmeora.
- Julie Chao, Ollscoil California
Foinse: Ollscoil California