ترسیب کربن (به انگلیسی: Carbon sequestration) به روند ذخیره کربن موجود در هوا در خاک و گیاهان گفته می‌شود. این روند با ذخیرهٔ کربن از هوا باعث می‌شود که از میزان گازِ گلخانه‌ای کربن دی‌اکسید کاسته شده و به بهبود کیفیت هوا کمک کند. ترسیبِ کربن به معنای رسوب دادن و تخلیه کربن موجود در جو (آتمسفر) است. به عبارت دیگر به جذب دی‌اکسیدکربن اضافی موجود در جو که توسط بخش هوایی و زمینی گیاهان (ریشه)، بقایای گیاهان و جلبک‌ها انجام می‌شود که در کاهش آثارِ بدِ پدیده گرمایش جهانی نقش دارد. دو نوع اصلی ترسیب کربن وجود دارد: زمین‌شناسی و بیولوژیک (که ترسیب زیستی نیز نامیده می‌شود).
دی‌اکسید کربن (CO2) به‌طور طبیعی از طریق فرآیندهای بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی از جو جذب می‌شود.این تغییرات را می‌توان از طریق تغییر در کاربری زمین و شیوه‌های کشاورزی، مانند تبدیل زمین‌های زراعی به زمین‌هایی برای گیاهان غیر زراعی سریع الرشد تسریع کرد.فرآیندهای مصنوعی برای ایجاد اثرات مشابه، از جمله جذب مصنوعی و جداسازی CO2 تولید شده صنعتی در مقیاس بزرگ، با استفاده از آبخوان‌های زیرسطحی شور یا میدان‌های نفتی پیر ابداع شده‌اند. دیگر فناوری‌هایی که با ترسیب کربن کار می‌کنند عبارتند از: انرژی زیستی با جذب و ذخیره کربن (BECCS)، بیوچار، هوازدگی تقویت شده، جذب و ترسیب کربن مستقیم هوا (DACCS).
جنگل‌ها، جنگل کتانجک و دیگر شکل‌های حیات گیاهی هنگام رشد، دی‌اکسید کربن را از هوا جذب می‌کنند و آن را به زیست توده متصل می‌کنند. با این حال، این ذخایر بیولوژیکی به عنوان مخزن کربن فرار در نظر گرفته می‌شوند، زیرا نمی‌توان در درازمدت آن را تضمین کرد. برای مثال، رویدادهای طبیعی، مانند آتش‌سوزی‌ها یا بیماری‌ها، فشارهای اقتصادی و تغییر اولویت‌های سیاسی می‌توانند سبب انتشار مجدد کربن ترسیب شده در جو شوند.دی‌اکسید کربنی که از اتمسفر خارج شده‌است نیز می‌تواند با تزریق آن به سطح زیرین یا به شکل نمک‌های کربناته نامحلول (جنس مواد معدنی) در پوسته زمین ذخیره شود. این روش‌ها غیرفرار در نظر گرفته می‌شوند، زیرا کربن را از اتمسفر حذف می‌کنند و آن را به‌طور نامحدود و احتمالاً برای مدت قابل توجهی (هزاران تا میلیون‌ها سال) ترسیب می‌کنند. برای تقویت فرآیندهای ترسیب کربن در اقیانوس‌ها، فناوری‌های زیر پیشنهاد شده‌اند، اما هیچ‌کدام تاکنون به کاربرد در مقیاس بزرگ دست نیافته‌اند: پرورش جلبک دریایی، بارورسازی اقیانوس‌ها، ذخیره‌سازی بازالت، کانی‌سازی و رسوبات اعماق دریا، افزودن باز برای خنثی‌سازی اسیدها. در همین حال ایده تزریق مستقیم دی‌اکسید کربن در اعماق دریا کنار گذاشته شده‌است.
نقش‌ها
در طبیعت
ترسیب کربن بخشی از چرخه کربن طبیعی است که توسط آن کربن بین بیوسفر، پدوسفر، ژئوسفر، هیدروسفر و جو زمین مبادله می‌شود.
دی‌اکسید کربن به‌طور طبیعی از طریق فرآیندهای بیولوژیکی، شیمیایی یا فیزیکی از جو جذب می‌شود.
در کاهش تغییرات آب و هوایی
ترسیب کربن - زمانی که به عنوان یک مخزن کربن عمل می‌کند - به کاهش تغییرات آب و هوایی و در نتیجه کاهش تأثیرات گرم شدن زمین کمک می‌کند. همچنین این به کاهش انباشت گازهای گلخانه ای که با سوزاندن سوخت‌های فسیلی و تولید دام‌های صنعتی آزاد شده‌اند، در اتمسفر و دریا کمک می‌کند.
ترسیب کربن، زمانی که برای کاهش تغییرات آب و هوایی اعمال می‌شود، می‌تواند بر اساس افزایش ترسیب کربن طبیعی یا با استفاده از فرآیندهای ترسیب کربن مصنوعی باشد. در رویکردهای جذب و ذخیره کربن، به بخش «ذخیره‌سازی» توجه می‌شود. در اینجااز فن‌آوری‌های ذخیره‌سازی کربن مصنوعی، مانند ذخیره‌سازی گازی در سازه‌های زمین‌شناسی عمیق، یا ذخیره‌سازی جامد با واکنش CO2 با اکسیدهای فلزی برای تولید کربنات‌های پایدار استفاده می‌شوند. برای اینکه کربن به‌طور مصنوعی ترسیب شود (یعنی بدون استفاده از فرآیندهای طبیعی چرخه کربن)، ابتدا باید جذب شود، یا با استفاده از یک کاربرد ماندگار (مانند ساخت و ساز) باید به‌طور قابل توجهی انتشار مجدد مواد غنی از کربن را به اتمسفر (با احتراق، پوسیدگی و غیره) به تأخیر انداخت یا از آن جلوگیری کرد. از یک ماده غنی از کربن موجود، با استفاده از یک کاربرد پایدار (مانند ساخت و ساز) به تأخیر افتاد یا جلوگیری کرد. پس از آن می‌توان آن را به صورت غیرفعال ذخیره کرد یا در طول زمان به روش‌های مختلف به‌طور مولد مورد استفاده قرار داد. به عنوان مثال، پس از برداشت، چوب (به عنوان یک ماده غنی از کربن) می‌تواند بلافاصله سوزانده شود یا به عنوان سوخت عمل کند و کربن آن را به اتمسفر بازگرداند، یا می‌تواند در ساخت و ساز یا طیف وسیعی از محصولات بادوام دیگر گنجانده شود، بنابراین کربن آن در طول سال‌ها یا حتی قرن‌ها ترسیب می‌شود.
فرآیندهای بیولوژیکی بر روی زمین
ترسیب کربن بیولوژیکی (که ترسیب زیستی نیز نامیده می‌شود) جذب و ذخیره دی‌اکسید کربن گاز گلخانه ای اتمسفر توسط فرآیندهای بیولوژیکی است. این شکل از ترسیب کربن از طریق افزایش نرخ فتوسنتز از طریق شیوه‌های استفاده از زمین مانند احیای جنگل و مدیریت پایدار جنگل رخ می‌دهد. طبق گزارش ششمین ارزیابی هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم، تغییرات مربوط به کارکرد زمین، جذب طبیعی کربن را افزایش می‌دهد. این تغییرات علاوه بر روش‌های ترسیب کربن در کشاورزی، هر ساله حفاظت، مدیریت و احیای اکوسیستم‌هایی مانند جنگل‌ها، مراتع، تالاب‌ها و علفزارها نیز در بر می‌گیرد. روش‌ها و شیوه‌هایی برای افزایش ترسیب کربن خاک در هر دو بخش کشاورزی و جنگلداری وجود دارد.
جنگل ها
از نظر حفظ کربن در زمین‌های جنگلی، بهتر است از جنگل‌زدایی اجتناب شود تا اینکه درختان قطع شوند و متعاقباً دوباره کاشته شوند، زیرا جنگل‌زدایی منجر به اثرات جبران‌ناپذیری شامل از دست دادن تنوع زیستی و تخریب خاک می‌شود. علاوه بر این، اثرات مثبت جنگل‌کاری یا احیای جنگل‌ها در مقایسه با دست نخورده نگه داشتن جنگل‌های موجود در آینده دورتری نمایان خواهد شد، و خیلی بیشتر طول می کشد - چندین دهه - تا مناطق جنگلی به همان سطوح جذب کربن که در جنگل های استوایی بالغ وجود دارد بازگردند.
تلفات ناخالص جهانی درختان تقریباً 15 میلیارد تخمین زده می شود و تعداد جهانی درختان از آغاز تمدن بشری حدود 46 درصد کاهش یافته است. چهار راه اصلی وجود دارد که از طریق آن احیای جنگل و کاهش جنگل‌زدایی می‌تواند جذب کربن را افزایش دهد. ابتدا با افزایش حجم جنگل های موجود. دوم، با افزایش تراکم کربن جنگل های موجود در مقیاس توده و محیط. سوم، با گسترش استفاده از محصولات جنگلی که به طور پایدار جایگزین انتشار سوخت های فسیلی می شود. چهارم، با کاهش انتشار کربن ناشی از جنگل زدایی و تخریب.
جنگل کاری (Afforestation) استقرار جنگل در منطقه ای است که قبلاً پوشش درختی وجود نداشته است. جنگل سازی (Proforestation) رشد یک جنگل موجود دست نخورده به پتانسیل کامل اکولوژیکی آن است.احیای جنگل (Reforestation) کاشت مجدد درختان در حاشیه زمین های زراعی و مرتع ها برای انتقال کربن از CO
2 اتمسفر به زیست توده است. برای موفقیت این فرآیند ترسیب کربن، کربن نباید در اثر سوختن یا پوسیدگی هنگام مرگ درختان به اتمسفر بازگردد. برای این منظور، زمین های اختصاص داده شده به درختان نباید به کاربری های دیگر تبدیل شود. از طرف دیگر، چوب از آنها نیز باید به عنوان مثال، از طریق بیوچار، استخراج انرژی از زیست توده، دفن بقایا یا «ذخیره» آن با استفاده در ساخت و ساز ترسیب شود. با این حال، احیای جنگل با درختان با عمر طولانی (بیش از 100 سال) برای دوره‌های قابل توجهی کربن را ترسیب کرده و به تدریج آزاد می‌شود و تأثیرات آب و هوایی کربن را در قرن بیست و یکم به حداقل می‌رساند. زمین فضای کافی برای کاشت 1.2 تریلیون درخت دیگر را دارد. کاشت و حفاظت از آنها می تواند حدود 10 سال انتشار CO2 را جبران کند و 205 میلیارد تن کربن را جذب کند. احیای همه جنگل‌های تخریب‌شده در سراسر جهان در مجموع حدود 205 میلیارد تن کربن را جذب می‌کند که حدود دو سوم کل انتشار کربن است.
در طول یک دوره 30 ساله تا سال 2050، اگر تمام ساخت و سازهای جدید در سطح جهان تا 90٪ محصولات چوبی استفاده کنند، تا حد زیادی از طریق استفاده از چوب در ساخت و ساز می توان 700 میلیون تن کربن در سال را جذب کرد. بنابراین تا سال 2019 تقریباً 2٪ از انتشار کربن سالانه را خنثی می کند. این علاوه بر حذف انتشار کربن از طریق جابجا کردن مواد ساختمانی مانند فولاد یا بتن است که تولید آنها نیز با انتشار کربن زیادی همراه است.
تالاب ها
احیای تالاب شامل احیای عملکردهای طبیعی بیولوژیکی، زمین شناسی و شیمیایی تالاب از طریق بازسازی یا احیا است که به عنوان یک استراتژی بالقوه کاهش تغییرات آب و هوایی پیشنهاد شده است. خاک تالاب، به ویژه در تالاب های ساحلی مانند حرا، علف های دریایی، و شوره زارها، یک مخزن کربن مهم است. 20 تا 30 درصد از کربن خاک جهان در تالاب ها یافت می شود، در حالی که تنها 5 تا 8 درصد از زمین های جهان از تالاب ها تشکیل شده است. مطالعات نشان داده‌اند که تالاب‌های احیا شده می‌توانند به مخازن CO2 مولد تبدیل شوند. گذشته از مزایای اقلیمی، احیا و حفاظت از تالاب می تواند به حفظ تنوع زیستی، بهبود کیفیت آب و کمک به کنترل سیل کمک کند.
همانند جنگل‌ها، برای موفقیت در فرآیند ترسیب کربن، تالاب باید دست نخورده باقی بماند. اگر به نحوی مختل شود، کربن ذخیره شده در گیاهان و رسوبات دوباره به جو آزاد می شود و اکوسیستم دیگر به عنوان یک مخزن کربن عمل نمی کند. علاوه بر این، برخی از تالاب‌ها می‌توانند گازهای گلخانه‌ای غیر CO2 مانند متان و اکسید نیتروژن آزاد کنند که می‌تواند مزایای بالقوه آب و هوایی را خنثی کند. اندازه‌گیری مقدار کربنی که از طریق کربن آبی توسط تالاب‌ها ترسیب می‌شود نیز می‌تواند دشوار باشد.
تالاب زمانی ایجاد می‌شود که آب به خاکی با پوشش گیاهی سرریز می‌شود و باعث می‌شود گیاهان با اکوسیستم غرقاب سازگار شوند. تالاب ها می توانند در سه منطقه مختلف ایجاد شوند. تالاب های دریایی در نواحی ساحلی کم عمق یافت می شوند، تالاب های جزر و مدی نیز ساحلی هستند اما دورتر در داخل خشکی یافت می شوند و تالاب های غیر جزر و مدی در داخل خشکی یافت می شوند و هیچ تاثیری از جزر و مد ندارند.
تغییرات اقلیمی می تواند ذخیره سازی کربن خاک را تغییر دهد و آن را از یک مخزن به یک منبع تغییر دهد. با افزایش دما، افزایش گازهای گلخانه‌ای از تالاب‌ها به‌ویژه مکان‌هایی با خاک منجمد همراه می‌شود. هنگامی که این خاک منجمد ذوب می شود، اکسیژن و آب موجود در خاک را افزایش می دهد.Save translation به همین دلیل، باکتری‌های موجود در خاک، مقادیر زیادی دی اکسید کربن و متان ایجاد می‌کنند تا در جو آزاد شود.
ارتباط بین تغییرات اقلیمی و تالاب ها هنوز به طور کامل شناخته نشده است. همچنین مشخص نیست که تالاب های احیا شده چگونه کربن را مدیریت می کنند در حالی که هنوز منبع تولید کننده متان هستند. با این حال، حفظ این مناطق به جلوگیری از انتشار بیشتر کربن در جو کمک می کند.
کشاورزی
در مقایسه با پوشش گیاهی طبیعی، خاک های زراعی از کربن آلی خاک تهی می شوند. هنگامی که یک خاک از زمین طبیعی یا زمین نیمه طبیعی مانند جنگل ها، جنگل ها، مراتع، استپ ها و ساوانا به زمین کشاورزی تبدیل می شود، محتوای کربن آلی در خاک حدود 30 تا 40٪ کاهش می یابد. این کاهش به دلیل حذف مواد گیاهی حاوی کربن در زمان برداشت محصول است. هنگامی که کاربری زمین تغییر می کند، کربن موجود در خاک یا افزایش یا کاهش می یابد، این تغییر تا زمانی که خاک به تعادل جدیدی برسد ادامه می یابد. انحراف از این تعادل نیز می تواند تحت تأثیر اقلیم های متنوع باشد. با افزایش ورودی کربن می توان با کاهش کربن آلی خاک مقابله کرد. این عمل را می توان با چندین استراتژی انجام داد، به عنوان مثال، بقایای گیاهی پس از برداشت را در مزرعه بگذارید، از کود دامی استفاده کنید یا محصولات چند ساله را در تناوب زراعی قرار دهید. گیاه چند ساله بخش زیست توده زیر زمینی (ریشه) بیشتری دارد، که باعث افزایش کربن آلی خاک می شود. گیاهان چند ساله نیاز به خاک ورزی را کاهش می‌دهند و در نتیجه به کاهش فرسایش خاک کمک می‌کنند و ممکن است به افزایش مواد آلی خاک کمک کنند. در سطح جهان تخمین زده می شود که خاک ها حاوی بیش از 8.5 گیگاتن کربن آلی هستند که حدود ده برابر بیشتر از مقدار موجود در جو و بسیار بیشتر از پوشش گیاهی است. محققان دریافته اند که افزایش دما می تواند منجر به رونق جمعیت میکروب های خاک شود و کربن ذخیره شده را به دی اکسید کربن تبدیل کند. در مطالعات آزمایشگاهی گرم کردن خاک، خاک‌های غنی از قارچ نسبت به سایر خاک‌ها دی اکسید کربن کمتری آزاد می‌کنند.
اصلاح روش های کشاورزی یک راه حل شناخته‌شده برای ترسیب کربن است، زیرا خاک می‌تواند به عنوان یک مخزن کربن موثر برای جبران ۲۰ درصد از انتشار دی‌اکسید کربنی که در سال ۲۰۱۰ منتشر شد عمل کند. احیای کشاورزی ارگانیک و کرم‌های خاکی ممکن است به طور کامل CO2 اضافی تا 4 گیگاتن در سال را جبران کند و مقادیر مازاد در اتمسفر را کاهش دهد.
روش های کاهش انتشار کربن در کشاورزی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: کاهش و/یا جابجایی انتشار و افزایش حذف کربن از جو. برخی از این کاهش ها شامل افزایش کارایی عملیات مزرعه (به عنوان مثال تجهیزات کم مصرف تر) است در حالی که برخی شامل وقفه در چرخه کربن طبیعی است. همچنین، برخی از تکنیک‌های مؤثر (مانند از بین بردن کلش از طریق سوزاندن) می‌توانند بر سایر نگرانی‌های زیست‌محیطی تأثیر منفی بگذارند (افزایش استفاده از علف‌کش برای کنترل علف‌های هرز که با سوزاندن از بین نمی‌روند).
بیوچار
بیوچار زغال چوب است که توسط آذرکافت ضایعات زیست توده ایجاد می‌شود. مواد حاصل به محل دفن زباله اضافه می شود یا به عنوان بهبود دهنده خاک برای ایجاد خاک سیاه استفاده می شود. افزودن بیوچار یک استراتژی جدید برای افزایش ذخیره کربن خاک در درازمدت و کاهش گرمایش جهانی با جبران کربن اتمسفر (تا 9.5 گیگاتن کربن در سال) است. در خاک، کربن بیوچار برای اکسیداسیون به CO2 و در نتیجه انتشار در اتمسفر در دسترس نیست. با این حال، نگرانی‌هایی در مورد تسریع انتشار کربن موجود در خاک توسط بیوچار مطرح شده است.
