Biokull

Den biokull er en endring av den jord som resulterer fra pyrolyse av biomasse . Den brukes i landbruket for å øke jordens kvalitet, og dermed deres produktivitet. Mange studier har også understreket interessen for biokull i kampen mot global oppvarming . Faktisk, når det er produsert av fornybar biomasse, kan det oppveie drivhusgasser ved å lagre i jordsmonnet, i sin stabile metallisk form, er det karbon fra CO 2. av atmosfæren.

Biokull skiller seg fra kull ved bruk (som gjødsel snarere enn som drivstoff) og derfor ved miljøpåvirkning (det fungerer som en karbonvask i stedet for å frigjøre CO 2 i atmosfæren under forbrenning).

Etymologi

Ordet biochar er en engelsk neologisme , sammensatt av prefikset bio- ("organisk") og ordet char , som betegner den faste delen som følge av pyrolysen av et fast drivstoff. Det må oversettes som: trekull for landbruksbruk . Et mindre vanlig, men mindre tvetydig navn er agrichar . Tanken er at det er et kull som brukes til å forbedre eller gjenopprette jord, enten det kommer fra tre eller fra uutnyttede planterester.

Begrepet biochar , noen ganger brukt som ekvivalent med biochar , er feil. Faktisk har nesten alle kull , inkludert fossile, en biologisk opprinnelse. I tillegg refererer biokull heller til kull, et enkelt drivstoff.

Historie

Ved slutten av den XX th  århundre, jord forskere , arkeologer og økologer studert en spesiell jordtype, meget mørk og rik, som finnes i Amazon og nevnte Amazonian mørk jord eller jord preta Indio .

De oppdaget at denne jorda ikke var naturlig, men bearbeidet av mennesker mellom -800 og 500 - det er derfor den noen ganger blir referert til som antrosol . De Amerindians av pre- Columbian era ville faktisk ha brukt (bevisst eller ikke, er spørsmålet fortsatt diskutert) til berikelse av jordsmonnet i trekull forbedre dens stabilitet og dens fruktbarhet. Ulike forfattere har vist at innlemmelse av kull i sterkt erodert eller erodert tropisk jord forbedrer deres fysiske, kjemiske og biologiske egenskaper betydelig.

Molekylær analyse av kullrester i jorda antyder at mens en del av karbonet kom fra treet som ble brent under rydding, kom en annen del, betydelig bedre representert i dybden, fra ufullstendig forbrenning av jordbruksavfall eller tre i peisene.

Da de ble oppdaget av europeiske bosettere, ble disse jordene kalt terra preta de índio .

De siste årene har biokull blitt brukt igjen for å forbedre jordbruksjord i forskjellige tropiske land. Moderne teknikker gjør det mulig å produsere dette kullet ved hjelp av en eller annen form for pyrolyse , og oppvarme biomassen til relativt høy temperatur i fravær av oksygen i spesielle ovner.

Viktigste bruksområder

Fordeler for jord

Nyere vitenskapelige eksperimenter antyder at biokull (spesielt hvis det er forbundet med tilsetning av organisk materiale) kan bidra til å gjenopprette mange typer tropiske jordarter, til og med veldig sure og veldig forvitrede. Det kunne dermed spille en rolle i restaureringen av tropiske skoger, men også en agronomisk rolle. I stedet for en endring (fordi den er svært næringsrik), vil biokull oppføre seg som en (om) strukturator av jorden og kanskje som en katalysator , via virkningsmekanismer som fortsatt er dårlig forstått. Hastigheten av organisk materiale spiller en viktig rolle i jordens stabilitet og fruktbarhet , spesielt for de som er sterkt utsatt for tropiske regner. Det ser for eksempel ut til å kunne forbedre kornavlinger, spesielt andre avlinger .

I nærheten av Manaus ( Brasil ) testet forskere nylig kombinert påføring av organisk gjødsel og kull, i forskjellige proporsjoner, på tomter av sure og veldig forvitret jord, og sammenlignet dem med kontrolltomter. Kullet som ble anvendt ble fremstilt fra trær i en lokal sekundær skog, og deretter knuses til fragmenter med 2  mm maksimum, innlemmet i jordsmonnet i en mengde på 11 tonn pr hektar (dvs. en dose på 1,1  kg av biokull per m 2 ), som tilsvarer til forventet hastighet etter dyrking av skråstrek og brenning i en gjennomsnittlig sekundær skog som vokser på ferralittjord i det sentrale Amazonia. Femten kombinasjoner av kjemikalier ble testet, hver gir en lik mengde av karbon (C), men med forskjellige andeler av fjærfe gjødsel , kompost , trekull eller skog kull . Disse jordene gjennomgikk deretter fire sykluser av ris ( Oryza sativa L.) og sorghum ( Sorghum bicolor L.). Erfaringene har vist at næringsstammer i rhizosfæren (rotsonen) kan økes kraftig , samtidig som utvasking av næringsstoffer fra jorden reduseres og landbruksproduktiviteten økes.

Kull øker derfor jordens fruktbarhet godt , spesielt hvis en annen kilde til næringsstoffer tilsettes, men ved en mekanisme som fortsatt er dårlig forstått. Forfatterne antar at det hjelper bedre å fikse næringsstoffer tilsatt andre steder, ved å forhindre at de blir utvasket (og derfor tapt) i jord som er utsatt for betydelig nedbør og ellers fattig i leire .

Forfatterne konkluderer derfor med at en samlet tilførsel av organisk materiale og biokull kan produsere en jord som etterligner de gunstige egenskapene til terra preta .

Forklarende antakelser

Andre aspekter ( katalytisk eller synergistisk ) kan være involvert, som kan oppdateres av pågående forskning.

Samtidig biokullproduksjon

Flere typer håndverks- og industriproduksjon eksisterer sammen:

Biokull kan også lages av kullstøv og deretter agglomereres med ca. 20% leire .

Karbonbindingspotensial

Jordens jord (relikvierer naturlig jord + dyrket jord) inneholder i dag 3,3 ganger mer karbon enn atmosfæren, dvs. 4,5 ganger mer enn biomassen til terrestriske planter og dyr ikke inneholder jord, noe som gjør jord til en god spak for karbonlagring (se også 4p1000- initiativet ). Når naturlige økosystemer blir brøytet og dyrket, slippes det meste av karbonet som er fanget i disse jordene, ut i atmosfæren i form av CO 2 eller metan , to klimagasser , eller i vannet under. Karbonsyre . Millioner hektar naturlig jord, spesielt skog, dyrkes hvert år, spesielt for produksjon av biodrivstoff .

Biokull og terra preta den kan danne kan bidra til karbonbinding i vegeterte jordarter (dyrket eller skogkledd) i hundretusener av år.

Ikke bare kan biokull berike jord ved kraftig og bærekraftig å øke karboninnholdet (150  g C / kg jord sammenlignet med 20-30  g C / kg i de omkringliggende jordene), men jord som er beriket med biokull utvikles naturlig dypere; de er i gjennomsnitt mer enn dobbelt så dype som de omkringliggende jordene . Derfor kan det totale karbonet som er lagret i disse jordene være en størrelsesorden høyere enn tilstøtende jord.

Annen interesse i kampen mot klimagassutslipp

Spesifikk overflatemåling

Det er fortsatt vanskelig. I henhold til en nyere studie (2018), de tilgjengelige metoder for måling av overflatearealet (inkludert BET standard og den jod-metoden ) er ikke pålitelige, særlig for svært statisk biochars, meget fine biochars og de som inneholdt litt mer olje enn de øvrige . I tillegg fant forfatterne at dette spesifikke overflatearealet øker med varigheten av biochar i vann.

Helsemessige aspekter og fordeler

Når det gjelder den økotoksikologiske vurderingen, ser fordelene ut til å oppveie ulempene og har ennå ikke blitt avklart av forskning. Blant ulempene må vi nevne tjærene og karbonmonoksidet som produseres under produksjonen av kull, som er forurensende stoffer og er bevist giftige eller kreftfremkallende. Men det negative aspektet er å være balansert med det faktum at trekull bidrar til å avgifte vannet og i motsetning til gjødsel og skitt ikke komposteres , biokull utgjør en priori ingen problemer med å innføre bakterier patogener . Dette er spesielt fordelaktig for avlinger av ferske grønnsaker eller planter med rask vekst og som spises rå ( reddiker , gulrøtter , salater osv.) Som det er bedre å ikke komme i direkte kontakt med gjødsel for å begrense epidemier og zoonotisk risiko .

Grenser og forholdsregler

Bruk av biokull kan også utgjøre visse risikoer for vann, luft, jord, helse eller biologisk mangfold;

Det er derfor (innenfor grensene nevnt ovenfor) en lokal nyttig løsning og anbefalt av et økende antall forskere og agronomer (for eksempel for jordgjenopprettingsplaner ), men som også i visse tilfeller kan ha negative effekter., Muligens irreversibel på visse jordarter. naturlig fattig på næringsstoffer og av denne grunn rik på biologisk mangfold, spesielt miljøer som beskytter sjeldne endemiske arter. En av de mest umiddelbare og fordelaktige bruksområdene er å gjøre det mulig å bytte fra skrå- og brenne jordbruk til mer stillesittende jordbruk som forvalter og beskytter jorda (i forbindelse med roterende brakk på de mest skjøre jordene) for å stoppe eller redusere avskogingen. og landforringelse i samsvar med FNs og FAOs mål .

Merknader og referanser

  1. Lehmann J, Campos CV, Macedo JLV, German L (2004) Sekvensiell fraksjonering og kilder til P i Amazonas mørke jordarter. I: Glaser B, Woods WI (red) Amazonas mørke jordarter: utforskning i tid og rom. Springer Verlag, Berlin, s. 113–123
  2. Lima HN, Schaefer CER, Mello JWV, Gilkes RJ, Ker JC (2002) Pedogenese og pre-colombiansk arealbruk av "Terra Preta Anthrosols" ("Indian black earth") i det vestlige Amazonia. Geoderma 110: 1–17 [1]
  3. Zech W, Haumaier L, HempXing R (1990) økologiske aspekter av jord og organiske stoffer i tropiske land bruk. I: McCarthy P, Clapp C, Malcolm RL, Bloom PR (red.) Humiske stoffer i jord- og avlingsvitenskap: utvalgte målinger. American Society of Agronomy, Madison, s. 187–202
  4. Glaser B, Lehmann J, Zech W (2002) Forbedrer fysiske og kjemiske egenskaper av sterkt forvitret jord i tropene med kull: en gjennomgang. Jordens biologi og fruktbarhet 35: 219–230. [2]
  5. Solomon D, Lehmann J, Thies J, Schäfer T, Liang B, Kinyangi J, Neves E, Petersen J, Luizão F, Skjemstad J (2007) Molekylær signatur og kilder til biokjemisk recalcitrance av organisk C i Amazonas mørke jordarter. Geochimica og Cosmochimica Acta 71: 2285-2286. [3]
  6. Lehmann J (2007) En håndfull karbon. Natur 447: 143
  7. Laird DA (2008) Kullvisjonen: et vinn-vinn-vinn-scenario for samtidig produksjon av bioenergi, permanent binding av karbon, samtidig som jord- og vannkvaliteten forbedres. Agronomy Journal 100: 178-181. [5]
  8. (in) [PDF] Luke Beesley, Eduardo Moreno-Jimenez, Jose L. Gomez-Eyles, Eva Harris, Tom Sizmur, "  En gjennomgang av biokulls potensielle rolle i sanering, revegetering og restaurering av forurenset jord  " , Elsevier / Miljøforurensning 2011
  9. Tiessen H, Cuevas E, Chacon P (1994) Rollen til jord organisk materiale i ben jordens fruktbarhet. Natur 371: 783–785. [6]
  10. Miller SL (2017) Bruk av gamle praksis å fikse moderne problemer: Effekten av biokull på Einkorn hvete og jordkvalitet . Senior Honours Prosjekter, 2010-nåværende. 293. https://commons.lib.jmu.edu/honors201019
  11. Lehmann J, da Silva JP Jr, Rondon M, Cravo MdS, Greenwood J, Nehls T, Steiner C, Glaser B (2002) Slash og røye: et mulig alternativ for jordfruktbarhetsstyring i det sentrale Amazonas? I: Soil science: confronting new realities in the 21st century, Transactions of the 17. World Congress of Soil Science, Bangkok, Thailand, 14.-21. August 2002, Symposium Nr 13, Paper Nr 449, 12 s. [7]
  12. Tryon EH (1948) Effekt av trekull på visse fysiske, kjemiske og biologiske egenskaper til skogsjord. Økologiske monografier 18: 81-115. [8]
  13. Bengtsson G, Bengtson P, Månsson KF (2003) Brutto nitrogenmineraliserings-, immobiliserings- og nitrifiseringshastigheter som en funksjon av jord C / N-forhold og mikrobiell aktivitet. Jordbiologi og biokjemi 35: 143–154. [9]
  14. Burger M, Jackson LE (2003) Microbial immobilisering av ammonium og nitrat i relasjon til produksjon av ammoniakk og nitrifikasjon priser økologiske og konvensjonelle beskjæring systemer. Jordbiologi og biokjemi 35: 29–36. [10]
  15. Steiner C, Teixeira WG, Lehmann J, Zech W (2004) Mikrobiell respons på trekullendringer av sterkt forvitret jord og amazoniske mørke jordarter i det sentrale Amazonia: foreløpige resultater. I: Glaser B, Woods WI (red) Amazonas mørke jordarter: utforskninger i rom og tid. Springer, Heidelberg, s. 195–212
  16. Ma JW, Wang FY, Huang ZH, Wang H (2010) Samtidig fjerning av 2,4-diklorfenol og Cd fra jord ved elektrokinetisk sanering kombinert med aktivt bambuskull. Journal of Hazardous Materials 176: 715-720. [11]
  17. Sierra J, Noël C, Dufour L, Ozier-Lafontaine H, Welcker C, Desfontaines L (2003) Mineral ernæring og vekst av tropisk mais som påvirket av jordens surhet. Plante og jord 252: 215–226 [12]
  18. Fageria NK, Baligar VC (2008) lindre jord surhet av tropiske Oxisols ved liming for bærekraftig produksjon avling. Fremskritt innen agronomi 99: 345–399 [13]
  19. Topoliantz S, Ponge JF, Ballof S (2005) Kassaveskall og kull: et potensielt organisk endringsforslag for bærekraftig jordfruktbarhet i tropene. Jordbiologi og fruktbarhet 41: 15–21 [14]
  20. Kreutzer K (2003) Effekter av skogkalking på jordprosesser. Plante og jord 168: 447-470 [15]
  21. Brodowski S, Amelung W, Haumaier L, Zech W (2007) Svart karbonbidrag til stabil humus i tysk dyrkbar jord. Geoderma 139: 220-228. [16]
  22. Keiluweit M, Nico PS, Johnson MG, Kleber M (2010) Dynamisk molekylær struktur av plantebiomasse-avledet svart karbon (biochar). Miljøvitenskap og teknologi 44: 1247-1253. [17]
  23. Duxbury JM, Smith MS, Doran JW, Jordan C, Szott L, Vance E (1989) Jord organisk materiale som kilde og en vask av plante næringsstoffer. I: Coleman DC, Oades JM, Uehara G (red.) Dynamikk av jordens organiske materiale i tropiske økosystemer. University of Hawaii Press, Honolulu, s 33–67
  24. Adam JC (2009) Forbedret og mer miljøvennlig kullproduksjonssystem ved hjelp av en billig retortovn (Eco-charcoal). Fornybar energi 8: 1923-1925. [18]
  25. Al-Kassir A, Ganan-Gomez J, Mohamad AA, Cuerda-Correa EM (2010) En studie av energiproduksjon fra korkrester: sagflis, sandpapirstøv og triturert tre. Energi 1: 382-386. [19]
  26. Christensen M, Rayamajhi S, Meilby H (2009) Balansering av drivved og biologisk mangfold i landlige Nepal. Økologisk modellering 4: 522-532. [20]
  27. [21]
  28. Gaunt JL, Lehmann J (2008) Energibalanse og utslipp assosiert med biokarsekvestrering og pyrolyse bioenergiproduksjon. Miljøvitenskap og teknologi 42: 4152-4158. [22]
  29. Lal R (2004) Jordbinding har innvirkning på globale klimaendringer og matsikkerhet. Vitenskap 304: 1623-1627. [23]
  30. [24]
  31. [25] , Lehmann, Johannes
  32. Lehmann J (2007) Bioenergi i svart. Frontiers in Ecology and the Environment 5: 381-387 [26]
  33. Winsley P (2007) biokull og bioenergiproduksjon for klimatiltak. New Zealand Science Review 64: 5-10 [27]
  34. Kern DC (2006) Nytt Dark Earth-eksperiment i Tailandia City - Para-Brazil: drømmen om Wim Sombroek. 18 th World Congress of Earth Sciences, Philadelphia, Pennsylvania, 9 til 15 juli 2006.
  35. Rondon M, Lehmann J, Ramírez J, Hurtado M (2007) Biologisk nitrogenfiksering med vanlige bønner (Phaseolus vulgaris L.) øker med tilskudd av biokull. Biologi og fruktbarhet i jord 43: 699-708. [28]
  36. Yanai Y, Toyota K, Okazaki M (2007) Effekter av kulltilsetning på N 2 O-utslipp fra jord som følge av gjenfukting av lufttørket jord i kortsiktige laboratorieeksperimenter. Jordvitenskap og planteernæring 53: 181-188. [29]
  37. Research Center of Renewable Materials (2018) Fysisk-kjemiske egenskaper av 43 biochars 1. MARS 2018 TEKNISK RAPPORT CRMR-2018-SA1 se s 22/62 (kap 4.2.2. Fysiske egenskaper)
  38. Samkutty PJ, Gough RH (2002) Filtreringsbehandling av avløpsvann fra meieriprodukter. Journal of Environmental Science and Health , del A, Giftige / farlige stoffer og miljøteknikk 37: 195-199. [30]
  39. Qadeer, S., Anjum, M., Khalid, A., Waqas, M., Batool, A., & Mahmood, T. (2017). En dialog om perspektiver på applikasjoner med biokull og dens miljørisiko . Vann-, luft- og jordforurensning, 228 (8), 281.
  40. Ponge JF, André J, Bernier N, Gallet C (1994) Naturlig regenerering, nåværende kunnskap: tilfellet gran i skogen i Macot (Savoie). Revue forestière française 46: 25-45. [31]
  41. Hale, SE, Lehmann, J., Rutherford, D., Zimmerman, AR, Bachmann, RT, Shitumbanuma, V., ... & Cornelissen, G. (2012) Kvantifisering av totale og biotilgjengelige polysykliske aromatiske hydrokarboner og dioksiner i biochars . Miljøvitenskap og teknologi, 46 (5), 2830-2838.
  42. Schatowitz B, G Brandt, Gafner F, Schlumpf E, Buhler R, Hasler P, Nussbaumer T (1994) Dioksin utslipp fra trevirke forbrenning . Kjemosfære 29: 2005-2013. [32]

Se også

Bibliografi

Relaterte artikler

Eksterne linker