Sådan løser du Indiens brændende problem - forvandl uønsket halm til bioenergi-piller

Hvert år, brande raser over det nordlige Indien, da landmændene brænder deres uønskede halm af. Påvirkningen er enorm. Fra oktober til november, massive røgskyer streger over Punjab og nabostater, blæst af de fremherskende vinde i retning af Delhi.

Hvert år, ministre kræver handling – i 2016, de fik følgeskab af Indiens højesteret. Og hvert år, NASA offentliggør nye satellitbilleder, der viser omfanget af afbrændingen. Folk dør på vejene, da røgen begrænser sigtbarheden, mens hjerte- og lungeproblemer forværres.

De frugtbare marker i Punjab producerer omkring 20 % af Indiens ris og 40 % af dets hvede. Ris dyrkes fra maj til oktober, efterfulgt på de samme marker af hvede fra november til marts. Omlægningen mellem rishøst og hvedeplantning skal være hurtig, da enhver forsinkelse i høj grad påvirker hvedeudbyttet.

De 11 millioner tons ris, der dyrkes i Punjab, efterlader omkring 21 millioner tons halm – den uspiselige del af planten. Landmændene har typisk kun 20 dage til at rydde det væk, før hvedesæsonen begynder. Halmen brændes normalt åbent på de samme marker, hvor det blev dyrket, på trods af regler og viden om miljømæssige og menneskelige skader.

Dette har været en del af Punjabi-kulturen i årtier (naboområdet Haryana og det vestlige Uttar-Pradesh følger den samme afgrødecyklus i sammenlignelige mængder). Indien er ikke unikt – staten Californien brændte rester så sent som i 1980'erne, og halmafbrændingen fortsætter i mange dele af Sydøstasien og Afrika i dag.

Afbrænding er dobbelt spild, da halmen går tabt til flammerne. Hvert år, jorden mister mere kulstof, nitrogen og andre næringsstoffer. Hver hektar uafskallet giver cirka 2,5 tons halm. Afbrænding af det halm sender cirka et ton organisk kulstof ud i atmosfæren (i form af gasser som CO ₂ , CO og andre) sammen med andre næringsstoffer såsom nitrogen, fosfor og kalium.

Slukning af brandene

Der er mange alternativer til at brænde, men alle har deres problemer. Uafskallet halm er ikke nærende nok til at lave godt dyrefoder, og dets høje koncentrationer af silica kan skade traditionelt landbrugsudstyr.

Da ris typisk dyrkes på små marker, det er heller ikke altid muligt (eller overkommeligt) at bruge det kraftige maskineri, der er nødvendigt for at dyrke halmen dybt ned i jorden, inden man sår hvede. Andre løsninger som at bruge halm til biomassekraft eller til at lave papir kræver alle masser af ny infrastruktur.

Halm er allerede indsamlet og ballet i dag i et par af Punjabs store gårde, og andre områder i nærheden af ​​biomassekraftværker. Men halm i baller er svært at håndtere, og omfangsrig at transportere og opbevare. Dyre kraftværker står ofte stille i uger, omgivet af marker med fugtig halm, der ikke kan bruges før de er tørre.

Halmafbrænding er ulovligt, men da alternativerne enten er upraktiske eller dyre, de fleste landmænd gør det stadig. De træffer en rationel beslutning. Derfor, uanset regeringens politik og bredere miljøhensyn, enhver løsning skal give landmændene selv et godt incitament til ikke at brænde.

For at løse nogle af disse problemer, vi har udviklet EnergyHarvest. Først, uafskallet halm komprimeres til små pellets ved hjælp af teknologi, der normalt bruges til at producere dyrefoder. En iltfri opvarmningsproces kendt som pyrolyse omdanner derefter disse pellets til energioutput:varme og "biokul", en form for trækul.

Disse pellets forvandler uafskallet halm til noget nyttigt. Hver pellet indeholder masser af energi i forhold til dens størrelse og vægt. De er nemme at håndtere og opbevare, og billigere at transportere end store halmballer.

Køling og kul

Den biokul, som pillerne bliver til efter pyrolyse, opfanger det meste af kulstof og næringsstoffer, der er til stede i det originale halm. Når det vender tilbage til jorden, gør det jorden sundere og holder på mere vand.

I mellemtiden kan den varme, der afgives under pyrolyse, opfanges og bruges til at producere varmt vand, eller mekanisk eller elektrisk energi. Det kunne også omdannes til køling til fødevarer til halv pris af konventionel elektrisk køling. Det er vigtigt, at disse piller kan bruges på mange forskellige måder, fordi forskellige landbrugsområder vil præsentere unikke krav og muligheder.

Vi har oprettet en demonstration af EnergyHarvest-teknologien på Punjab Agricultural University (PAU), og en række treårige randomiserede feltforsøg er i gang. Kølingen er integreret med køledemonstrationssystemerne på PAU's fødevarevidenskabelige afdeling.

Vores arbejde med at omdanne halm til piller, og forarbejdning af disse pellets til nyttige produkter, vil ikke løse åben mark afbrænding – eller Delhis luftforurening – natten over. Men det betyder, at småbønder, flertallet af landmænd i Punjab, kan nu gøre noget nyttigt med deres rester.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.