Biochar:Affaldsproduktet, der kan hjælpe med at afbøde klimaændringer

Biokul kan øge afgrødeudbyttet i dårlig jord og hjælpe med at stoppe virkningerne af klimaændringer, undersøgelse finder. Så hvorfor bruger vi det ikke mere?

Et produkt lavet af urban, landbrugs- og skovbrugsaffald har den ekstra fordel, at det reducerer CO2-fodaftrykket fra moderne landbrug, en international anmeldelse, der involverer UNSW, har fundet.

Gæsteprofessor ved School of Materials Science and Engineering ved UNSW Science, Stephen Joseph, siger undersøgelsen offentliggjort i GCB Bioenergi giver stærke beviser for, at biokul kan bidrage til at afbøde klimaændringer.

"Biochar kan trække kulstof fra atmosfæren ned i jorden og lagre det i hundreder til tusinder af år, " siger hovedforfatteren.

"Denne undersøgelse fandt også, at biokul hjælper med at opbygge organisk kulstof i jorden med op til 20 procent (gennemsnitligt 3,8 procent) og kan reducere udledningen af ​​lattergas fra jorden med 12 til 50 procent, hvilket øger fordelene ved at afbøde klimaændringer ved biokul."

Resultaterne understøttes af det mellemstatslige panel om klimaændringers nylige specialrapport om klimaændringer og jord, som vurderede, at der var et vigtigt potentiale for afbødning af klimaændringer tilgængeligt gennem biokul.

"Det mellemstatslige panel fandt, at globalt, biochar kunne afbøde mellem 300 millioner til 660 millioner tons kuldioxid om året i 2050, " siger prof. Joseph.

"Sammenlign det med Australiens emissioner sidste år - anslået 499 millioner tons kuldioxid - og du kan se, at biokul kan absorbere en masse emissioner. Vi mangler bare en vilje til at udvikle og bruge det."

Stabilt trækul

Biokul er produktet af opvarmning af biomasserester såsom træflis, husdyrgødning, slam, kompost og grønt affald, i et iltsultet miljø - en proces kaldet pyrolyse.

Resultatet er stabilt trækul, der kan reducere drivhusgasemissioner, samtidig med at jordens frugtbarhed øges.

Det GCB Bioenergi undersøgelse gennemgik cirka 300 artikler, herunder 33 metaanalyser, der undersøgte mange af de 14, 000 biokulstudier, der er blevet publiceret over de sidste 20 år.

"Det viste, at det gennemsnitlige afgrødeudbytte steg fra 10 til 42 procent, koncentrationer af tungmetaller i plantevæv blev reduceret med 17 til 39 procent, og fosfortilgængeligheden for planter steg også, " siger prof. Joseph.

"Biochar hjælper planter med at modstå miljøbelastninger, såsom sygdomme, og hjælper planter med at tolerere giftige metaller, vandstress og organiske forbindelser som herbicidet atrazin."

Fordele for planter

Undersøgelsen beskriver for første gang, hvordan biokul forbedrer en plantes rodzone.

I de første tre uger, da biochar reagerer med jorden, kan det stimulere frøspiring og kimplantevækst.

I løbet af de næste seks måneder, reaktive overflader dannes på biokulpartikler, forbedring af næringsstofforsyningen til planter.

Efter tre til seks måneder, biokul begynder at 'ældes' i jorden og danner mikroaggregater, der beskytter organisk stof mod nedbrydning.

Prof. Joseph siger, at undersøgelsen fandt, at de største reaktioner på biokul var i sure og sandede jorde, hvor biokul var blevet tilført sammen med gødning.

"Vi fandt ud af, at de positive virkninger af biokul var dosisafhængige og også afhængige af at matche biokullets egenskaber til jordbundsbegrænsninger og plantenæringsstofbehov, " siger prof. Joseph.

"Planter, især i lavt næringsstof, sur jord, der er almindelig i troperne og fugtige subtroper, såsom nordkysten af ​​NSW og Queensland, kunne have stor gavn af biokul.

"Sandjord i det vestlige Australien, Victoria og det sydlige Australien, især i tørre områder, der i stigende grad er ramt af tørke under klimaændringer, ville også have stor gavn."

Prof. Joseph AM er ekspert i at producere konstrueret stabil biokul fra landbruget, by- og skovrester.

Han har forsket i fordelene ved biokul til at fremme sund jord og imødegå klimaændringer, siden han blev introduceret til det af oprindelige australiere i halvfjerdserne.

Han siger, at biokul er blevet brugt til produktion af afgrøder og til at opretholde sund jord af oprindelige folk i Australien, Latinamerika (især i Amazonas-bassinet) og Afrika i mange hundrede år.

Biokul er også blevet registreret i det 17. århundrede som fodertilskud til dyr.

Men mens australske forskere har studeret biokul siden 2005, det har været relativt langsomt at komme i gang som et kommercielt produkt, med Australien, der producerer omkring 5000 tons om året.

"Dette skyldes til dels det lille antal demonstrationsprogrammer i stor skala, der er blevet finansieret, samt landmænds og offentlige rådgiveres manglende viden om biokul, regulatoriske forhindringer, og mangel på risikovillig kapital og unge iværksættere til at finansiere og opbygge biochar-virksomheder, " siger prof. Joseph.

Sammenlignet med, USA producerer omkring 50, 000 tons om året, mens Kina producerer mere end 500, 000 tons om året.

Skal være økonomisk rentabel

Prof. Joseph, som har modtaget en Australiens orden for sit arbejde inden for vedvarende energi og biokul, siger at muliggøre udbredt anvendelse af biochar, det skal let integreres med landbrugsaktiviteter og påvises at være økonomisk levedygtigt.

"Vi har lavet videnskaben, hvad vi ikke har er nok ressourcer til at uddanne og træne folk, at etablere demonstrationer, så landmænd kan se fordelene ved at bruge biokul, at udvikle denne nye industri, " han siger.

Dette er dog langsomt ved at ændre sig, da store virksomheder køber CORC-certifikater for at kompensere for deres emissioner, hvilket øger profilen af ​​biokul i Australien.

Biochar har potentiale i en række anvendelser.

Prof. Joseph var medforfatter til en nylig undersøgelse i International Materials Reviews, som detaljerede detaljerede de mindre kendte anvendelser af biochar, såsom byggemateriale, at reducere toksiner i jorden, dyrke mikroorganismer, inden for dyrefoder og jordsanering.

UNSW har et samarbejde med en virksomhed og et universitet i Norge for at udvikle en biokulbaseret antimikrobiel coating til at dræbe patogener i vand og finde anvendelse i luftfiltreringssystemer, han siger.