Biokull er omtrent det samme som grillkull, men blir laget av andre materialer enn bare tre. Men dette kullet er ikke tiltenkt grilling. Biokull kan nemlig blandes inn i jorda for å gi bedre avlinger og til og med redusere klimagassutslipp.
I motsetning til løv eller kompost, blir biokull værende i jorden fordi det er vanskelig for mikroorganismene å bryte det ned. Det betyr at karbonet som biokullet består av i relativt liten grad forsvinner ut igjen som karbondioksid til atmosfæren.
Men i dag kreves det enormt høye temperaturer for å produsere biokull. Det vil stipendiat og forsker ved NIBIO, Alice Budai endre på.
Lavere temperaturer – like bra
For å produsere biokull blir avfallsprodukter fra landbruk, for eksempel maiskolber eller halm, varmet opp til høye temperaturer under oksygenfrie forhold. Denne prosessen kalles pyrolyse og er svært energikrevende ettersom temperaturene gjerne stiger til godt over 600 grader.
De siste årene har Budai undersøkt om det er mulig å produsere et stabilt biokull av god kvalitet ved bruk av lavere temperatur enn det som til nå har vært vanlig praksis.
Resultatene fra forsøkene hennes er tydelige: Biokull som er produsert ved en temperatur på rundt 400 grader, har egenskaper som gjør det til et godt og stabilt produkt, det vil si at det potensielt kan bidra til karbonlagring i jord i flere hundre år.
Ikke nok med det, undersøkelsene til Budai viser biokullet ikke blir mer stabilt dersom produsenten bruker enda høyere temperaturer.
Stipendiat og forsker Alice Budai. (Foto: Kathrine Torday Gulden, NIBIO) (Foto: Kathrine Torday Gulden, NIBIO)
Det er viktig å tilføre karbon i jorda for å danne humus og mold, som igjen er viktig for jordas struktur og omsetningen av næringsstoffer for plantene som vokser der. Det finnes mange måter å tilføre karbon til jorden på, blant annet med gjødsel form av fersk biomasse som halm eller kompost.
I motsetning til biokull er disse karbonkildene nedbrytbare. Det vil si at mikroorganismene i jorden før eller siden spiser dem opp, og karbonet slippes ut i atmosfæren som karbondioksid. Dette er uheldig for miljøet.
– Biokull har helt særegne egenskaper og er den mest stabile naturlige karbonkilden vi vet om i dag. Akkurat hvor stabilt det er, avhenger imidlertid av hva slags biomasse kullet er laget av, pyrolysemetode og særlig produksjonstemperatur, forteller Budai.
Sammen med kolleger har hun testet hva temperatur under produksjonsprosessen har å si for stabiliteten til biokull laget av maiskolber og en type gras som heter Miscantus. Budai testet 34 typer biokull på ulike temperaturer mellom 230 og 800 grader Celsius.
– Vi ønsket å finne ut på hvilken temperatur det organiske materialet, som i utgangspunktet er relativt lett nedbrytbart, blir til et stabilt biokull som er tungt nedbrytbart, sier hun.
Såpass store temperaturforskjeller har nemlig mye å si for energibruk og ikke minst hvor mye produksjonsprosessen koster. I tillegg bidrar oppvarmingsprosessen i seg selv til karbontap fra materialet som behandles. Jo lavere temperaturer som brukes, desto mer karbon bevares.
– Temperaturen har altså ikke bare betydning for hvor motstandsdyktig biokullet er mot nedbryting – det har også noe å si for hvor mye biokull man faktisk sitter igjen med etter pyrolysebehandling av det organiske materialet biokullet er laget av, forteller forskeren.
For å måle den biologiske stabiliteten i biokullet, det vil si hvor lenge biokull blir værende i jord, studerte Budai blant annet den kjemiske strukturen til biokulltypene produsert ved ulike temperaturer og produksjonsmetoder. Hun oppdaget at de største endringene i biomassen skjedde ved temperaturer på mellom 200 og 400 grader. Videre steg stabiliteten ved sluttproduktet jo varmere det ble, men kun opp til et visst punkt.
– Vi fant ut at en pyrolysetemperatur på mellom 370 og 400 grader var nødvendig for at biokullet skulle være motstandsdyktig for nedbryting i jord. Høyere temperaturer enn dette hadde imidlertid liten eller ingen effekt på biokullets stabilitet, sier hun.
Med tanke på at industrielle produsenter av biokull gjerne fremstiller produktet på temperaturer på godt over 600 grader, er det verdt å bite seg merke i at en så høy temperatur har lite å si for hvor motstandsdyktig kullet er for nedbryting i jord.
– Vi sammenliknet biokull produsert på 370, 400 og 700 grader med et biokull produsert i en stor reaktor på rundt 600 grader. Etter ett år så vi ingen forskjell i stabiliteten til de ulike kulltypene. I et kortere laboratorieforsøk sammenliknet vi kulltypene og målte omtrent like stor motstand mot nedbryting i alle, sier Budai.
Måling av biokullets holdbarhet i jord er ingen enkel affære. I og med at det brytes ned såpass sakte, eksisterer det nemlig få langtidsforsøk på området. I tillegg kan det være ytre forhold som bidrar til at biokull forsvinner fra jorden, som for eksempel jorderosjon og avrenning på grunn av nedbør.
På grunn av dets mange positive egenskaper kan biokull likevel være viktig bidragsyter for å oppnå et klimanøytralt landbruk. Likevel er det svært få som bedriver storskalaproduksjon her til lands. Budai håper forskningen hennes kan bidra til å endre på dette. Men for at flere skal produsere biokull, må det etterspørres i mye større grad enn det gjør i dag, legger hun til.
– Bønder må få øynene opp for dette produktet og det krever blant annet mer kunnskap og at myndighetene lager gode insentivordninger som kompenserer bøndene for å ta det i bruk. Akkurat her har vi fremdeles en vei å gå, påpeker hun.
Referanser:
Annonse
Budai, A. m.fl: Surface Properties and Chemical Composition of Corncob and Miscanthus Biochars: Effects of Production Temperature and Method. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62(17), 3791-3799. (2014)
Budai, A. m.fl.: Biochar persistence, priming and microbial responses to pyrolysis temperature series. Biology and Fertility of Soils, 52: 749. (2016)
Fakta om prosjektet
Forskningsarbeidet inngår i Alice Budais doktorgrad ved NIBIO og NMBU. Budai disputerer den 14. september 2017 på SKP Auditorium, NMBU, Ås.
Doktorgradsavhandlingen har fått tittelen Biochar Stability as Influenced by Production Conditions.
Hovedveileder er Line Tau Strand ved NMBU og biveileder er Daniel Rasse ved NIBIO og Samuel Abiven ved Universitetet i Zurich, Sveits.
Artikkelen er produsert og finansiert av NIBIO - Les mer
