Biochar, com fer servir la tecnologia per emular la natura

Tot i no aconseguir una especial rellevància ni cap acord significatiu a l’última Cimera Mundial contra el Canvi Climàtic, el biochar ha esdevingut als últims anys una de les mesures més importants per lluitar contra el canvi climàtic. S’ha demostrat que el biochar pot ajudar a mitigar l’escalfament global mitjançant l’ús eficient dels residus orgànics derivats de l’activitat humana (Lehmann et al., 2006).

El producte anomenat biochar s’obté mitjançant un procés de piròlisi de la biomassa (Sohi et al., 2009). Aquest procés es caracteritza per ser una descomposició tèrmica de la matèria orgànica a alta temperatura en absència d’oxigen. Podem dir que es tracta d’una fase inicial del procés de combustió. De manera natural trobem el biochar al sòl després d’incendis forestals on la matèria orgànica és descomposta per les altes temperatures en capes del sòl subsuperficials on hi ha poca presència d’oxigen. D’aquesta manera la matèria orgànica “carbonitzada” s’incorpora al sòl de manera estable. En àrees tropicals, i especialment a la conca de l’Amazones, s’han trobat zones de sòl negre carbonós anomenat Terra Preta. Aquesta conté un alt percentatge de carboni estable (Lehmann et al., 2006) d’origen antròpic que ha perdurat durant milers d’anys des de que va ser creat.

És justament aquesta estabilitat la que atorga al biochar una importància cabdal en la mitigació del canvi climàtic (Schmidt and Noack, 2000). Pel fet de ser estable, el carboni queda retingut en el sòl de manera immòbil i per tant parlem de la capacitat de “segrestar” carboni del biochar (Fig 1). Tot el carboni que queda incorporat al sòl no retorna a l’atmosfera en altres formes d’aquest element, com pot ser el CO2.

Source: biochar-international.org
Figura 1: Flux de carboni a la natura. Font: biochar-international.org

Un dels aspectes més interessants del biochar recau en els efectes positius que genera al sòl i que per tant beneficien a l’agricultura o usos forestals. Aquests efectes poden ser de tipus físic, químic o biològic. És generalment acceptat que la matèria orgànica té efectes beneficials en la estructura del sòl. Per tant, el biochar pot ajudar en l’agregació del sòl (Albiach et al., 2001) i mantenir-la durant un gran període de temps degut al llarg temps de residència del biochar. Diversos estudis mostren beneficis en aplicar el biochar al sòl com, per exemple, una millora en la disponibilitat de nutrients i una reducció de la lixiviació d’aquests (Glaser et al., 2002; Lehmann et al., 2003) així com una millora en la capacitat d’intercanvi catiònic (Liang et al., 2006). També s’ha demostrat que el biochar genera molt baixa respiració dins del sòl i, a més, millora la disponibilitat d’aigua de manera directament proporcional a la quantitat de biochar al sòl (Puigdollers, P. Unp.). Tot i aquestes evidències, encara cal molta investigació en diferents tipus de sòls i de cultius per poder afirmar de forma generalitzada que el biochar proporciona beneficis en tots els casos a qualsevol tipus de sòl.

Precisament, aquesta necessitat d’informació recau en que la tecnologia per obtenir biochar, la piròlisi de la matèria orgànica, tot i haver estat creada i aplicada des de fa milers d’anys s’ha vist explotada recentment en les últimes dècades degut a l’increment de residus orgànics i al problema del canvi climàtic. D’aquesta manera, l’ús global del biochar també ha crescut en les últimes dècades i amb ell la necessitat de conèixer amb detall els seus efectes.

La piròlisi, com hem comentat abans, és la descomposició tèrmica de la matèria orgànica en absència d’oxigen. Els productes d’aquest procés són 3: gas, oli (o biocombustible) i carbó (o biochar) (Fig. 2). La proporció que s’obté d’aquests tres productes depèn principalment de la temperatura i la velocitat a la que es dóna el procés (Nan, L., et al., 1994). La majoria dels processos tenen lloc entre 500 i 800ºC. Tradicionalment s’ha fet servir la reacció a baixa temperatura i de manera lenta que produeix principalment carbó o producte sòlid. En els últims temps, reaccions amb rampes de temperatura de fins a 1000ºC/s o fins i tot 10000ºC/s (fins als 650ºC) optimitzen la producció de productes líquids (biocombustibles). D’aquesta manera, en menys d’un segon (0,65 s o fins i tot en 0,065 s) s’arriba a la temperatura desitjada (650ºC) i es modifica la proporció i característiques dels productes de la piròlisi. A temperatures superiors (fins a 1000ºC) el producte principal és el gas (també anomenat syngas o gas de síntesi).

source: biochar-international.org
Figura 2: procés de piròlisi. Font: biochar-international.org

Amb aquest ventall de possibilitats podem optimitzar el procés per obtenir el producte que més convingui a la nostra activitat. En el cas del biochar, s’intentarà optimitzar les condicions per a maximitzar la producció de producte sòlid.

D’altra banda, els productes líquid i gas que s’obtenen en el procés (en major o menor mesura, com ja hem comentat) tenen un gran valor energètic com a biocombustibles donant un valor afegit a la tecnologia de piròlisi, ja que es tracta d’energia neta.

L’ús d’una tecnologia com la piròlisi per crear biochar, tal i com la natura fa de manera habitual durant els incendis forestals, ens permet aprofitar els nostres residus orgànics per obtenir-ne una esmena pel sòl que “segresta” carboni del cicle natural i, a més, permet la valorització energètica –en aquesta època on els combustibles fòssils són cars, escassos i en mans d’uns pocs.

Finalment, un dels aspectes que fa que el biochar sigui un producte especialment interessant és el fet de que pugui ser generat i aplicat localment o regionalment a través de petits agricultors o comunitats senceres. D’aquesta manera, els beneficis s’obtenen tant per als agricultors i les seves terres, localment, com per al clima del planeta, globalment. Retornant al sòl el carboni orgànic que ha perdut en els últims segles es podria arribar a compensar el 10% de les emissions produïdes per combustibles fòssils (Lehmann, 2012). Els beneficis d’aquesta tecnologia (la piròlisi) i d’aquest producte (el biochar) no són trivials.

Pau Puigdollers i de Balle

Referències:

Albiach, R., Canet, R., Pomares, F., Ingelmo, F. (2001). Organic matter components, aggregate stability and biological activity in a horticultural soil fertilized with different rates of two sewage sludges during ten years. Bioresource Technology. 77, 109‐114.

Glaser, B., Lehmann, J., Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal – a review. Biology and Fertility of Soils 35, 219‐230.

International Biochar Initiative (2013). http://www.biochar-international.org

Lehmann, J. (2012). Keeping carbon down. Carbon management 3(1), 21-22.

Lehmann, J., Gaunt, J., Rondon, M. (2006). Biochar sequestration in terrestrial ecosystems, a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 11, 403‐423.

Lehmann, J., Pereira da Silva, J., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W., Glaser, B. (2003).

Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil 249, 343‐357.

Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyangi, J., Grossman, J., O’Neill, B., Skjemstad, J. O., Thies, J., Luizao, F. J., Petersen, J., Neves, E. G. (2006). Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Science Society of America Journal 70, 1719‐1730.

Nan, L., Best, G., Coelho de Carvalho Neto, C. (1994). Integrated energy systems in China – The cold Northeastern region experience. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

Puigdollers, P. (2009). Effects of biochar from fast pyrolysis on soil water availability and basal respiration. Unpublished data.

Schmidt, M. W. I., Noack, A. G. (2000). Black carbon in soils and sediments: Analysis, distribution, implications and current challenges. Global Biogeochemical Cycles 14, 777‐793.

Sohi, S., Lopez‐Capel, E., Krull, E., Bol, R. (2009). Biochar’s roles in soil and climate change: A review of research needs. CSIRO Land and Water Science Report 05/09, 64 pp.

Published by Pau Puigdollers

4 han pensat en “Biochar, com fer servir la tecnologia per emular la natura

Deixa un comentari