Lífkol - innlegg í kolefnisumræðuna

 

 

Um undraefnið lífkol (biochar)

Á síðustu árum hefur mikil umræða orðið um lífkol (biochar, charcoal, agrichar, terra preta) sem jarðvegsbætandi efni. Hér er í rauninni aðeins um hið eldforna efni viðarkol að ræða, en lífkol eru framleidd með það að markmiði að vinna þau í jarðveg og koma þannig kolefni fyrir í varanlega geymslu. Í jarðvegi eyðast kolin á hundruðum eða þúsundum ára, en ferskur lífmassi sem grafinn er í jörðu skilar sínu kolefni út í andrúmsloftið á 10-20 árum. Að auki eykur íblöndun ræktunarjarðvegs með lífkolum plöntuvöxt, einkum í ófrjóum og súrum jarðvegi.

Það er langt í frá að þessi aðferð til þess að auka frjósemi jarðvegs sé ný af nálinni. Indíánar á Amazón-svæðinu hafa notað hana í meira en tvöþúsund ár til þess að gera ófrjóan regnskógajarðveginn frjósamari. Við það dökknar hann og kallast terra preta á portúgölsku, en lífkolin hafa einnig verið kölluð þessu nafni víða um heim.

 

 

Lífkol eða viðarkol eru framleidd með bruna þar sem lítið eða ekkert súrefni kemst að. Þau eru langt frá því að vera einsleit afurð. Við framleiðslu þeirra er ýmiss konar lífmassi notaður sem hráefni. Það getur verið trjáviður, gras, hálmur, mykja og fleira, og hin endanlega lífkolaafurð veltur á því hvert hráefnið er. Framleiðsluaðferðin sem nefnist kolun (pyrolysis) ræður miklu, einkum hversu hár hitinn verður og hversu langur tími er notaður til upphitunar. Mest af lífkolum og lífolíu (bio-oil) fæst við 300-500 gáðu hita, en sé hitinn hærri breytist sífellt meira af hráefninu í lofttegundir (afgas) svo sem kolmónoxíð, metan og vetni. Sé gras eða hálmur notað sem hráefni umbreytast 20-30% af efninu í lífkol, en 42-62% sé trjáviður notaður í framleiðsluna og nýjustu tækni beitt. Afgasið er hægt að nýta á ýmsan hátt til orkuframleiðslu. Hér á landi munu afurðir úr skógum verða aðalhráefnið. Þá mætti nýta bolviðinn í framleiðslu viðarkola fyrir kísilmálmverksmiðjur, en greinar og lélegra efni yrði nýtt sem lífkol. Hálmur af kornökrum hentar líka vel í lífkol. 

Myndin sýnir hve fjölbreytt hráefni er hægt að nota til þess að framleiða lífkol og hvaða afurðir kolunin gefur af sér.

 

 

 

Áhrif á jarðveg og plöntuvöxt

 

Lífkolin hafa gífurlega stórt yfirborð sem allir frumuveggir og æðar í plöntuvefnum mynda. Eitt gramm af lífkolum getur þannig haft yfir 300 m2 yfirborð, sem er ótrúleg tala. Þetta mikla yfirborð skapar stóraukna jónskiptahæfni í jarðvegi svo og aukið yfirborð fyrir örverur, sem eru þarna í skjóli fyrir samkeppnis- og afránsörverum og í stöðugu umhverfi.

Áhrif á plöntuvöxt eru fyrst og fremst talin stafa af því að jónskiptaeiginleikar lífkolanna bæti nýtingu næringarefna. Fleira hefur þó verið nefnt, t.d. að kolin veiti gagnlegum örverum, eins og svepprótarsveppum, ákjósanleg skilyrði.

 

 

Talið er að lífkolin bindi stóran hluta af nituroxíðum sem allajafna rjúka úr jarðvegi og einnig ammóníak sem annars mundi tapast úr jarðveginum.  Misvísandi vísbendingar eru varðandi metan; nokkrar rannsóknir sýna minnkun, en a.m.k. ein sýnir aukningu á útstreymi með tilkomu lífkola.

Lífkol eru basísk og hækka sýrustig jarðvegs verulega séu þau plægð niður í hann. Að hluta til er hægt að rekja aukinn plöntuvöxt í súrum jarðvegi sem lífkolum hefur verið blandað í, til hækkunar sýrustigs. Lífkolin koma þannig í stað kölkunar.

Aukning í niturnámi hefur mælst hjá belgjurtum sem ræktaðar voru í lífkolajarðvegi. Áhrifin voru rakin til betra aðgengis Rhizobium-baktería að Mo og B, en að einhverju leyti einnig til aukins aðgengis plantnanna að P , Ca og K ásamt hækkun á pH.

 

Kolefnisbinding

 

Ástæða þess mikla áhuga á lífkolum sem blossað hefur upp á síðustu árum má rekja til umræðunnar um takmörkun á losun gróðurhúsaloftegunda, og þá einkum koldíoxíðs. Notkun lífeldsneytis, sem er kolefnishlutlaust, hefur verið að aukast, t.d. brennsla lífmassa og framleiðsla á orkuefnum úr honum. Hugmyndin um að framleiða viðarkol til geymslu í jarðvegi mun hafa komið fram fyrir tveimur áratugum, en vakti litla athygli. Það sem gaf þessari hugmynd byr undir báða vængi er aukinn þungi í kolefnisumræðunni í heiminum og svo sú staðreynd að íblöndun jarðvegs í ökrum með lífkolum getur aukið uppskeru. Þar með eru slegnar tvær flugur í einu höggi. Unnið hefur verið að því að fá þessa aðferð til kolefnisbindingar viðurkennda í loftslagssáttmála Sameinuðu þjóðanna. Ef tekst að sýna fram á varanleika þessarar geymsluaðferðar virðast miklar líkur á að það takist að fá slíka viðurkenningu. Rannsóknir hafa flestar verið gerðar í hitabeltinu, en ending kolanna í jarðvegi tempraða beltisins og áhrif á plöntuvöxt þar þarf að rannsaka betur. Sveiflur á milli frosts og þíðu gætu t.d. aukið niðurbrot lífkola. Eins þarf að rannsaka betur jarðvegsáhrif og endingu hinna ólíku lífkolagerða.

 

Heimildir

 

Lehmann, J., J. Gaunt and M. Rondon (2006). Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems - A review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 11: 403-427

 

Lehmann J. and M. Rondon (2006) Bio-char soil management on highly weathered soils in the humid tropics. In Uphoff N et al. (ed.) Biological Approaches to Sustainable Soil Systems. CRC Press, Boca Raton , FL. pp.517-530

 

Major J, Rondon M, Molina D, Riha S and Lehmann J (2010). Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol. Plant and Soil 333: 117-128

 

Rillig, Matthias C., Marcel Wagner, Mohamed Salem, Pedro M. Antunes, Carmen George, Hans-Günter Ramke, Maria-Magdalena Titirici and Markus Antonietti (2010). Material derived from hydrothermal carbonization: Effects on plant growth and arbuscular mycorrhiza. Applied Soil Ecology Volume 45, Issue 3, July 2010, Pages 238-242

 

Rondon, Marco A.  & Johannes Lehmann & Juan Ramírez & Maria Hurtado (2007). Biological nitrogen fixation by common beans (Phaseolus vulgaris L.) increases with bio-char additions. Biol Fertil Soils 43:699-708

 

Van Zwieten, L. & S. Kimber & S. Morris & K. Y. Chan & A. Downie & J. Rust & S. Joseph & A. Cowie (2010). Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant Soil 327:235-246

 

Vefslóðir

 

http://www.biochar-international.org/ukbrc

 

http://www.biochar.info/biochar.biochar-articles.cfml

 

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7924373.stm

 

http://www.bbc.co.uk/blogs/thereporters/richardblack/2010/08/last_year_you_could_hardly.html

 

http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/ESDB_Archive/eusoils_docs/other/EUR24099.pdf

 

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef9501859

 

Athugasemdir

[Aðalsteinn Sigurgeirsson, 2.12.2010 kl. 12:27]

How to make charcoal like a (eco) redneck