Mitä on biohiili?

Biohiiliteknologia on lupaava keino hillitä ilmastonmuutosta ja parantaa maaperän laatua sekä vähentää jätettä ja tuottaa energiaa sivutuotteena. Mutta mitä biohiili tarkalleen ottaen on ja mistä sitä valmistetaan?

Biohiili on puuhiiltä muistuttava aine, jota valmistetaan polttamalla maa- ja metsätalouden jätteistä peräisin olevaa orgaanista materiaalia (jota kutsutaan myös biomassaksi) kontrolloidussa prosessissa, jota kutsutaan pyrolyysiksi. Vaikka se näyttää paljon tavalliselta puuhiileltä, biohiili valmistetaan erityisellä prosessilla, jolla vähennetään saastumista ja varastoidaan hiiltä turvallisesti. Pyrolyysin aikana orgaaniset materiaalit, kuten puulastut, lehtien kuivikkeet tai kuolleet kasvit, poltetaan säiliössä, jossa on hyvin vähän happea. Kun materiaalit palavat, niistä vapautuu vain vähän tai ei lainkaan saastuttavia savuja. Pyrolyysiprosessin aikana orgaaninen materiaali muuttuu biohiileksi, joka on hiilen vakaa muoto, joka ei pääse helposti ilmakehään. Pyrolyysin aikana syntyvä energia tai lämpö voidaan ottaa talteen ja käyttää puhtaan energian muotona. Biohiili muuntaa hiiltä huomattavasti tehokkaammin stabiiliin muotoon ja on puhtaampaa kuin muut puuhiilen muodot.

Fyysisiltä ominaisuuksiltaan biohiili on mustaa, erittäin huokoista, kevyttä, hienorakeista ja sillä on suuri pinta-ala. Sen koostumuksesta noin 70 prosenttia on hiiltä. Loppuosa koostuu muun muassa typestä, vedystä ja hapesta. Biohiilen kemiallinen koostumus vaihtelee sen valmistukseen käytetyn raaka-aineen ja sen lämmittämiseen käytettyjen menetelmien mukaan.

Biohiilen käsite juontaa juurensa muinaiseen amazonialaiseen käytäntöön

Vaikkakin biohiiliteknologiaa pidetään uudempana strategiana hiilen sitomiseksi, käytäntö, jonka mukaan hiiltynyttä biomassaa lisätään maaperän laadun parantamiseksi, ei ole uusi. Prosessin esikuvana on 2000 vuotta vanha käytäntö Amazonin altaassa, jossa alkuperäiskansat loivat alueita rikkaasta ja hedelmällisestä maaperästä, jota kutsutaan terra pretaksi (tarkoittaa ”tummaa maata”).

Epäselvää on edelleen, onko nämä maaperät luotu tarkoituksellisesti vai ovatko ne vain viljely- ja/tai ruoanlaittokäytäntöjen sivutuote. Mutta yksi asia on varma: terra pretan hedelmällisyys on huomattavasti korkeampi kuin Amazonin muuten tunnetusti hedelmättömien maiden. Tämä selittää, miksi terra preta -maaperässä kasvatetut kasvit kasvavat nopeammin ja ovat ravinteikkaampia kuin naapurimaaperässä kasvatetut kasvit. Itse asiassa terra preta -maaperä sitoo hiiltä vielä tänäkin päivänä.

Miten tehdään biohiiltä: Lähempi katsaus biohiilen tuotantoon

Biohiiltä tuotetaan pyrolyysin aikana, joka on biomassan terminen hajoaminen hapellisesti rajallisessa ympäristössä.

Syötteiden eli poltettujen materiaalien laadulla on suora vaikutus biohiilen lopputuotteen laatuun. Ihannetapauksessa on käytettävä puhtaita raaka-aineita, joiden kosteus on 10-20 prosenttia ja ligniinipitoisuus korkea – hyviä esimerkkejä ovat peltojätteet ja puubiomassa. Pilaantuneiden raaka-aineiden käyttö, mukaan luettuna rautateiden penkereiltä tai saastuneelta maalta peräisin olevat raaka-aineet, voi tuoda myrkkyjä maaperään, nostaa maaperän pH:ta voimakkaasti ja/tai estää kasveja imeytymästä mineraaleja. Yleisimpiä epäpuhtauksia ovat raskasmetallit – mukaan lukien kadmium, kupari, kromi, lyijy, sinkki, elohopea, nikkeli ja arseeni – ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt.

Biohiiltä voidaan valmistaa edullisella, pienimuotoisella tuotannolla, jossa käytetään muunneltuja uuneja tai uuneja, tai laajamittaisella, kustannusintensiivisellä tuotannolla, jossa käytetään isompia pyrolyysilaitteistoja ja suurempia määriä raaka-aineita. Yksi yleisimmistä tavoista valmistaa biohiiltä maatilakäyttöön on pyrolyysi, jossa käytetään ylhäältä valaistua updraft-biohiililaitetta.

Biohiilen sovellukset maataloudessa: maaperän ja kompostin ominaisuuksien parantaminen

Maaperän pilaantuminen on merkittävä huolenaihe maataloudessa maailmanlaajuisesti. Tämän kasvavan ongelman ratkaisemiseksi tutkijat ovat ehdottaneet biohiilen levittämistä huonontuneeseen maaperään sen laadun parantamiseksi. Joitakin tapoja, joilla biohiili voi auttaa parantamaan maaperän laatua, ovat muun muassa seuraavat:

• parantavat maaperän rakennetta
• lisäävät vedenpidätyskykyä ja aggregaatiota
• vähentävät happamuutta
• vähentävät typpioksiduulipäästöjä
• parantavat huokoisuutta
• säätelee typen huuhtoutumista
• parantaa sähkönjohtavuutta
• parantaa mikrobiologisia ominaisuuksia

Biohiilen on todettu olevan hyödyksi myös kompostoinnissa, koska se vähentää kasvihuonekaasupäästöjä ja estää kompostimateriaalin ravinteiden häviämistä. Se myös edistää mikrobitoimintaa, mikä puolestaan nopeuttaa kompostoitumisprosessia. Lisäksi se auttaa vähentämään kompostin ammoniakkihäviöitä, irtotiheyttä ja hajua.

Miten biohiiltä käytetään maan laadun parantamiseen

Biohiiltä levitetään maatalousmaahan erilaisilla levitysmäärillä ja valmistelutekniikoilla. Biohiilen levitysnopeus ja valmistelu riippuvat suurelta osin maaperän erityisolosuhteista sekä biohiilen valmistuksessa käytetyistä materiaaleista. Usein suositellaan biohiilen sekoittamista kompostiin tai muihin materiaaleihin ravinteiden ja hyödyllisten organismien inokuloimiseksi siihen.

Suositeltu menetelmä biohiilen levittämiseksi vaihtelee sen mukaan, kuinka terve tai ravinnepuutteinen maaperä on. Ennen kuin käytät biohiiltä omassa puutarhassasi tai maatilallasi, sinun tulisi ensin tarkastella maaperäsi tilaa. Lisätietoja biohiilen levittämisestä erilaisiin maaperätyyppeihin saat International Biochar Initiative- ja Wakefield Biochar -sivustojen ohjeista.

Biohiili: ympäristöratkaisu

Biohiili saattaa vaikuttaa yksinkertaiselta materiaalilta, mutta se voi auttaa ratkaisemaan useita maailmanlaajuisia ongelmia samanaikaisesti. Esimerkiksi prosessi, jolla sitä valmistetaan, voi auttaa sitomaan miljardi tonnia hiiltä vuosittain ja pitämään sen maaperässä tuhansia vuosia, missä siitä on eniten hyötyä.

Biohiilen valmistuksen aikana sivutuotteena syntyy puhdasta ja uusiutuvaa energiaa – tätä voidaan käyttää vaihtoehtona fossiilisten polttoaineiden polttamiselle, joka on pahentanut ilmaston lämpenemistä lisäämällä kasvihuonekaasuja ilmakehään.

Joitakin muita biohiilen ympäristöhyötyjä ovat muun muassa pohjaveden pilaantumisen väheneminen, pienemmät vedensuodatuskustannukset, jätteiden määrän väheneminen ja maanviljelijöiden parempi kannattavuus. Tämä teknologia edistää myös elintarviketurvaa lisäämällä satoja ja pidättämällä vettä kuivuudelle alttiilla alueilla.

Biohiilen rooli hiilen sitomisessa ja ilmastonmuutoksen hillitsemisessä

Biohiilen tuotanto on hiilinegatiivinen prosessi, mikä tarkoittaa, että se itse asiassa vähentää hiilidioksidia ilmakehässä. Biohiilen valmistusprosessissa hajoavan kasvimateriaalin epästabiili hiili muutetaan stabiiliksi hiilen muodoksi, joka sitten varastoidaan biohiileen. Kun biohiili levitetään maaperään, se varastoi hiilen turvalliseen paikkaan mahdollisesti sadoiksi tai tuhansiksi vuosiksi. Yksinkertaisesti sanottuna biohiilen valmistukseen käytetyt raaka-aineet vapauttaisivat ilmakehään suurempia määriä hiilidioksidia, jos niiden annettaisiin hajota luonnollisesti. Kuumentamalla raaka-aineita ja muuttamalla niiden hiilipitoisuuden vakaaksi rakenteeksi, joka ei reagoi hapen kanssa, biohiiliteknologia vähentää lopulta hiilidioksidin määrää ilmakehässä.

Biohiili edistää myös ilmastonmuutoksen hillitsemistä rikastamalla maaperää ja vähentämällä kemiallisten lannoitteiden tarvetta, mikä puolestaan vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Parantunut maaperän hedelmällisyys edistää myös kasvien kasvua, jotka kuluttavat hiilidioksidia. Biohiilen monet hyödyt sekä ilmastolle että maatalousjärjestelmille tekevät siitä lupaavan uudistuvan maatalouden välineen.

Lue seuraavaksi:

Klikkaa tästä tilataksesi Regeneration Internationalin uutiskirjeen.