Novosibirští vědci navrhují používat uhlí k hnojení půdy a čištění vodních ploch – Vesti

Biochar je uhlíkatý produkt z biomasy získaný odstraněním vody a jiných těkavých složek vařením rostlinné nebo živočišné biomasy.

K tomu může docházet za přítomnosti kyslíku (dále jen spalování) nebo bez kyslíku (tzv. pyrolýza). Nicméně, ne všechen biochar je stejný a vlastnosti biocharu závisí hlavně na podmínkách pyrolýzy a typech biomasy, ze které byl získán. Od poloviny prvního desetiletí 2000. století začal výzkum jak samotného materiálu biocharu, tak jeho vlivu na vlastnosti půdy.

Bezpečnost biocharu: Důležitost označování

Ne každý biochar je vhodný pro použití v zemědělské technice. V závislosti na teplotě pyrolýzy a druhu suroviny může obsahovat škodlivé nečistoty: PAH, těžké kovy, karcinogenní zbytky spalování. Proto se v posledních letech používá mezinárodní certifikace podle normy EBC (European Biochar Certificate). Podobné normy se objevují i v Rusku, včetně GOST R 59025-2020. Při nákupu biocharu do zahrady a zeleninové zahrady si nezapomeňte zkontrolovat označení nebo si vyžádat zkušební protokol.

Vliv biocharu na půdní mikrobiotu

Biochar není jen „mrtvý sorbent“ – jeho porézní struktura vytváří jedinečné niky pro život půdních mikroorganismů. Výzkum ukazuje, že po aplikaci vysoce kvalitního biocharu se v půdě zvyšuje aktivita mykorhizních hub, bakterií vázajících dusík a saprofytů kompostu. Tento efekt je obzvláště výrazný při společném použití s organickou hmotou nebo zeleným hnojením.

Výzkum ukazuje, že pokud zkombinujete biochar s mykorhizou, účinek je dvakrát lepší. Porézní struktura je útočištěm nejen pro „dobré“, ale i pro patogeny. Pokud biochar nezaléváte biočajem, mohou se tam usadit nejrůznější nepříjemné věci. Takže pokud ho chcete přidávat, udělejte to moudře: nejprve aktivujte, pak osídlete prospěšnou mikrobiotou a teprve poté do půdy. Je to jako kvásek na chleba – bez něj se těsto zkazí.

Bioaktivace: Jak „zapnout“ biochar

Neaktivovaný biochar může zpočátku absorbovat živiny z půdy, čímž snižuje jejich dostupnost pro rostliny. Aby se tomu zabránilo, používá se metoda předběžné aktivace: biochar se ponechává 7–14 dní v roztoku hnojiva, kompostového čaje nebo nálevu ze zeleného hnojení. Někdy se používá roztok biohumusu. To umožňuje uhlí „nabít“ mikroprvky, mikroorganismy a vlhkostí – a začíná fungovat jako plnohodnotný nutriční pufr.

Existuje praxe, kdy se biochar přidává do půdy ihned, bez přípravy. V tomto případě však může během prvních sezón vázat živiny a snižovat jejich dostupnost pro rostliny. Aby se tomuto efektu zabránilo, biochar se předem namáčí v nálevu z divizny, kompostu nebo kvasničním roztoku. Po dvou týdnech takové přípravy se stává účinným pufrem: zadržuje vodu a živiny a zabraňuje jejich vyplavování.

Terminologie vůně kouře

Biouhel, také známý jako dřevěné uhlí, černé uhlí, saze a polokoks, je široká třída materiálů vyráběných nedokonalým spalováním nebo pyrolýzou organických materiálů, jako je dřevo, dřevěné vedlejší produkty, rostlinné zbytky, hnůj, ropa a vedlejší produkty. ropných produktů.

Ze zmíněných termínů je dřevěné uhlí nejobecnější a jednoduše zahrnuje částice pyrogenního (ohněm vytvořeného) materiálu, který je převážně směsí jednokruhových a kondenzovaných aromatických uhlíků s menším množstvím alifatických uhlíků, vodíku, kyslíku, dusíku a dalších prvků. .

Černý uhlík označuje částice nacházející se v půdách a sedimentech, které se podobají dřevěnému uhlí, ale nelze je jednoznačně klasifikovat jako pyrogenní.

Saze je název pro částice dřevěného uhlí, které vznikají v důsledku kondenzace výfukových plynů při otevřeném spalování nebo provozu spalovacího motoru.

Dřevěné uhlí je uhlí, které se používá jako palivo k vaření nebo k vytápění.

A biouhel je dřevěné uhlí, které se používá k ekologickým účelům, hlavně ke zlepšení kvality půdy, výrobě substrátů nebo čištění vody.

Přečtěte si více

Typ světlé letní barvy: Barva na vlasy, Paleta, Makeup, Šatní skříň - Image Corporation

Biochar není jen „popel“, ale v podstatě porézní černá houba, ve které zůstal živý uhlík, a popel je jeho prach, který zbývá po kremaci. Popel je téměř čistý minerální zbytek, bez organické hmoty a strukturní matrice, nemá co udržet a „krmit“ půdní mikrobiotu. Biochar je však věčným úkrytem pro mikroby a houby: povrch je tisíce metrů čtverečních na gram, je zde dostatek místa pro celou vesnickou mikroflóru, včetně zetě a tchyně.

Cestujte do Amazonie

Biouhel se používá jako doplněk půdy po tisíce let. Obrovské oblasti půdy Terra Preta de Indio v povodí Amazonky jsou antroposoly vytvořené předkolumbovskými indickými farmáři.

Kromě vysoké koncentrace biouhlu, půda Terra Preta obsahují velké množství biogenních (tvořených živými organismy) huminových materiálů a vysoké koncentrace rostlinných živin, zejména fosforu, který často chybí v oxysolech, ze kterých byly půdy vytvořeny Terra Preta.

Předpokládá se, že předkolumbovští indičtí farmáři v Amazonii praktikovali formu zemědělství typu „slash-and-burn“, ve kterém produkovali a aplikovali velká množství biouhlu spolu s rybími kostmi a různými organickými hnojivy do místních oxysolů ve záměrném pokusu zlepšit půdu. kvalitní.

Půdy Terra Preta patří mezi nejproduktivnější půdy v Amazonii a vyžadují méně živin pro udržitelnou zemědělskou a zahradnickou produkci ve srovnání s oxysoly, ze kterých byly vyrobeny.

Uhlík a úrodnost půdy

Biouhel je forma dřevěného uhlí, která se používá pro ekologické účely, především jako úprava půdy nebo pro zlepšení vlastností pěstebních substrátů. V substrátu pro pěstování zeleniny VEGGIEPON od německé značky LECHUZA je kromě zeolitu, pemzy, kokosového kokosu, hnojiv a sopečné lávy biouhel.

Vzniká v důsledku nedokonalého spalování biomasy a je směsí jednokruhových a kondenzovaných aromatických uhlíků s menším množstvím alifatických uhlíků, vodíku, kyslíku, dusíku a dalších prvků. Přidáním biouhlu do půdy se vrátí většina živin, které se z půdy při sklizni biomasy ztratí.

Vliv biouhlu na fyzikální vlastnosti půdy

Biouhel je schopen zadržovat biologicky dostupnou vodu a je velmi silným adsorbentem rostlinných živin a rozpuštěných organických sloučenin. Jde o účinný půdní kondicionér, který snižuje objemovou hmotnost půdy a zvyšuje schopnost půdy zadržovat a dodávat rostlinám živiny a vodu.

Kvůli tomuto pozitivnímu vlivu na kvalitu půdy většina studií uvádí zvýšený růst rostlin v půdách hnojených biouhlem, ale je třeba postupovat opatrně, protože kvalita uhlíku je kritická.

Některé typy biouhlu jsou schopny vázat živiny buď imobilizací, adsorpcí živin nebo zvýšením pH půdy do takové míry, že živiny již nejsou biologicky dostupné.

Sekvestrace půdního uhlíku a stabilita biouhlu

Biouhel je víceúčelová úprava půdy, která má řešit dvě klíčové globální výzvy – degradaci půdy a změnu klimatu. Jedinečné vlastnosti biouhlu spočívají v povaze jeho uhlíkové struktury, která je v půdě stabilnější než u neusazené organické hmoty. Když je biouhel správně vyroben a používán, může přetrvávat v půdě stovky let.

Tato vlastnost dává biouhlu komparativní výhodu oproti alternativním metodám sekvestrace půdního uhlíku, a to jak z hlediska skladovatelnosti, tak kompatibility s konvenčními způsoby zpracování půdy.

Přečtěte si více

Svařovací elektrody - druhy a rozdělení

Souběžně s efektem sekvestrace uhlíku pomáhá použití biouhlu zlepšit kvalitu půdy a zvýšit produktivitu plodin. Výzkum ukazuje, že biouhel ovlivňuje úrodnost půdy prostřednictvím různých mechanismů, včetně zvýšení pH v kyselých půdách, přímého zásobování rostlin živinami a zvýšení zadržování vody.

Nepřímý vliv na růst rostlin byl zjištěn také díky unikátním povrchovým vlastnostem biouhlu, které přispívají k akumulaci rostlinně dostupných živin v půdě. Biokarbonová technologie je většinou ve výzkumné a pilotní fázi.

Rychlá implementace bude vyžadovat spolehlivé a nákladově efektivní metody hodnocení kvality produktů a sekvestrace uhlíku a lepší pochopení dopadů na půdní biotu.

Produktivita a výživa rostlin

Metaanalýza studií zjistila, že přidání biouhlu do půdy v průměru zvýšilo pH, výnos, obsah uhlíku, dusíku a fosforu a koncentrace draslíku v rostlinných tkáních.

Další metastudie v roce 2011 uvedla průměrné zvýšení výnosu o 20 %, což bylo výraznější ve vysoce degradovaných půdách, které dostávaly málo nebo žádné hnojivo.

Aplikace biouhlu přímo přispívá k poskytování živin rostlinám, zejména díky obsahu popela. Množství živin v biouhlu závisí na surovinách, ze kterých je vyroben.

Například biouhel z drůbežího trusu obsahuje velké množství fosforu, zatímco biouhel ze slámy a trávy obsahuje velké množství draslíku. Suroviny bohaté na dusík, jako je drůbeží trus a biopevné látky, lze použít k výrobě biouhlu, ale velká část dusíku se ztrácí během pyrolýzy a zbývající dusík není snadno mineralizován.

Důležitější než obsah živin v biouhlu je jeho schopnost zachytit živiny při smíchání s jinými zdroji živin.

Fyzikální účinky půdy

Biouhel může také změnit fyzikální vlastnosti úrodné půdy, jako je zadržování vody a objemová hmotnost. Má nízkou objemovou hmotnost 0,2 až 1,0 g/cm 3 v závislosti na surovinách, ze kterých byl vyroben.

Přidání biouhlu do minerální půdy (která má typicky objemovou hustotu 1,3 g/cm 3 ) tedy může snížit celkovou hustotu. Biouhel je vysoce porézní houbovitý materiál, který dokáže absorbovat vodu, která je násobkem jeho hmotnosti. Tato vlastnost může být užitečná pro zvýšení zadržování vody v písčitých půdách, zejména za sucha.

V těžkých jílovitých půdách zvyšují aditiva Biochar stabilitu makroagregátu a pomáhají snižovat mechanickou pevnost a odolnost proti pronikání do tvrdých půd, což je výhodné pro růst kořenů.

V zahradnictví se biouhel úspěšně používá ve vysokých koncentracích (50 % až 75 %) jako náhrada rašeliny, která je považována za neobnovitelný zdroj. Bucoal je podobné rašelině v tom, že pojme velké množství vody, ale oproti rašelině má výhodu v tom, že se při vysychání nesráží. Biouhel je černý materiál, který dokáže absorbovat světlo. Změny v absorpci světla ovlivňují povrchové albedo.

Nevýhody biouhlu

Na druhou stranu může být biouhel zdrojem znečištění, přinášejícím polyaromatické uhlovodíky (PAH), dioxiny, VOC a těžké kovy v závislosti na surovině a výrobních podmínkách. Biouhel však může imobilizovat těžké kovy prostřednictvím sorpce, srážení a redukčních/oxidačních reakcí pH a bylo prokázáno, že trvale snižuje koncentrace těžkých kovů v rostlinách.

Přečtěte si více

Proč sukulentní listy žloutnou: 7 důvodů s fotografiemi

Biouhel může působit jako zdroj PAH v půdách, ale pozorované koncentrace zůstávají pod maximálním přípustným limitem. Biouhel má schopnost adsorbovat pesticidy, což potenciálně vede k jejich akumulaci v půdě, i když se stávají méně dostupnými a mohou být také degradovány biouhlem.

Klasickým rizikem při domácí výrobě biocharu je produkce materiálu nasyceného PAH, benzopyrenem a dalšími nebezpečnými sloučeninami, pokud se pyrolýza provádí při příliš vysoké teplotě. Proto je při domácí výrobě biocharu důležité surovinu nepřehřívat: nedopálený biochar je lepší než přehřátý a potenciálně toxický. Tento přístup snižuje riziko hromadění škodlivých látek a činí produkt bezpečnějším pro použití na zahradě.

Často kladené otázky k biocharu: Žhavé otázky a upřímné odpovědi

Jaký je rozdíl mezi biocharem a popelem?

Biochar je odolný, porézní uhlíkový materiál, který absorbuje a udržuje vlhkost, živiny a podporuje půdní mikrobiotu po celá léta. Popel je minerální prášek bez struktury: poskytuje draslík a zásady, rychle se rozpouští a výrazně zvyšuje pH, ale nezadržuje vlhkost ani nezlepšuje provzdušňování. Biochar je „dlouhodobě působící sorbent“, popel je „šoková přísada“. Jejich účinky na půdu jsou zásadně odlišné.

Má smysl přidávat biochar do úrodné půdy?

Biochar je univerzální, ale účinek je nejlépe patrný na degradovaných a lehkých půdách s nízkým obsahem organických látek – tam jeho porézní struktura maximálně odhaluje svůj potenciál: zadržování vlhkosti, zlepšené provzdušnění, aktivace mikrobioty. V černozemích a humusových půdách jsou účinky vyhlazeny, ale stále je pozorována stabilizace struktury a dlouhodobé zadržování minerálů, zejména ve vyčerpaných oblastech po intenzivním zemědělství.

Proč nelze suchý biochar přidávat do půdy okamžitě?

Čerstvé biouhlí, aplikované bez aktivace, může skutečně dočasně snížit dostupnost živin, zejména dusíku a draslíku: uhlí je aktivně adsorbuje a zpočátku je rostlinám „krade“. Proto se před jeho aplikací doporučuje uchovávat ho alespoň 10–14 dní v kompostu, divizni, vermikompostu nebo dokonce ve zředěných minerálních hnojivech – pouze tak se z balastu stane silný nutriční pufr.

Jaký je rozdíl mezi průmyslovým biocharem a domácím biocharem a měli byste důvěřovat domácím analogům?

Rozdíl je obrovský. Průmyslové biochary jsou standardizované na obsah PAH, těžkých kovů, frakční složení a sorpční kapacitu a mají označení (EBC, GOST atd.). Domácí biochary mohou obsahovat nežádoucí zbytky (karcinogeny, popel, pryskyřice), pokud vše spálíte nebo provozujete při příliš vysoké teplotě. Pro zeleninovou zahradu nebo skleník je vhodné použít buď osvědčený produkt, nebo zaručit nízkoteplotní pyrolýzu a čisté suroviny.

Je pravda, že biochar neutralizuje kyselost půdy a pomáhá bojovat proti okyselování?

Ano, biochar dokáže tlumit kyselost díky zbytkovému popelu (zejména ze dřeva a slámy), ale účinek není tak radikální jako u křídy nebo dolomitu. Při systematické aplikaci po dobu několika sezón se pH zvyšuje v průměru o 0,2–0,5, zejména na kyselých a podzolických půdách. V případě silné acidifikace se však nelze spoléhat pouze na biochar – je to pomocný tlumič, nikoli vápnění.

Přečtěte si více

Druhy oceli pro komíny: popis, charakteristika.

Opravdu biochar čistí půdu od solí, těžkých kovů a pesticidů?

Biochar funguje jako „houba“ – dokáže fixovat a neutralizovat některé těžké kovy (kadmium, olovo, zinek) a dokonce i zbytky pesticidů, čímž snižuje jejich biologickou dostupnost pro rostliny. Fixované látky se transformují do méně nebezpečné formy a je méně pravděpodobné, že se dostanou do plodů. Pokud je však v původní surovině nadbytek kontaminantů, může být samotný biochar zdrojem toxinů, proto je certifikace nebo samomonitoring nesmírně důležitý.

Měl by se biochar používat v květináčích a nádobách pro pokojové a balkónové rostliny?

Nejenže je to možné, ale je to také nutné, zejména v kyprých substrátech. Biochar zvyšuje vlhkostní kapacitu a propustnost vzduchu, zabraňuje rozvoji hniloby a stabilizuje mikroflóru v omezeném objemu půdy. Dávkování je 5-15 % objemu půdní směsi. U tropických rostlin a sukulentů je lepší dřevěné uhlí předem promýt a aktivovat, aby se zabránilo lokálnímu zasolení a „vyčerpání“ substrátu na začátku.

Kolik biocharu je třeba přidat, aby se zabránilo poškození rostlin?

Riziko je minimální při správném výběru surovin a teplotním režimu pyrolýzy (350–600 °C). Problémy nastávají při nekontrolovaném používání biocharu ze slámy, hnoje nebo domovního odpadu – možný je nadměrný příjem solí, chloridů nebo PAH. Při každoroční aplikaci sledujte půdní reakci, strukturu a absenci „zápachu“ – dobrý biochar voní po kouři, nikoli po chlóru nebo oleji.

Je možné smíchat biochar s humusem, nebo to nebude fungovat?

Biochar není hnojivo v klasickém slova smyslu – je to dlouhodobý strukturální prvek, který zvyšuje účinnost organické hmoty. Kompost a hnůj jsou zdrojem živin a biochar je zásobárnou: zadržuje minerální a organické sloučeniny, chrání je před vyplavováním a slouží jako útočiště pro mikrobiotu. V ideálním případě by měl být kombinován: alespoň tři díly organické hmoty na jeden díl biocharu, aby návratnost byla maximální.

Může biochar nahradit zeolit, pemzu nebo vermikulit v substrátu?

Částečně ano, biochar může sloužit jako alternativa k minerálním kypřicím činidlům, ale s úpravou kyselosti a pufrovacích vlastností. Ve směsích pro sazenice a pokojové rostliny snižuje zhutnění substrátu, zvyšuje zadržování vlhkosti a podporuje růst mykorhizy. U sukulentů a kaktusů je však lepší jej kombinovat s inertními složkami, aby se směs nepřevlhčila a nevyvolalo se hniloba.

Jak dlouho biochar ve skutečnosti vydrží v půdě a „končí“ jeho účinek po několika letech?

Biochar je dlouhověký. Za normálních podmínek se rozkládá extrémně pomalu (desítky až stovky let), přičemž hlavní zemědělské funkce (sorpce, vlhkostní kapacita, mikrobiologická aktivita) jsou zachovány po dobu nejméně 5-10 let, poté materiál postupně mineralizuje a je součástí humusu. Na rozdíl od rašeliny nebo kompostu se biochar nerozkládá rychle a „nevyhoří“ – to je jeden z mála skutečně dlouhodobých přínosů pro úrodnost lokality.

Novosibirští vědci přišli na to, jak z uhlí vytěžit maximální zisk, vědci z Akademgorodoku prokázali, že jej lze využít nejen k výrobě tepla, ale také k hnojení půdy a čištění vodních ploch;

Přečtěte si více

Nakládané okurky (pro uskladnění v bytě) - Strana 4: Okurky

12. července 2022, 12:36

Z obyčejného fosilního uhlí se po speciálním zpracování stává produkt s vysokou přidanou hodnotou. Uhlíkový sorbent vykazuje maximální účinnost. Absorboval soli těžkých kovů ─ měď a železo. Tímto způsobem můžete rychle a efektivně vyčistit říční a mořskou vodu, vysvětluje Tatyana Skripkina, kandidátka chemických věd. Vývoj je založen na obyčejném hnědém uhlí, speciálně upraveném. A to není jediná oblast, kde se dá uplatnit. Například úpravy půdy na bázi uhlí stimulují růst rostlin. „Při testování na trávnících byl nárůst hmotnosti o více než 20 procent a nárůst výšky o 40 procent. Huminové kyseliny v hnědém uhlí zlepšují kvalitu půdy tak, že se živiny dostávají ke kořenům rostliny,“ říká Taťána Skripkina, výzkumná pracovnice Ústavu chemie a mechanochemie pevných látek SB RAS. Z uhlí lze získávat i prvky vzácných zemin, které jsou v mikroelektronice velmi vyhledávané. Jejich tradiční vyhledávání a těžba je nákladná. S uhlím se proces stává jednodušším a dostupnějším, říkají chemici. Tajemství je ve speciální technologii mechanochemického zpracování. Umožňuje aktivovat super vlastnosti fosílie, získávat produkty z uhlí s výrazně vyšší přidanou hodnotou. Mlýn nemele jen částice uhlí: v tuto chvíli uvnitř probíhá kaskáda chemických reakcí. Zvláštností technologie mechanické aktivace je, že pevné látky interagují bez přidání kapalných rozpouštědel, což znamená značnou úsporu nákladů a snížení zátěže životního prostředí samotný proces je rychlejší. Úkolem vědců je vybrat optimální podmínky, parametry a činidla v závislosti na úkolu. „Mechanochemické zpracování je zajímavé, protože je jednoduše škálovatelné. Zpracováváme v reaktorech 5-10 gramů. Ústav má zařízení, které dokáže zpracovat desítky a stovky kilogramů, tady dokážou vyrobit stroje, které dokážou zpracovat až několik tun za hodinu,“ říká Igor Lomovský, vedoucí laboratoře Ústavu chemie a mechanochemie pevných látek SB RAS; . Sibiřané navrhují používat takzvané neenergetické uhlí. Je to asi čtvrtina toho, co se vytěží během těžby. Často se jednoduše zlikviduje. Mezitím může být takové uhlí užitečné a velmi výnosné.

Novosibirští vědci vyvinuli rychlý a přesný test na černý kašel.