Har du hørt om biokul? For de fleste haverfolk er det et nyt begreb, også for mig. Jeg stødte på en engelsksproget artikel om biokul, der beskrev denne gødning som et mirakel, der omdanner ørkenen til Edens haver. Det fangede min opmærksomhed. Jeg begyndte straks at lede efter undersøgelser om biokul med beviser for dets effektivitet. Der viste sig ikke at være mange undersøgelser, så jeg kunne bogstaveligt talt gennemgå dem alle, der omhandlede forbedring af jorden (jeg inkluderede ikke oplysninger om biokuls kamp mod effekterne af global opvarmning i denne oversigt).
Hvad er biokul?
Det er trækul, der er fremstillet på en særlig måde, som tilsættes jorden for at forbedre frugtbarheden. Kul har traditionelt været anvendt i landbruget af de oprindelige folk i Vestafrika og, ifølge nogen usikre oplysninger, i de tropiske regnskove i Amazonas. Der er en hypotese om, at biokul kan øge jordens udbytte betydeligt samtidig med at reducere mængden af kuldioxid i jordens atmosfære.
Hvordan forbedrer biokul jorden?
Kort sagt:
- Tilsætning af biokul forbedrer jordens fysikokemiske egenskaber (pH stiger fra 3,9 til 5,1, cationbytningskapacitet fra 7,41 til 10,8 cmol(+)kg−1, cationindhold fra 6,40 til 26,0%, og biomasse (MVS) fra 835 til 1262 mg/kg-1).
- Den gennemsnitlige diameter (MWD) af jordaggregater øges fra 2,6 cm til 4,0 cm);
- Erosionshastigheden reduceres med <50%. Dataene blev opnået ved at tilsætte 5% biokul af den samlede jordmasse ( CATENA Soil Science , Kina, 2013)
Krystalstrukturen af biokul
Der er beviser for, at jorden i Amazonas, forbedret af prekolumbianske landmænd, stadig er frugtbar og indeholder op til 35% af sin organiske kulstof i form af biokul. Kunstigt berigede biokuljorde fra 2000 år siden indeholder mere vand og næringsstoffer i en let tilgængelig form for planter. Sammensætningen af gødningen i Amazonas’ sorte jord, terra preta, har angiveligt været: kul+knogler+gødning (Du kan finde mere information om de amazoniske jorder og deres prekolumbianske biokul her ).
Biokul er et superporøst materiale, der kan sammenlignes med perlit med hensyn til vandholdende effektivitet. Dets porer bliver et sundt habitat for jordens mikrobiota, og dets tilsætning kan være et af trinnene i “terraforming”. Kulstof i biokul er meget stabilt og forbliver i jorden i tusinder af år, hvor det binder og holder mikronæringsstoffer og mineraler, indtil det frigives til plantens rødder ved hjælp af symbiotiske bakterier. I områder med kraftige regner er denne egenskab uvurderlig for gødningen samt forhindringen af erosion og forurening af grundvandet.
Hvordan produceres biokul?
Organisationen, der sikrer miljøstandarder for biokul, International Biochar Initiative, beskriver produktionsprocessen som “at omdanne landbrugsaffald til en jordforstærker”. Biokul fremstilles også som følge af naturlige brande eller kunstigt gennem pyrolyse:
“Organisk affald som spåner og grene, biprodukter fra landbruget, brændes i iltfrie kamre, hvorved der dannes olie, syntetisk gas og et fast rester, der ligner trækul. Den højporøse type trækul fungerer som et filter til at absorbere skadelige kemikalier og forbindelser, mens den tillader gavnlige næringsstoffer at passere.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies
Kort historie om biokul
Uden et historisk perspektiv kan vi ikke komme uden om. Kul har altid været det andet effektive jorddannende element for landene i Vestafrika, ved siden af gødning. Dette blev tydeligt efter omfattende antropologiske undersøgelser i Liberia og Ghana på jorde for syv hundrede år siden ( 1 ).
“De afrikanske mørke jorde” blev skabt kunstigt ved at tilsætte køkkenaffald, knogler, aske og gødning. Uden disse komponenter ville landbruget i de fleste vestafrikanske områder være umuligt. Det er interessant at bemærke, at beboerne i Amazonas og Afrika uafhængigt opdagede kul som gødning – amazoniske bønder tilsatte allerede for 2500 år siden kul til jorden, mens afrikanere gjorde det for omkring 700 år siden. Måske arbejdede den sorte farve og struktur af biokul på den enkle logik hos det gamle menneske – “at helbrede ligeså med ligeså”…
Data om videnskabelige undersøgelser af biokul
Markerundersøgelser af biokul i Østrig
I dag betragtes biokul som en perspektivrig geoingeniøridé, hvorfor storskalaforskning i højere grad relaterer sig til kompensation af drivhusgasudslip gennem produktion af biokul, samt forbedring af pyrolyseprocessen ved fremstillingen: gasser og olier, der frigives ved forbrænding, kan faktisk bruges som brændstof til at starte pyrolyse-reaktionen. Men der mangler stadig eksperimenter på niveauet af plante-jord-økosystemer, hvis feedback-mekanismer ikke kan simuleres fuldt ud i laboratoriet. Derfor er næsten alle data temmelig spekulative.
Tilhængere af gødningsmidlet peger hovedsageligt på to fordele: evnen til at opbevare kulstof i en stabil form, hvilket forhindrer CO2 i at undslippe organisk materiale til atmosfæren, samt berigelse af jorden. Med hensyn til den anden fordel er der ikke så mange gode markerundersøgelser. Ikke desto mindre:
det er ubestridt, at biokul holder på vand, reducerer jordens surhedsgrad, forbedrer iltens tilgængelighed og skaber ideelle betingelser for levesteder for jordmikroorganismer.
Der mangler nærmest feltafprøvninger, der undersøger biokuls indflydelse på tab af næringsstoffer.
Opbevaring af kuldioxid er også bevist. Produktion af biokul ser ud til at reducere CO2-indholdet i atmosfæren: når planter nedbrydes, frigiver de CO2, som til sidst absorberes af andre planter, og cyklussen fortsætter. Kul stabiliserer dette nedbrydelige materiale og den tilhørende CO2 og konserverer det i jorden i hundreder eller endda tusinder af år. Denne idé, som angiveligt har et enormt potentiale til at bremse global opvarmning, har tiltrukket et imponerende antal tilhængere af biokul (og modstandere også, da det økonomiske potentiale og den “relaterede nytte” stadig skal bevises).
Alle markundersøgelser har alt for “slørede” konklusioner. For hver type jord og klimaforhold er der brug for en individuel koncentration af kuldrys. I nogle tilfælde er det slet ikke nødvendigt. Den kemiske sammensætning varierer vidt afhængigt af råmaterialet og pyrolyseforholdene. Øgede udbytter er blevet bemærket i uegnet til landbrug steder, under forudsætning af tilsætning af aske og organiske tilsætningsstoffer (!). Jo bedre jorden er, desto mere beskedne er resultaterne. For at biokul kan fungere, er det nødvendigt at tilsætte P, K, Ca og Mg ved at tilsætte kompost og gødning (Terra Preta-jorder blev skabt af forkullede rester i blanding med affald fra menneskelige bosættelser).
Der er skræmmende lidt empiriske data. Her er resultaterne af et par markundersøgelser, der syntes mig nyttige. Biokul blev undersøgt på rismarker i Laos i 2007: jordens hydrodynamik blev forbedret, udbyttet steg under forhold med lav tilgængelighed af fosfor, men tilgængeligheden af kvælstof faldt, hvilket førte til behovet for yderligere tilførsel af kvælstofgødning ( 2 ).
En fremragende publikation om synergien mellem kompost og biokul findes hos tyske biokemikere fra Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry . Artiklen indeholder især nyttige oplysninger om holdbarheden af det sorte gødningsmiddel - den grundlæggende struktur af materialet har en høj modstandsdygtighed overfor nedbrydning (ca. 3000 år), hvilket muliggør, at det ikke skal tilsættes jorden årligt, som andre jordforbedrere. Det nævnes også, at der er forskelle i kvaliteten af biokul afhængigt af temperatur under fremstillingen og råmaterialet (biokul fra græs, fremstillet ved lave temperaturer 250-400°C, mineraliserer kulstof bedre end fra hårde træsorter og højtemperaturbehandling).
Kilde til biokul - græsser
I den mest omfattende metaanalyse af undersøgelser om biokul er der en advarsel:
De fleste udsagn om biokul er overdrevne. De potentielle fordele ved gødningsmidlet, både for jorddannelse og for miljøet generelt, bliver bevidst overvurderet.
Foredrag på TEDx af en rumfartsingeniør, der fremmer brugen af biokul.
Løfter eller standarder?
Heldigvis vedrører problemerne med global implementering af biokul os ikke. Vi skal, ligesom i Afrika, bare øge frugtbarheden i havejorden. Og på dette stadium opstår der problemer. Vi ved endnu ikke:
- Hvilken pH vi i sidste ende vil opnå;
- De kemiske egenskaber ved de forskellige typer biokul afhængigt af råmateriale og fremstillingsmetode;
- På hvilke jorde det er bedst at bruge det specifikke produkt;
- Hvor stabilt det er i jorden (der er kun teoretiske og indirekte data);
- Om produktionen af biokul gør mere skade på miljøet end den mulige fordel, og der er mange lignende spørgsmål.
Vi ved stadig ikke, hvad der er GODE biokul. Der er allerede flere hundrede virksomheder verden over, der producerer biochar, men der er stadig ingen standarder. Derfor lover de os bogstaveligt talt guldrammer, og doseringerne angives kun ud fra producentens fantasi og grådighed. Der er endnu ikke udviklet nogen lovgivningsmæssig ramme eller GOST-standarder for biochar. For at udvikle sådanne standarder skal de underbygges af ordentlige feltovervågninger og laboratorieforsøg, som der er meget få af, og i alle offentliggjorte undersøgelser insisterer forskerne på behovet for yderligere undersøgelser og præcisering af dataene.
Baseret på cirka 100 prøver af biochar, der varierer i råmateriale og produktionsproces, blev følgende tærskelværdier for elementer foreslået: O/C <0,4 og H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). At blande biochar direkte med jorden uden tilsætning af organiske additiver anvendes ikke og giver ikke mening, men producenternes emballage nævner ikke dette.
Konklusionerne formuleret på basis af en meta-analyse i det videnskabelige tidsskrift Plos One fra 2013:
- Studiet af biochar er stadig et meget ungt område, hvilket afspejles i fraværet af standarder og den ujævne fordeling af forskning inden for tematiske områder.
- Der er behov for felttest af gødnings stabilitet afhængigt af klima, jordens sammensætning og måden, hvorpå kuldet produceres.
- Vi ved stadig ikke, hvordan produktion, transport og anvendelse af biochar påvirker økosystemet som helhed.
- Optimistiske udsagn om fordelene ved biochar for miljøet står i skarp kontrast til det begrænsede antal undersøgelser af dens opførsel og indflydelse.
- Der er utilstrækkelige empiriske data, der understøtter påstandene om, at anvendelsen af biokul i jorden væsentligt afbøder klimaforandringer eller giver samlede miljømæssige fordele, når der vurderes ud fra et fuldt sæt indikatorer.
Ulemper ved biochar, nævnt af prof. Johan Six, ETH Zürich:
- I nogle tilfælde kan udbyttet falde på grund af biochars sorption af vand og næringsstoffer, hvilket reducerer tilgængeligheden af disse ressourcer for landbrugsafgrøder. Det er også vist, at biochar hæmmer spiring.
- Absorption af pesticider og herbicider kan reducere deres effektivitet.
- Nogle biochars kan fungere som en kilde til forurening såsom tungmetaller, flygtige organiske forbindelser, polycykliske aromatiske kulbrinter og opløst organisk kulstof.
- Fjernelse af planteaffald såsom stængler, blade og frøkapsler, der skal bruges til produktion af biochar, kan forværre den generelle tilstand af jorden ved at reducere antallet af jordmikroorganismer og forstyrre cirkulationen af indre næringsstoffer.
- Øgning af cationbytningsevnen afhænger af jordens sammensætning: den er minimal i jord med højt indhold af ler eller organiske stoffer. For normal jord giver anvendelsen af biokul ikke meget mening.
- I jorde med høj pH (alkaliske) er en stigning i pH uønsket, da landbrugsafgrøder kun tåler et bestemt pH-interval.
Jeg har ingen personlige fordomme mod biochar. Hvis man ønsker det, kan det laves i baghaven:
Yderligere litteratur
Via linkene nedenfor kan du finde de originale videnskabelige arbejder, der indeholder det fulde forskningsdesign med grafer, beregninger og konklusioner.
Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma Volumes 209–210, November 2013, Pages 188-197.
Recent developments in biochar as an effective tool for agricultural soil management: a review . Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(15), 4840–4849.
Nyeste gennemgang fra 2018 Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .
