Ați auzit ceva despre biochar? Pentru majoritatea grădinarilor, acesta este un termen nou, inclusiv pentru mine. Am dat peste un articol în limba engleză despre biocărbune, în care acest îngrășământ a fost descris ca o minune, transformând deșertul în grădini ale Edenului. M-a intrigat. Am început imediat să caut cercetări asupra biochar-ului cu dovezi ale eficienței sale. Numărul studiilor nu a fost foarte mare, astfel că am reușit să le revizuiesc practic pe toate cele legate de ameliorarea solului (nu am inclus în această revizuire lupta biochar-ului cu efectele schimbărilor climatice).
Ce este biochar?
Este un tip special de cărbune de lemn preparat, care se adaugă în sol pentru a îmbunătăți fertilitatea. Cărbunele în agricultură este utilizat în mod tradițional de comunitățile indigene din partea de vest a Africii și, din câte se pare, în pădurile tropicale din Amazon. Există o ipoteză că biochar-ul poate crește semnificativ randamentele solului și, în același timp, poate reduce cantitatea de dioxid de carbon din atmosfera planetei.
Cum îmbunătățește biochar-ul solul?
Pe scurt:
- Adiția de biocarbune îmbunătățește proprietățile fizico-chimice ale solului (creșterea pH-ului de la 3,9 la 5,1, capacitatea de schimb de cationi de la 7,41 la 10,8 cmol(+)kg−1, procentajul de cationi de la 6,40 la 26,0%, și biomasa (MB) de la 835 la 1262 mg/kg);
- Creșterea diametrului mediu ponderat (MWD) al agregatelor de sol de la 2,6 cm la 4,0 cm);
- Rata de eroziune scade cu <50%. Datele au fost obținute prin aplicarea a 5% biochar din masa totală a solului ( CATENA Soil Science , China, 2013)
Rețeaua cristalină a biocarbunelui
Există dovezi că solurile îmbunătățite de fermierii precolumbieni din Amazon sunt încă fertile și conțin până la 35% din carbonul lor organic sub formă de biochar. Solurile îmbogățite artificial cu biocarbune în urmă cu 2000 de ani conțin mai multă apă și nutrienți într-o formă ușor accesibilă plantelor. Compoziția îngrășământului din cernoziomurile amazoniene, numite terra preta, a fost, se presupune, următoarea: cărbune + oase + gunoi de grajd (despre solurile amazoniene și biocarbunele lor precolumbian, puteți afla mai multe aici ).
Biocărbunele este un material super-poros, care se poate compara cu perlitul în ceea ce privește eficiența retenției apei. Porii săi devin un habitat sănătos pentru biota solului, iar aplicarea sa poate fi una dintre etapele „terraformării”. Carbonul din biochar este extrem de stabil și rămâne în sol timp de mii de ani, legând și reținând microelementele și mineralele, până când le eliberează rădăcinilor plantelor prin intermediul bacteriilor simbiotice. În locurile cu ploi abundente, această proprietate devine neprețuită pentru îngrășământ, pe lângă faptul că împiedică eroziunea și contaminarea apelor subterane.
Cum se produce biocărbunele?
Organizația care asigură standarde ecologice pentru biocărbuți, International Biochar Initiative, descrie procesul de producție al acestuia ca fiind „transformarea deșeurilor agricole în amplificatori de sol”. Biochar-ul este creat de asemenea ca rezultat al incendiilor naturale sau prin piroliză creată artificial:
“Deșeurile organice, cum ar fi rumegușul și ramurile, produsele secundare ale agriculturii, sunt ardente în camere anaerobe, generând ulei, gaz sintetic și un reziduu solid, asemănător cărbunelui. Cărbunele de lemn foarte poros, care funcționează ca un filtru pentru absorbția substanțelor chimice și a compușilor dăunători, lăsând să treacă nutrienții utili.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies
O scurtă istorie a biocărbunelui
Fără o mică excursie în istorie nu putem progresa. Cărbunele a fost întotdeauna al doilea element eficace de formare a solului pentru terenurile vest-africane, pe lângă gunoiul de grajd. Acest lucru a devenit clar după investigații antropologice extinse în Liberia și Ghana pe soluri de acum șapte secole ( 1 ).
„Pământurile întunecate africane” au fost create artificial, prin adăugarea de deșeuri alimentare, oase, cenușă și gunoi de grajd. Fără aceste componente, agricultura ar fi fost imposibilă în majoritatea regiunilor vest-africane. Interesant este că locuitorii Amazonului și ai Africii au descoperit cărbunele ca îngrășământ fără niciun contact - fermierii amazonieni îl foloseau în sol cu aproximativ 2500 de ani în urmă, în timp ce africanii în urmă cu aproximativ 700 de ani. Poate că culoarea neagră și structura biochar-ului au funcționat pe logica simplă a omului antic - „a trata similar cu similar”…
Datele cercetărilor științifice privind biocarbunele
Cercetări de teren privind biocarbunele în Austria
În prezent, biocarbunele este considerat o idee geoinginerească promițătoare, iar prin urmare, cercetările pe scară largă sunt mai mult legate de compensarea emisiilor de gaze cu efect de seră prin producerea biocarbunelui, cât și de îmbunătățirea procesului de piroliză în timpul producerii sale: gazul și uleiurile emise prin ardere pot fi folosite efectiv ca combustibil pentru a iniția reacția de piroliză. Dar, în continuare, lipsesc experimente la nivelul ecosistemelor vegetale și solului, a căror interacțiuni nu pot fi imitate complet în laborator. De aceea, aproape toate datele sunt destul de speculative.
Susținătorii îngrășămintelor subliniază în principal 2 avantaje: capacitatea de a stoca carbonul într-o formă stabilă, împiedicând eliberarea CO2 din materie organică în atmosferă și îmbogățirea solului. În legătură cu al doilea avantaj, nu există atât de multe cercetări de teren concludente. Cu toate acestea:
nu este contestat că biocarbunele reține apa, reduce aciditatea solului, îmbunătățește accesibilitatea oxigenului și oferă condiții ideale pentru habitatul microorganismelor din sol.
Cercetările de teren privind influența biocarbunelui asupra pierderii nutrienților sunt practic inexistent.
De asemenea, reținerea dioxidului de carbon a fost dovedită. Producția de biocarbune, se pare, reduce concentrația de CO2 în atmosferă: atunci când plantele se descompun, eliberează CO2, care în cele din urmă este absorbit de alte plante, iar ciclul continuă. Carbunele stabilizează această materie în descompunere și CO2 asociat, conservându-le în sol timp de sute sau chiar mii de ani. Această idee, despre care se presupune că are un potențial enorm pentru a ajuta la încetinirea încălzirii globale, a atras un număr impresionant de susținători ai biocarbunelui (dar și opozanți, deoarece potențialul economic și “utilitatea relativă” trebuie încă dovedite).
Toate cercetările de teren au concluzii prea “neclare”. Pentru fiecare tip de sol și condiții climatice este necesară o concentrație individuală a îngrășământului pe bază de carbune. În unele cazuri, acesta nu este necesar deloc. Compoziția chimică variază foarte mult, în funcție de materia primă și condițiile de piroliză. Creșterea randamentului a fost observată în zonele necorespunzătoare pentru agricultură, cu condiția adăugării de cenușă și adaosuri organice (!). Cu cât solul este mai bun, cu atât rezultatele sunt mai modeste. Pentru ca biocarbunele să funcționeze, este necesar să se adauge P, K, Ca și Mg prin adăugarea de compost și gunoi de grajd (solurile Terra Preta au fost create din resturi carbonizate amestecate cu deșeuri din așezările umane).
Datele empirice sunt extrem de puține. Voi prezenta rezultatele câtorva studii pe teren care mi s-au părut utile. Biocarbunele a fost studiat pe câmpurile de orez din Laos în 2007: conductivitatea hidro a solului s-a îmbunătățit, randamentul a crescut în condiții de fosfor scăzut, dar disponibilitatea azotului a scăzut, ceea ce a dus la necesitatea adăugării suplimentare de îngrășăminte azotate ( 2 ).
O publicație excelentă despre sinergia compostului și biocarbunelui provine de la biochimiștii germani de la Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry . În articol sunt foarte utile informațiile despre durabilitatea îngrășământului negru - structura principală a materialului are o rezistență mare la degradare (aproximativ 3000 de ani), ceea ce permite evitarea aplicării sale în sol anual, ca în cazul altor îmbunătățitoare de sol. De asemenea, se menționează diferențele în calitatea biocarbunelui în funcție de temperatura de obținere și de materia primă (biocarbunele din iarbă obținut la temperaturi scăzute de 250-400°C mineralizează carbonul mai bine decât cel din lemn de diferite tipuri și din procesarea la temperaturi ridicate).
Sursa biocarbunelui - iarbă
În cel mai amplu metaanaliză al cercetărilor privind biocarbunele există un avertisment:
Cele mai multe afirmații despre biocarbune sunt excesiv de entuziaste. Se supraestimează conștient avantajele potențiale ale îngrășământului atât pentru formarea solului, cât și pentru mediul înconjurător în general.
O prezentare TEDx a unui inginer aerospațial care promovează utilizarea biocarbunelui.
Promisiuni sau standarde?
Din fericire, problemele privind implementarea globală a biocarbunelui nu ne afectează. Ne-ar trebui, ca în Africa, să ridicăm doar fertilitatea solurilor de grădină. Și în această etapă apar probleme. Până acum nu știm:
- Ce pH vom obține în final;
- Proprietățile chimice ale diferitelor tipuri de biocarbune în funcție de materia primă și de metoda de preparare;
- Pe ce soluri ar fi mai bine să folosim un anumit produs;
- Cât de stabil este în sol (există doar date teoretice și indirecte);
- Dacă producția de biocarbune nu cauzează mai mult rău mediului decât beneficii posibile și multe alte întrebări similare.
Încă nu știm ce înseamnă un biocarbune BUN. Companiile care produc biocarbune sunt deja cu sute în întreaga lume, dar standardele încă nu există. Tocmai din acest motiv ni se promit, practic, aur pur, iar dozajele sunt scrise, limitându-se doar la imaginația și lăcomia producătorului. Până acum nu a fost dezvoltată nici o bază normativă-juridică, nici standarde naționale pentru biocarbune. Pentru a dezvolta astfel de standarde, acestea trebuie să fie fundamentate prin cercetări normale de câmp și de laborator, care sunt foarte puține, iar în toate testele publicate, cercetătorii insistă asupra necesității unei studieri și clarificări suplimentare a datelor.
Pe baza a aproximativ 100 de mostre de biocarbune, diferite în funcție de materie primă și procesul de producție, au fost propuse următoarele valori prag pentru elemente: O/C <0,4 și H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). Amestecarea biocarbunelui direct cu solul, fără adăugarea de aditive organice, nu este aplicată și nu are sens, dar producătorii nu menționează acest lucru pe ambalajele biocarbunelui.
Concluziile formulate pe baza meta-analizei din revista științifică Plos One din 2013:
- Studierea biocarbunelui este încă o domeniu foarte tânăr, ceea ce se reflectă în absența standardelor și în distribuția inegală a cercetărilor în domeniile tematice.
- Sunt necesare studii de câmp privind stabilitatea îngrășământului în funcție de climă, compoziția solurilor și metodele de producție a cărbunelui.
- Încă nu știm cum producția, transportul și aplicarea biocarbunelui afectează ecosistemul în ansamblu.
- Declarațiile optimiste cu privire la beneficiile biocarbunelui pentru mediu contrastează puternic cu numărul limitat de cercetări privind comportamentul și impactul său.
- Nu există suficiente date empirice care să confirme afirmațiile că aplicarea biocarbunelui în sol atenuiază semnificativ schimbările climatice sau că aceasta oferă beneficii ecologice generale când este evaluată pe baza unui set complet de indicatori.
Dezavantajele biocarbunelui, menționate de prof. Johan Six de la ETH Zurich:
- În unele cazuri, randamentul poate scădea din cauza absorbției apei și nutrienților de către biocarbune, ceea ce reduce disponibilitatea acestor resurse pentru culturile agricole. S-a demonstrat, de asemenea, că biocarbunele încetinește germinarea.
- Absorbția pesticidelor și erbicidelor poate reduce eficiența acestora.
- Anumite tipuri de biocarbune pot fi o sursă de contaminanți, cum ar fi metalele grele, compușii organici volatili, hidrocarburile aromatice policiclice și carbonul organic dizolvat.
- Îndepărtarea resturilor vegetale, cum ar fi tulpinile, frunzele și capsulele de semințe, care vor fi folosite pentru producția de biocarbune, poate afecta starea generală a solului, reducând numărul microorganismelor din sol și perturbând ciclul nutrienților interni.
- Creșterea capacității de schimb catiionic depinde de compoziția solului: este minimă în solurile bogate în argilă sau substanțe organice. Pentru solurile normale, aplicarea biocarbunelui nu are un mare sens.
- În solurile cu pH ridicat ( alcaline), creșterea pH-ului este nedorită, deoarece culturile agricole tolera doar un anumit interval de pH al solului.
Nu am nicio prejudecată personală cu privire la biocarbune. Dacă se dorește, acesta poate fi creat în curtea din spate:
Literatură suplimentară
Prin linkurile de mai jos puteți consulta lucrările științifice originale, care conțin designul complet al studiului, cu grafice, calcule și concluzii.
Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma, Volume 209-210, Noiembrie 2013, Pagini 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.
Recenzia recentă din 2018 Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .
