Har du hört talas om biochar? För de flesta trädgårdsentusiaster är detta ett nytt begrepp, även för mig. Jag stötte på en engelskspråkig artikel om biochar där detta gödselmedel beskrevs som ett mirakel som förvandlar öknen till Edens trädgårdar. Det fångade min uppmärksamhet direkt, och jag började genast söka efter forskningsartiklar som bevisar biochars effektivitet. Det visade sig inte finnas alltför många studier, vilket gjorde det möjligt för mig att läsa igenom dem som handlade om jordförbättring (de om biochars roll i att bekämpa klimatförändringar valde jag att inte inkludera i denna genomgång).
Vad är biochar?
Det är en särskilt framställd träkol som tillsätts i jorden för att förbättra dess bördighet. Kol har traditionellt använts i jordbruk av ursprungsbefolkningar i västra Afrika och, enligt vissa obekräftade uppgifter, i Amazonas regnskogar. Det finns en hypotes om att biochar kan öka jordens avkastning avsevärt och samtidigt minska mängden koldioxid i atmosfären.
Hur förbättrar biochar jorden?
Kortfattat:
- Tillsats av biochar förbättrar jordens fysikalisk-kemiska egenskaper (höjning av pH från 3,9 till 5,1, katjonbyteskapacitet från 7,41 till 10,8 cmol(+)kg−1, procentandel av katjoner från 6,40 till 26,0%, och biomassa (MVS) från 835 till 1262 mg/kg-1).
- Ökning av genomsnittlig diameter (MWD) på jordaggregat från 2,6 cm till 4,0 cm.
- Erosionstakten minskar med <50%. Dessa data erhölls genom att tillsätta 5% biochar av jordens totala massa ( CATENA Soil Science , Kina, 2013).
Kristallstrukturen av biochar
Det finns bevis för att jordar som förbättrades av förkolumbiska jordbrukare i Amazonas fortfarande är bördiga och innehåller upp till 35% av sitt organiska kol i form av biochar. Jordar som artificiellt berikades med biochar för 2000 år sedan håller kvar mer vatten och näringsämnen i en form som är lättillgänglig för växterna. Sammansättningen av gödselmedlet i de svarta jordarna “terra preta” i Amazonas tros ha varit följande: kol + ben + gödsel. (Mer om Amazonska jordar och deras förkolumbiska biochar kan du läsa här ).
Biochar är ett ultraporöst material som kan jämföras med perlit när det gäller effektiviteten i att hålla kvar vatten. Dess porer blir en hälsosam livsmiljö för jordbiota, och att tillsätta det kan vara ett led i jordinvesteringsprocesser. Kolet i biochar är mycket stabilt och förblir i jorden i tusentals år, där det binder och håller kvar mikroelement och mineraler tills dessa släpps ut till växternas rötter med hjälp av symbiotiska bakterier. På platser med mycket regn är denna egenskap ovärderlig för gödsel, tillsammans med dess förmåga att förhindra erosion och förorening av grundvatten.
Hur framställs biochar?
Organisationen International Biochar Initiative, som står för miljöstandarder för biochar, beskriver tillverkningsprocessen som “förvandling av jordbruksrester till jordförbättring”. Biochar skapas också som ett resultat av naturliga bränder eller genom konstgjord pyrolys:
“Organiskt avfall, såsom trärester och grenar, biprodukter från jordbruk, bränns i syrefria kammare och omvandlas till olja, syntesgas och en fast restprodukt som liknar träkol. Denna högporösa typ av träkol fungerar som ett filter för att absorbera skadliga kemikalier och föreningar, samtidigt som det släpper igenom användbara näringsämnen.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies
Kort historik om biochar
Vi kan inte undvika en historisk tillbakablick. Kol har alltid varit det andra mest effektiva jordbildande elementet, vid sidan av gödsel, för västra Afrikas jordar. Detta blev tydligt efter omfattande antropologiska studier i Liberia och Ghana på jordar som är över 700 år gamla ( 1 ).
De så kallade “afrikanska mörka jordarna” skapades artificiellt genom tillsats av matavfall, ben, aska och gödsel. Utan dessa komponenter skulle jordbruk ha varit omöjligt i många västafrikanska regioner. Det är intressant att Amazons och Afrikas invånare upptäckte kol som gödselmedel helt oberoende av varandra – amazonska jordbrukare började använda det för cirka 2500 år sedan, medan afrikanerna började använda det för cirka 700 år sedan. Kanske var den svarta färgen och strukturen av biochar en drivkraft för den enkla logiken hos forntida människor – “att behandla likt med likt”…
Forskning om biokol
Fältstudier av biokol i Österrike
Idag ses biokol som en lovande idé inom geoengineering, varför storskaliga studier främst är inriktade på att kompensera växthusgasutsläpp genom att producera biokol samt förbättra pyrolysprocessen vid dess framställning. De gaser och oljor som frigörs vid förbränningen kan faktiskt användas som bränsle för att initiera pyrolysreaktionen. Men det saknas fortfarande experiment på nivån av växt-jord-ekosystem, där återkoppling inte helt kan simuleras i laboratoriemiljö. Därför är närapå alla data relativt spekulativa.
Förespråkare av biokol som gödningsmedel pekar främst på två fördelar: förmågan att lagra kol i stabil form, vilket förhindrar att CO2 från organiskt material når atmosfären, och förbättra jordens kvalitet. Det är dock inte många bra fältstudier kopplade till den andra fördelen. Ändå:
det är obestridligt att biokol håller kvar vatten, minskar jordens surhet, förbättrar tillgången till syre och skapar idealiska förhållanden för jordmikroorganismer.
Fältstudier om biokolens påverkan på näringsförluster är praktiskt taget obefintliga.
Förmågan att hålla kvar koldioxid är också bevisad. Produktion av biokol verkar minska CO2-halten i atmosfären: när växter bryts ner frigörs CO2, som i slutändan absorberas av andra växter och cykeln fortsätter. Kol stabiliserar detta nedbrytbara organiska material och det inkapslade CO2 och lagrar det i jorden i hundratals eller till och med tusentals år. Denna idé, som påstås ha enorm potential att bromsa global uppvärmning, har lockat ett stort antal anhängare av biokol (liksom motståndare, eftersom dess ekonomiska potential och “relativa nytta” fortfarande måste bevisas).
Alla fältstudier har alltför “utsuddade” slutsatser. Varje typ av jord och klimatförhållande kräver en individuell koncentration av kolbaserat gödningsmedel. I vissa fall behövs det inte alls. Den kemiska sammansättningen varierar kraftigt beroende på ursprungsmaterial och pyrolysförhållanden. Skördeökning har noterats på jordar som är olämpliga för jordbruk, förutsatt att aska och organiska tillsatser används (!). Ju bättre jorden är, desto blygsammare är resultaten. För att biokol ska vara effektivt krävs tillförsel av P, K, Ca och Mg genom tillsättning av kompost och gödsel (Terrapreta-jordar skapades av förkolnade rester blandade med avfallsprodukter från bosättningar).
Det finns pinsamt lite empiriska data. Här är några resultat från fältstudier som jag finner användbara. Biokol undersöktes på risodlingar i Laos 2007: jordens vattenledningsförmåga förbättrades, skördar ökade under förhållanden med låg fosfortillgång, men kvävetillgängligheten minskade, vilket ledde till ett behov av ytterligare kvävegödningsmedel ( 2 ).
En utmärkt publikation om synergi mellan kompost och biokol finns från tyska biokemister vid Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry . Särskilt användbara i artikeln är uppgifterna om biokolets livslängd – materialets grundstruktur är mycket resistent mot nedbrytning (cirka 3000 år), vilket innebär att det inte behöver tillsättas i jorden årligen, som andra jordförbättringsmedel. Artikeln lyfter även fram skillnader i kvalitet mellan olika typer av biokol beroende på tillverkningsvärme och ursprungsmaterial (biokol från gräs producerat vid låga temperaturer på 250–400°C mineraliserar kol bättre än biokol från hårdved och högtemperaturbehandling).
Biokolkälla – gräs
I en metaanalys av forskning om biokol finns en varning:
De flesta påståenden om biokol är överdrivet optimistiska. Fördelarna av gödselmedlet för både jord och miljö överdrivs medvetet.
Ett TEDx-tal av en rymdingenjör som förespråkar användning av biokol.
Löften eller standarder?
Lyckligtvis påverkar problemen med global implementering av biokol oss inte direkt. Vår utmaning liknar mer situationen i Afrika: att förbättra trädgårdsjordens bördighet. Och här uppstår problem. Vi vet fortfarande inte:
- Vilket pH vi får som resultat;
- De kemiska egenskaperna hos olika typer av biokol beroende på råmaterial och framställningsmetod;
- På vilka jordar en viss produkt är mest användbar;
- Hur stabilt det är i jorden (det finns bara teoretiska och indirekta data);
- Om produktion av biokol skadar miljön mer än det eventuella nyttan och en rad andra liknande frågor.
Vi vet fortfarande inte vad GOD biokol är. Företag som tillverkar biokol finns nu i hundratals runt om i världen, men standarder saknas fortfarande. Därför lovas vi närapå guldgruvor, och doseringar skrivs bara ut baserat på fantasin och girigheten hos tillverkaren. Det finns ännu ingen rättslig ram eller några specifikationer (som motsvarigheten till GOST i Ryssland) för biokol. För att utveckla sådana standarder krävs gedigna fält- och laboratoriestudier, men det finns väldigt få sådana. Dessutom påpekar forskarna i alla publicerade studier behovet av ytterligare forskning och precisering av data.
Utifrån cirka 100 prover av biokol, som skiljer sig åt baserat på råmaterial och tillverkningsprocess, har följande tröskelvärden för grundämnen föreslagits: O/C <0,4 och H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). Att blanda biokol direkt i jorden utan att tillsätta organiska tillsatser används inte och har ingen mening, men detta framgår inte på förpackningarna från tillverkarna av biokol.
Slutsatser baserade på en metaanalys i den vetenskapliga tidskriften Plos One (2013):
- Studiet av biokol är fortfarande ett mycket ungt forskningsområde, vilket återspeglas i bristen på standarder och ojämn fördelning av studier över olika ämnesområden.
- Fältförsök behövs för att undersöka gödselns stabilitet beroende på klimat, jordens sammansättning och kolproduktionsmetoder.
- Vi vet fortfarande inte hur tillverkning, transport och användning av biokol påverkar hela ekosystemet.
- Optimistiska påståenden om biokolets miljöfördelar står i stark kontrast till den begränsade forskningsmängden om dess egenskaper och effekter.
- Det finns otillräckligt med empiriska data för att stödja påståendena att införandet av biokol i jord väsentligt bidrar till att mildra klimatförändringar eller att det ger allmänna miljöfördelar i en helhetlig bedömning.
Nackdelar med biokol, som framförts av professor Johan Six, vid ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich):
- I vissa fall kan skördar minska eftersom biokol absorberar vatten och näringsämnen och därigenom minskar deras tillgänglighet för grödor. Det har också visats att biokol kan bromsa groning.
- Absorptionen av bekämpningsmedel och herbicider kan minska deras effektivitet.
- Vissa typer av biokol kan fungera som en källa till föroreningar, såsom tungmetaller, flyktiga organiska föreningar, polycykliska aromatiska kolväten och löst organiskt kol.
- Borttagning av växtrester, såsom stjälkar, blad och frökapslar, som används för att producera biokol, kan försämra jordens allmänna hälsa genom att minska antalet mikroorganismer och störa kretsloppet för näringsämnen i jorden.
- En ökning av katjonbyteskapaciteten är beroende av jordens sammansättning: den är minimal i jordar med hög lerhalt eller ett högt innehåll av organiskt material. För vanliga jordar har användningen av biokol liten betydelse.
- I jordar med högt pH-värde (alkaliska jordar) är ytterligare pH-höjning oönskad eftersom grödor bara tål ett visst pH-område i jorden.
Jag har inga personliga fördomar om biokol. Om det önskas kan man tillverka det själv på sin bakgård:
Ytterligare läsning
Via länkarna nedan kan du ta del av originalvetenskapliga artiklar som innehåller fullständiga forskningsdesigner med diagram, beräkningar och slutsatser.
Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma, Volymer 209–210, november 2013, sidorna 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.
Den senaste översikten från 2018: Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .
