Авторский состав:

Дурова А.С. – к.б.н., доцент СПбГЛТУ

Крылов В.Н. – к.т.н., доцент, Заместитель директора Инновационного центра СПБГЛТУ

Андреев С.В. – Директор ООО «УРМАНЭКО» (производитель биочара)

Биочар – что это такое?

Зачем он нужен?

Биочар – биоуголь, углеродистый продукт из различной биомассы органического происхождения. Получается в результате пиролиза, то есть сжигания без доступа кислорода, при температуре 250-800 градусов, соответственно характеристики биочара будут определены, в первую очередь, видом сырья, применяемым оборудованием, температурными условиями и скоростью проведения пиролиза. Биологическая активность биочара объясняется его пористостью, способностью удерживать влагу и элементы минерального питания растений в корнеобитаемом слое, улучшением водного обмена почв, оптимизации их механического состава, кислотностью и тд.

Биочар является побочным продуктом пиролиза органического материала, при котором образуются пиролизные газы, жидкое топлива (бионефть), и, собственно, биочар. Процесс газификации состоит из 4 основных стадий: окислении, сушки, пиролиза и восстановления. Температура во время пиролиза составляет 250-550 градусов ⁰С, в зоне восстановления 600-800, в зоне сгорания 800-1000. Эти параметры могут быть настроены для получения электроэнергии, либо биочара. При температуре 250-550 образуется больше угля. При температурах выше, повышается выход жидких и газообразных компонентов получаемого топлива. Пиролиз происходит быстрее при высоких температурах, обычно требуется несколько секунд, а не часов. Увеличение скорости нагрева, приводит к снижению выхода биочара. Типичный выход составляет – 60% бионефти, 20% биочара, 20% синтез-газа. При медленном пиролизе, будет образовываться значительно больше биоугля, приблизительно 35%. При типичных затратах энергия необходимая для запуска быстрого пиролизера, составляет примерно 15% от энергии, которую он вырабатывает. Пиролизную установку можно также использовать для получения синтез газа, через теплообменники можно вырабатывать в 3-9 раз больше энергии, необходимой для работы пиролизера [1]. Многочисленные исследования (более 20 тысяч) производства и использования биочара в разных странах мира позволяют первое приближение к классификации биочара, описанию его свойств и характеристик. Биочар – это твердый материал, полученный в результате термохимического превращения биомассы в среде с ограниченным содержанием углерода. Сам биочар – это стабильное, твердое вещество, богатое пирогенным углеродом и способное сохраняться в почве в течении тысяч лет. Кроме этого, биочар может способствовать непрямому связыванию углерода, увеличив урожайность сельскохозяйственных культур и, потенциально, снижая С-минерализацию углерода.

На разных сельскохозяйственных и лесных культурах различных почвенно-грунтовых условий показана значительная (до 100 процентов) прибавка в росте и биомассе растений, выращиваемых с использованием биочара. На сегодня в мире работают более 300 заводов и предприятий производящих биочар,. Помимо уникальных свойств биочара, в качестве почвенного мелиоратора и комплексного почвенного удобрения, его использование в сельском лесном хозяйстве решает две ключевые задачи: останавливает деградацию почвы и участвует в изменении климата, через комплекс различных механизмов, как аккумулятор питательных веществ и содержание воды в почве, «жилище» микробиота, состоящего из микоризы и бактерий, обеспечение повышение pH в почвах, обладает фунгинцидными свойствами и тд. Биочар очень эффективен для минерализации бедных почв (песчаные, глинястые) и может использоваться для повышения плодородия их.

Многообразие типов и видов почв и климатических условий для выращивания сельскохозяйственных растений требует многочисленных дополнительных исследований различного характера для нахождения параметров оптимального воздействия биочара на почву или воду, повышение урожайности сельхоз растений и секрестрация углерода. Под общим термином биочар понимаются Биочары, которые производятся из отходов сельхоз растений, отходов переработки различных пород деревьев и даже из энергетических лесосырьевых плантаций, и специальных культур (например трава Напье,), которые могут накапливать наиболее больший углерод за меньшее время.

Биочар наиболее целесообразно использовать в условиях контролируемой среды, таких как гидропоника, защищенный грунт, выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой, лесопитомниках и тд, где можно добиться максимально стабильного эффекта от его внесения. Внесение биочара под лесные культуры – трудно выполнимо, дорого и эффект влияния, возможно, на рост растений будет не значителен, что обуславливается широкой вариабельностью лесных почвенных условий и большой буферной способностью, и сложностью процессов, протекающих в ней. Многими исследованиями в разных странах мира подтверждаются способность биочара усиливать связываемость углерода за счет снижения его оборота.

Совместное внесение биочара в гранульной форме с минеральными удобрениями повышает содержание калия, фосфора, азота в корнеобитаемом слое, так как гранулы биочара работают, как аккумулятор, и задерживают проникновение водного раствора минеральных удобрений ниже корней сельскохозяйственных культур. Очень важно содержание микроэлементов в биочаре, что характеризует его, как уникальное комплексное удобрение.

Существует две классификации биочара, основанных на его свойствах: Шотландская (Эдинбургский университет) и Американская.