БИОЧАР. Что это и зачем он нужен в лесной промышленности России?

Задать вопрос

Авторский состав:

Дурова А.С. – к.б.н., доцент СПбГЛТУ

Гедьо В.М. – к.т.н., доцент, Директор Инновационного центра СПБГЛТУ

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

БИОЧАР. Что это и зачем он нужен в лесной промышленности России?

Биологическим углем (биочаром) принято называть материал, получаемый из древесины и органических отходов путем пиролиза при температуре 300–800°C без доступа кислорода [1].

При изучении свойств и характеристик данного объекта исследований мы обратили внимание на узкую направленность большинства исследований.

Чаще всего в статьях и обзорах биоуголь представлен:

  • как мелиорант, улучшающий условия почвы и увеличивающий урожайность с/х культур
  • как способ секвестрации почвенного углерода и снижения выбросов СО2
  • в качестве продукта, получаемого при переработке органических отходов различных производств
  • увеличивать способность почвы удерживать воду в прикорневой зоне растения и повышать его влагообеспеченность; что снижает стресс растений в случае негативных климатических условий (засуха);
  • улучшать эффективность использования удобрений, фиксируя их в прикорневой зоне и повышая доступность для растений;
  • улучшать водно-воздушный режим почв;
  • благоприятно действовать на почвенную микробиоту;
  • воздействовать на рН почв.

В данной статье хотелось бы обратить внимание на биоуголь как объект, исторически связанный не только с сельскохозяйственной, но и с лесохозяйственной деятельностью человека. В первую очередь к лесохозяйственной деятельности имеет отношение именно вопрос получения биоугля так как переработка древесных отходов – перспективный способ получения биоугля.

Конкретный выход продуктов при пиролизе зависит от температуры, экспозиции и скорости нагрева.[2,3,4]. Эти параметры могут быть изменены для получения либо энергии, либо биоугля.[2,3,4].

При температурах 400-500 °C образуется больше биоугля, а при температурах выше 700 °C - повышается выход жидких и газообразных компонентов топлива.[2,3,4].

Тесть высокие температуры пиролизации могут привести к образованию графитовых пластин, материал которых с трудом можно назвать мелиорантом почв, так как в этих пластинах практически отсутствуют поры. Они не улучшают структуру почвы и не изменяются в естественных условиях многие годы и даже столетия.

С другой стороны, снижение температуры производства биочара увеличивает его выход, но вместе с тем снижает выход других компонентов пиролиза сырья, что в целом может понизить эффективность использования органических остатков в целом.

Типичный выход продуктов при пиролизации выглядит так: 60% биотоплива, 20% биочар и 20% газа. А при более медленном пиролизе может образовываться значительно больше биочара ( до 35%)[5,6]. Естественно, во всех случаях в результате пиролиза производится чистая энергия.

При нормальном течении процесса для запуска пиролиза необходимо примерно 15% от энергии, которую он вырабатывает. Установки пиролиза могут использовать синтезируемый ими же газ и вырабатывать в 3-9 раз больше энергии, чем необходимо для работы.[7]

Естественно, не любой уголь может называться биоуглем. Современные международные требования к характеристикам и свойствам биоугля изложены в BiocharQualityMandate (BQM) или «Мандате качества биочара», разработанном в Университете Эдинбурга в 2014 году [8]. В России же аналога не существует, однако существует ГОСТ 7657-84. «Уголь древесный. Технические условия» [9]

Исследования по применению биочара ведутся во всем мире, но до сих пор ощущается нехватка исследований, носящих обобщающий характер. На основании проведенных в России и мире исследований можно сделать вывод о том, что биочар является хорошим мелиорантом почв и он может использоваться для улучшения почвенного питания растений в разных условиях местопроизрастания.

Основные его положительные свойства:

Суммарный эффект от улучшения почвенных условий положительно сказывался на большинстве исследованных сельскохозяйственных культур; При этом исследования влияния биоугля на рост и развитие сеянцев и саженцев показывали меньший эффект от его применения в связи с меньшей потребностью в питательных веществах в первые годы роста.[10].А улучшения, наблюдаемые в данной области, были связаны в основном с нормализацией водно-воздушного режима, изменением рН среды в сторону нейтральных значений и увеличением влагоемкости почв и грунтов (при тепличном выращивании овощей)..[11]. Данных по влиянию биоугля на рост и развитие лесных культур в литературе практически не представлено.

Биочар – может производиться из отходов деревообрабатывающей промышленности, при этом, за счет однородного и объёмного поступления перерабатываемых отходов, его свойства и характеристики будут стабильнее чем при использовании биоуглей, произведенных из смесей органических отходов. Данный мелиорант перспективен для использования в сельском хозяйстве, однако требует дополнительных исследований для оценки перспектив его применения в лесных питомниках и в ходе лесовосстановления.