Biyokömür Teknolojisi

This page is an automatic translation to Turkish of Biochar Technology.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

Biochar uygulamaya hazır

Bu sayfa veya bölüm muhtemelen Biochar ile birleştirilmelidir . Daha fazla bilgi için buradaki veya oradaki tartışma sayfasına bakın .Devamını oku...

Biochar, odun kömürü gibi diğer kömürleşmiş organik maddelere benzer. Esas olarak tarımsal bir ortamda veya toprağın daha genel rehabilitasyonu için toprakların iyileştirilmesi için geliştirilmiştir. Verimi artırmak için toprağa işlenebilir ve yüksek stabilitesi, karbonu toprakta uzun süre depolayabileceği anlamına gelir. Farklı üretim yöntemleri, biyoyakıt olarak kullanılabilecek farklı yan ürünlerin ortaya çıkmasına neden olur.

Not: Biyokömür alanı mikrobiyoloji, organik kimya, termodinamik, tarım bilimi ve ekoloji dahil olmak üzere birçok farklı konuya değinmektedir. Bırakın hepsini, biyokömür gibi yeni ortaya çıkan bir konuya uygulanabilir bu alanların herhangi birine hakim olmak son derece zordur. Bu nedenle başkalarının da uzmanlık alanlarına göre bu sayfaya ekleme yapması büyük takdir ve teşvik edilmektedir.

Tarih

Mahsul verimlerinin tropik topraklar (solda) ve Terra Preta (sağda) ile ilişkili olarak karşılaştırılması

Biochar genellikle Avrupalıların Amazon havzasına vardıklarında keşfettiği Terra Preta veya Karanlık Dünyalar ile bağlantılıdır. Genellikle besin açısından fakir olan tropik topraklarda, diğer hafif topraklara göre çok daha koyu ve daha verimli olan önemli alanlar vardı. Amazon halklarının toprağa, verimliliğini büyük ölçüde artıracak değişiklikler eklediğine inanılıyordu; bu değişiklikler binlerce yıl boyunca istikrarlıydı. Terra Preta'nın arkasındaki yöntemi veya mantığı tam olarak belirlemenin bir yolu olmasa da, organik maddenin bazı kömür üretimi (piroliz yoluyla) yöntemleri temel taş gibi görünüyor ve toprağın üretkenliğini arttırmak nihai amaç gibi görünüyor. ^[1]

Bu keşiften bu yana biyokömür dünyanın çeşitli köşelerine ulaştı. 1800'lerden bu yana, kömürle toprakta yapılan iyileştirmelerin olumlu faydaları giderek daha fazla takdir ediliyor. Biochar, tarım alanlarına verilmesi ve tükenen toprakların iyileştirilmesi amacıyla geliştirilen pirolize organik maddeyi ifade eden, yakın zamanda geliştirilen bir terimdir. Son zamanlarda, çeşitli hammaddeler çeşitli amaçlara ulaşmak için çok çeşitli koşullar altında piroliz edilebildiğinden, biyokömürün karakterizasyonuna önemli miktarda enerji yönlendirilmektedir. Biyokömür yalnızca toprak verimliliğini artırmak için yararlı olmakla kalmaz, aynı zamanda piroliz işlemi sırasında karbonu ayrıştırabilir, atıkları değerlendirebilir ve enerji üretebilir. Tüm bu hususlar hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde araştırma çabalarını teşvik etmektedir. ^[2] Önde gelen biyokömür üreten ülkeler ve bunların çıktıları aşağıda özetlenmiştir ^[3] ( http://www.ecy.wa.gov/pubs/1107017.pdf ):

Bilimsel/Mühendislik Teorisi

Biyokömürün çeşitli yönleri ona sahip olduğu olumlu nitelikleri kazandırır. Bunlar kimyasal özellikleri, besin kapasitelerini ve mikrobiyal etkileşimleri içerir.

Kimyasal özellikler

Piroliz işlemi bir bileşiği yalnızca ısıyla diğerine dönüştürür. ^[4] Piroliz, belirli bir biyokütle hammaddesini (mahsul atığı, gübre, odun vb.) biyokömüre dönüştürmek için kullanılır. Isıtma hızı, sıcaklık, ısıtma süresi ve parçacıkların boyutu dahil olmak üzere bir dizi faktör bu ilerlemeyi etkiler. ^[2] Herhangi bir organik maddede, diğer elementlerin yanı sıra değişen miktarlarda hidrojen, oksijen ve karbon bulunur. Piroliz işlemi sırasında elementler farklı oranlarda salınır. Farklı elementlerin oranları maddenin stabilitesinin göstergesidir. Özellikle hidrojenin karbona (H/C) ve oksijenin karbona (O/C) oranları, maddenin stabilitesini ölçmek için kullanılır. H/C ve O/C oranlarındaki azalma, aromatizasyon veya aromatik halkaların oluşumu olarak bilinen bir sürece karşılık gelir. Aromatik bir bileşik önemli ölçüde daha kararlıdır. Bunu ölçmek için, yanmamış yakıtın kaba H/C oranı 1,5'tir, siyah karbonun ise 0,2'den küçük veya ona eşit bir H/C oranına sahip olduğu kabul edilir. ^[2] İşlenmiş biyokömür çeşitli H/C değerlerine sahip olabilir, ancak yaklaşık 400°C'de pirolize edilenlerin H/C oranları 0,5'in altında olabilir. ^[2] Yine, hammadde seçiminin bu oranlar üzerinde önemli bir etkisi olabilir. Daha yüksek piroliz sıcaklıkları nedeniyle artan termal değişim, selülozik bileşiklerin aromatizasyonuna yol açar. ^[5] Bu, aşağıdaki tabloda H/C ve O/C bileşiklerinin azaltılmasıyla gösterilmiştir:

Baldock JA ve Smernik RJ. 2002, 'Termal olarak değiştirilmiş Pinus resinosa (Kızılçam) odununun kimyasal bileşimi ve biyoyararlanımı', Organic Geochemistry 33: 1093-1109.

Aromatik bileşikler alifatik bileşiklerden çok daha stabildir, bu nedenle biyokömürün toprakta çok uzun süre dayandığı düşünülmektedir. Amazon'daki Terra Preta gibi bazı biyokömürlerin binlerce yıl dayandığı düşünülüyor. Organik madde birikimi büyük ölçüde bu tür toprak değişikliklerinin stabilitesine bağlıdır ve bu da daha yüksek toprak verimliliğine yol açar. ^[6]

Besin Kapasiteleri

Biyokömürün kritik bir yönü topraktaki besin maddeleri üzerindeki etkisidir. Biochar eklendiğinde besin maddelerini doğrudan toprağa sağlar. Bunlar aynı zamanda oldukça değişkendir ve ham maddeye bağlıdır. Örneğin hayvansal kaynaklı yem stoklarında daha yüksek konsantrasyonlarda fosfor bulunur. Toplam nitrojen de sadece bitkilerden üretilen biyokömürlerde daha yüksektir. ^[2] Bununla birlikte, biyokömürün doğrudan sağladığı besinler, diğer faydalarla karşılaştırıldığında genellikle önemsiz görülüyor. ^[2] Biyokömürün topraktaki katyon değişim kapasitesini arttırdığı kanıtlanmıştır. ^[7] Bu da, bitkilerin kullanımına sunulan biyokömürün besin maddelerini daha fazla tutmasına ve verimi artırmasına neden olur. ^[8] Ek olarak biyokömür, toprakların pH'ını arttırır ve bu da besin mevcudiyeti ile etkileşim etkisine sahiptir. ^[8] Özellikle, bazı verimlerin biyokömür uygulamasının getirdiği pH artışına bağlı olarak azaldığı rapor edilmiştir. ^[2] Kullanım koşullarına dikkat edilmelidir.

Mikrobiyal etkileşimler

Biochar'ın mikrobiyal popülasyonlar üzerinde birçok etkisi vardır. Yırtıcı hayvanlara karşı yaşam alanı ve koruma sağlayabilir. ^[2] Amazon'un Terra Preta topraklarında, çevredeki topraklarla karşılaştırıldığında, artan mikrobiyal biyokütlenin yanı sıra daha düşük bir solunum oranı mevcuttur, bu da daha yüksek verimliliği gösterir. ^[7] Buna karşılık olarak CO2'nin mikrobiyal biyokütle C'ye olan oranının daha düşük olması, Terra Preta'nın uzun ömürlülüğünden sorumlu olduğu düşünülmektedir. ^[2] Toprağın havalanması ve su tutma kapasitesi biyokömür ilavesinden etkilenir, bu da anaerobik gözenek alanının azalmasına yol açar. Bu da mikropların denitrifikasyon döngüsüne katılma olasılığını sınırlar ve N2O emisyonlarının azalmasına neden olur. ^[9] Biyolojik nitrojen fiksasyonunun, biyokömür ilavesiyle büyük ölçüde geliştiği de gösterilmiştir. ^[10] Çeşitli bakteri ve mantarlarla çok sayıda başka etkileşimler devam etmektedir. Biyokömür eklenirken kalıtsal mikrobiyal topluluklar dikkate alınmalıdır.

Üretme

Biyokömür üretimi düşünülürken neyin istendiğinin önceden bilinmesi önemlidir. Farklı çalışma noktalarında farklı ürünler üretilir. Düşük sıcaklıktaki piroliz (<400 C), daha yüksek oranda katı madde üretir. 400 ila 600°C arasında meydana gelen hızlı piroliz, öncelikle sıvı bir ürün verir ve 600°C'nin üzerinde meydana gelen gazlaştırma, gazlı ürünler verir. ^[11]

Piroliz sırasında değişen miktarlarda biyoyakıtlar ve sentetik gazlar üretilir. Bu sentetik gazlar veya sentetik gazlar, karbon monoksit, metan ve hidrojen gazlarından oluşur ve belirli bir miktar enerji girişi sonrasında pirolizasyon işleminin devam ettirilmesi için kullanılabilir. İhtiyaç duyulan bu giriş enerjisi, bu mekanizma tarafından üretilen toplam enerjinin yaklaşık %10-20'sidir. Bu, biyokömür üretiminin aslında enerji pozitif veya ekzotermik bir süreç olduğunu göstermektedir. Bu tekniği kullanan çiftçiler teorik olarak net enerji üreticileri olabilirler. ^[12]

Anahtar faktörler

Üretilen biyokömürün türü de sıcaklığa bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Aşağıda biyokömür üretimini etkileyen birbiriyle yarışan hususları özetleyen bir taslak bulunmaktadır.

Birkaç şeyin fark edilmesi önemlidir:

1. Yaklaşık 450 C gibi belirli bir eşiği aşan yüzey alanında hızlı ve aşırı artış.
2. Sıcaklık aralığında diğer faktörlerin kademeli olarak artması (katyon değişim kapasitesi ve pH) veya azalması (karbon geri kazanımı).
3. Burada sunulan optimum değer, hem yüzey alanındaki artışı yakalamak hem de karbon geri kazanımındaki düşüşü sınırlamak için 450-550 C civarında gerçekleşir.

Yine faktörlerin seçimi biyokömürün nihai amacına bağlıdır. Daha yüksek karbon geri kazanımı ile daha fazla karbon tutulması meydana gelir, ancak alifatikten aromatik karbona sınırlı geçiş nedeniyle biyokömür daha az stabil olacaktır. Su tutma kapasitesi ve biyokömürün sıklıkla dile getirildiği kireçleme etkisi gibi diğer faydalar da sınırlı olacaktır. Yukarıda sıcaklıkla arttığı belirtilen aromatik karbona dönüşümde, biyokömürün içindeki besin varlığı da azalır. Bu, daha önce de görüldüğü gibi, topraktaki besin maddelerinin daha fazla kullanılabilirliğinden sorumlu olabilen katyon değişim kapasitesinin artmasıyla birlikte ortaya çıkar. Sıcaklığın yanı sıra diğer faktörler de kritik bir rol oynamaktadır. Bunlar ısıtma hızını, ısıtma süresini ve parçacık boyutunu içerir.

Reaktör Tasarımıyla İlgili Hususlar

Biyokömürü işlemek için çok çeşitli reaktörler mevcuttur ve bir dizi özelliğe göre sınıflandırılabilir. ^[13]

Isı Transfer Hızı

Yavaş piroliz, 5-7 C/dakika hızında meydana gelir ve daha az sıvı ve daha fazla kömür üretir. Hızlı piroliz, 300 C/dakikanın üzerindeki ısıtma hızlarını içerir ve öncelikle biyo-yağ üretir. Aşağıdaki tablo farklı koşullar altında farklı aşamaların üretimini özetlemektedir. ^[14]

Kullanma usulü, çalışma şekli

Kesikli, yarı kesikli ve sürekli yöntemler kullanılabilir. Toplu yöntemler öncelikle biyokömür üretimine yöneliktir, bu nedenle biyo-yağ ve gazlar gibi yan ürünler kullanılmaz ve sıklıkla havalandırılır, bu da önemli kirliliğe yol açar. Tekrarlanan bir ısınma ve soğuma döngüsünden geçmesi gerektiğinden, bu yöntemde çok fazla enerji harcanır. Yarı kesikli kurulumlar ısıyı kesikli reaktörler arasında aktararak enerji harcamalarının azalmasına yol açar. Sıvı geri kazanılabilir ancak biyokömür, arzu edilen birincil üründür. Sürekli reaktörler kesikli veya yarı kesikli reaktörlerden daha verimlidir ancak kendi sınırlamaları vardır. Teknik uzmanlık, hammadde akış hızı ve sermaye yatırımının tümü önemlidir.

Isıtma Yöntemleri

Isıtma, kısmi yanma, inert gazlar yoluyla karbonizasyon veya dolaylı ısıtma yoluyla gerçekleşebilir. Kısmi yanma genellikle küçük ölçekli reaktörler için kullanılan moddur. Hammaddenin bir kısmı yakılarak prosesin devamı için gerekli enerji elde edilir. İnert gazlar reaktörün dışında başka bir yakıt kaynağıyla ısıtılabilir ve besleme stoğuyla temas ettirilebilir. Bu, karbonizasyonun biyokömüre dönüşmesine yol açar ve yüksek verim sağlar. Reaktör ayrıca hammaddenin anoksik bir ortamda tutulmasıyla dışarıdan da ısıtılabilir. Pirolizin başlamasıyla birlikte üretilen gazlar süreci devam ettirecek enerji üretebilir. Yan ürünler daha kolay geri kazanılabilir ve verim yüksektir.

Diğer faktörler

Reaktör tasarımında aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda başka faktör devreye girer:

• İnşaat malzemeleri
• Taşınabilirlik
• Reaktör Konumu
• İşlenmemiş içerikler
• Yükleme ve Boşaltma Mekanizmaları
• Fırın Boyutu
• Hammaddenin Ateşlenmesi
• Süreç kontrolü
• Basınç
• Ön Arıtma

Bunlar ayrıca "Washington Eyaletinde Biyokömür ve Gelişmiş Biyoyakıt Üretme Yöntemleri" bölümünde tartışılmaktadır. ^[15] Bununla birlikte, gelişmekte olan ülkelerdeki uygulamalar için, birkaç özel tasarımı kısaca açıklamak en iyisi olabilir.

Üretim Seçenekleri

Çukur ve Höyük Fırınları

Çukur ve tümsek fırınlar en basit fırın türleridir. Çukurlu fırında, çukurun içinde küçük bir ateş yakılır ve ilave odun eklenir. Üzerine kir eklenecek bir tür raf oluşturmak için yapraklar ve dallar üst üste yığılır. Uygun hava girişine izin verecek şekilde sürekli olarak yönetilmelidir. Bir tümsek fırın da benzer tipte bir işlemi takip eder, yalnızca yer üstünde piroliz gerçekleşir ve hava girişleri, hava akışını düzenlemek için daha düzenli araçlar sağlar. Bu fırınların her ikisi de sınırlı biyokömür verimine sahip ve hava kirliliğine büyük oranda katkıda bulunuyor.

Tuğla Fırını

Biyokömür yapmak için bir tuğla fırın da kullanılabilir. Bu, tuğla dış katmanı, hava filtreli ve kömürü yüklemek ve boşaltmak için iki kapısı olan basit bir kesikli reaktördür.

Metal Fırın

Metal fırının bir örneği Tropikal Ürünler Enstitüsü (TPI) tarafından üretilen fırındır. Silindirik bir gövde konik bir bölümle kaplanmıştır. Bu kapağın buhar tahliye delikleri vardır ve gövdenin alt kısmında hava girişleri vardır. Bu tasarım, havanın çamur veya tuğla fırınlara göre çok daha kolay kontrol edilmesini sağlar ve daha yüksek kalitede daha fazla biyokömür üretme eğilimindedir. Ne yazık ki bu tasarım hala önemli miktarda hava kirliliği üretiyor.

Beton Fırını

Bu, çelik kapılı, betondan yapılmış dikdörtgen bir yapıdır. Missouri fırını olarak da bilinir. Bir tuğla fırına göre yaklaşık 3 kat daha fazla biyokömür üretebilir, ancak daha iyi kalitede. Teknik olarak karmaşık olmasına rağmen bu fırının birçok avantajı vardır. Termokupllar, hava akışı kontrolünü kolaylaştıran sıcaklık izlemeye olanak tanır. Bacalar, atmosferik emisyonları sınırlamak için baca ve art yakıcı ile güçlendirilebilir. ^[2]

Verim

Aşağıdaki tablo bu fırınlardan elde edilen potansiyel kömür verimini özetlemektedir. ^[16]

Daha karmaşık birçok fırın tasarımı mevcut ancak bunlar muhtemelen biyokömür uygulamalarından en fazla fayda sağlayacak olan küçük çiftçilerin kaynaklarının kapsamı dışındadır.

Etkiler

Biochar yukarıda da bahsedildiği gibi popülaritesine yol açan bazı önemli özelliklere sahiptir. Bunlar şunları içerir:

• Karbonun tutulması
• Organik atıkların kullanımı
• Enerji üretimi
• Toprak iyileştirme

Karbon Tutulması

Piroliz işlemi sırasında karbon yapıları alifatikten aromatik forma dönüştürülür. Bu aromatiklik toprakta yüksek stabiliteye yol açar. Bu nedenle, eğer mahsul atığı, tezek veya odun gibi organik materyaller piroliz edilirse ve toprağa işlenirse, bu materyallerde bulunan karbon önemli bir süre boyunca, belki de binlerce yıl boyunca toprakta kalacaktır. Önemli miktarda karbonun toprakta tutulabileceği öngörülmektedir. ^[2]

Bunun işe yaraması için birkaç kısıtlamanın karşılanması gerekir. Bitkilerdeki karbonun biyokömüre dönüşme hızı, bitkilerin büyüme hızına uygun olmalıdır. Ek olarak biyokömürün ayrışma hızı bitkilerinkinden daha yavaş olmalıdır. ^[2] Bu, daha önce tartışıldığı gibi alifatik karbondan aromatik karbona geçişe bağlıdır. Biyokömür üretimi ve uygulamasındaki değişiklikler potansiyel ayırma ölçeklerini etkiliyor, ancak Cornell Üniversitesi'nden Johannes Lehmann, ekili arazilerin 224 gigaton karbon (GtC) depolayabileceğini ve ılıman otlakların 175 GtC'yi tutabileceğini tahmin ediyor. Bu, kabaca dünyadaki tüm biyokütleye eşdeğer bir miktardır. ^[17] Uygulamadaki iki değişiklikle bu toplam tutarın yaklaşık dörtte biri karşılanabilir. Bunlardan biri, kesilen ağaçların basitçe yakılmak yerine biyokömüre dönüştürüldüğü ve toprağa dönüştürüldüğü kesme ve yanıklardan, kesme ve kömürleşmeye geçiş. İkincisi ise atıkların biyokömüre dönüştürülmesi.

Atık Giderimi

Organik atık üretimi giderek artan bir endişe kaynağıdır. İnsan ve hayvan popülasyonlarının ürettiği atıklarla verimli bir şekilde mücadele edilmelidir. Ne yazık ki bu atıklar çoğu zaman yüzey ve yer altı su kaynaklarını kirletmektedir. Biochar, organik atıkların hammadde olarak kullanılabilmesi nedeniyle buna bir çözüm sunuyor. Atıkların ortadan kaldırılması iklim değişikliği üzerindeki etkileri çeşitli şekillerde sınırlandırmaktadır:

• Atıkların ayrışmasından kaynaklanan metan emisyonlarında azalma
• Atıkların geri dönüşümü ve taşınması için enerji kullanımında azalma
• Enerjinin geri kazanımı ^{[2] [18]}

Enerji üretimi

Yukarıda tartışıldığı gibi piroliz işlemi biyokömüre ek olarak enerji üretmek için de kullanılabilir. Bununla birlikte, üretim çalışma sıcaklıkları aralığında üretilen biyokömür miktarı ile üretilen enerji arasında bir denge vardır. Biyokömür üretiminin tek başına yeterli olmaktan uzak olsa da alternatif bir enerji kaynağı olabileceği noktaya kadar gerçekten önemli miktarlarda enerji üretilebilmesi muhtemeldir. ^[2] Piroliz, basit biyokütle yakmaya daha temiz bir alternatif sunabilir ve birçok gelişmekte olan ülkede iç mekan hava kalitesi sorununa potansiyel bir çözüm sunabilir.

Toprak iyileştirme

Son olarak biyokömürün toprağın iyileştirilmesinde oynayabileceği rol vardır. Bu, biyokömürde bulunan besinlerin doğrudan uygulanmasıyla gerçekleşebileceği gibi dolaylı olarak da gerçekleşebilir. Bu tür faydalardan, daha fazla tarımsal üretkenlik ve bozulmuş veya çölleşmiş arazilerde daha genel toprak rehabilitasyonu için yararlanılabilir.

Tarımın mevcut durumu sürdürülebilir olmaktan uzaktır. Monokültürlere verilen önem, topraktaki besin maddelerinin madenciliğine yol açmaktadır. İnorganik gübrelerin aşırı kullanımı, toprağın asitlenmesi riskinin yanı sıra, aşağı yöndeki suları kirleten ve ölü bölgeler oluşturan aşırı düzeyde yüzey akışına da yol açar. Biochar tek başına bu sorunları çözmeyecek ancak yön değişikliğinin önemli bir bileşenidir.

Üretim sırasında organik maddedeki gazlar yakılır ve geride çoğunlukla büyük miktarda gözenek alanı ve yüzey alanına sahip karbon kalır. ^Yukarıda tartışıldığı gibi, bu nitelikler su tutma kapasitesini ve katyon değişim kapasitesini arttırır, bu da topraktaki besin maddelerinin bitkiler için kullanılabilirliğini artırır. Bu, toprağın ömrünü uzatır ve gübre kullanım ihtiyacını azaltır. Biochar ayrıca toprak biyotasının verimliliğini de artırabilir. Ayrıca biyokömür, pH'ı yükselterek ve bitkiler için besin kullanılabilirliğini artırarak toprağa kireçleyici bir etki verir.

Biyokömürün toprak üzerindeki gerçek etkileri, bu makalede defalarca belirtildiği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır:

• Kullanılan hammadde
• Uygulama oranı ve gübrelerle kombinasyon
• Üretim koşulları
• Toprak tipi ve ilgili mikrobiyal topluluk
• Yetiştirilen ürünler

Dolayısıyla bu noktada biyokömürün toprak üzerindeki etkilerini *tahmin etmek* neredeyse imkansızdır. Biyokömürün karakterizasyonu, ilgili özelliklerin tanımlanması ve çeşitli türler hakkında iletişimin sağlanması açısından inanılmaz derecede önemli bir görev olmaya devam etmektedir. Dikkate alınması gereken önemli hammadde özellikleri şunları içerir: ^[2]

• Lignin, selüloz ve diğerleri dahil olmak üzere organik bileşenlerin oranı
• İnorganik bileşiklerin oranı
• Biyokütle dışı malzemelerin oranı
• Toplu, gerçek yoğunluk, gözeneklilik ve gözenek boyutu dağılımı
• Partikül boyutu dağılımı
• Sıkıştırma ve çekme kuvveti
• Nemli içerik

Bunlardan sınıflandırmayı basitleştirmek için dört parametre önerilmiştir: ^[2]

• Karbon, hidrojen ve oksijen içerikleri ve toplam C'nin değişken ve kararlı fraksiyonu
• Diğer elementlere göre kompozisyon
• Yüzey alanı ve gözenek boyutu dağılımı
• pH ve katyon değişim kapasitesi

Yukarıda kısaca sıralanan biyokömür üretimi parametrelerinin de kaydedilmesi ve belgelenmesi gerekmektedir.

Değerlendirme

Biyokömür üretimine yol açan çok çeşitli koşullar nedeniyle, hem olumlu hem de olumsuz çok sayıda etki rapor edilmiştir. Tarıma yönelik etkiler öncelikle verimin artması anlamındadır. Toprağın besin maddeleri, su tutma kapasitesi ve pH ölçümleri de önemlidir. Biyokömür ile çok sayıda test yapılmış ve mahsul verimi üzerindeki etkileri kaydedilmiştir. İyileştirmeler için gösterilen bazı nedenler şunlardır: ^[2]

• Su tutma kapasitesi
• Sıcaklıkta siyah renk
• Artan N alımı
• Tutulan gübre
• Korunan pH
• P, K ve Cu gibi besinlerin iyileştirilmiş beslenmesi
• P ve N kullanılabilirliğinde artış
• Sertleşen toprağın fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi
• Kireçleme etkisi (pH artışı)

Verim düşüşlerinin bazı nedenleri şunlardır:

• pH kaynaklı mikro besin eksikliği
• Toprak özelliklerinde değişiklik

Farklı parametreler için bir dizi yanıt kaydedilmiştir. Biyokütle, verim, ağaç yoğunluğu, yükseklik ve hacmin tümü biyokömür tepkisinin potansiyel tanımlayıcılarıdır, ancak verim muhtemelen en yaygın olarak uygulanabilir olanıdır. Verimde %71'lik bir azalmadan %880'e kadar bir artışa kadar bir dizi tepki bilinmektedir. ^[2]

Bitkilerin biyokömür uygulamalarına verdiği yanıtlara ilişkin başka bir incelemede aşağıdaki sonuçlar bulunmuştur: ^[20]

• Bitkisel üretimde ortalama %10 artış, ürün verimliliğinde %55 düşüşten %65 artışa kadar değişen aralıkta
• Asidik ve nötr topraklar için mütevazı iyileştirmeler (sırasıyla %14 ve %13)
• Kaba ve orta dokulu topraklar için de benzer iyileştirmeler (sırasıyla %10 ve %13)

İncelenen testlerde kaydedilen geniş çalışma koşulları ve veriler, mümkün olan maksimum miktarda bilginin kaydedilmesi ve iletilmesi ihtiyacına işaret etmektedir. Bu, araştırmacıların çeşitli detayların etkisini analiz etmelerine yardımcı olacaktır.

Öneriler

Biyokömürün iklim değişikliğini hafifletme, tarımsal verimliliği artırma, atıkları etkili bir şekilde kullanma ve enerji üretme konusundaki muazzam potansiyeli göz önüne alındığında, biyokömür hakkında mümkün olduğunca çok şey öğrenmek ve mümkün olduğunca onu kullanmanın en iyi yollarını öğrenmek çok önemlidir. Bunu teşvik edecek bazı adımlar şunlardır:

• Biyokömürlerin evrensel bir sınıflandırma sisteminin geliştirilmesi
• Biyokömür testleri sırasında toplanacak standart bir veri seti geliştirmek
• Küçük ölçekli çiftçiler için basitliği ve kullanılabilirliği korurken ve yan ürünlerin geri kazanımını sağlarken biyokömür reaktörlerinin kirlilik üretme eğilimlerini sınırlamak
• Sıcaklık, ısıtma hızı, basınç vb. gibi çok çeşitli piroliz koşullarında biyokömür testleri yapmak.
• Bu sonuçların küçük ölçekli çiftçilere mümkün olduğunca uygun hale getirilmesi için hangi mahsullerin farklı biyokömür uygulamalarına en iyi tepkiyi verdiğini değerlendirmek

Yaygınlaştırma

Çok sayıda grup biyokömür kullanımını teşvik ediyor ve destekliyor. Bunlardan bazıları şunlardır:

• Uluslararası Biyokömür Girişimi (IBI) - Biyokömürle ilgili önde gelen bilgi kaynağı olan IBI, sürdürülebilirlik yönergeleri geliştirmenin ve biyokömür projelerini izlemenin yanı sıra biyokömür bilgilerini de yayar. [1]
• Biochar Çiftlikleri - Biochar Çiftliklerinin misyonu, biyokömür hakkında güvenilir bilgi toplamak ve paylaşmaktır. [2]
• Biyokömür Tartışma Listesi - Bu web sitesinde biyokömürün çeşitli yönleri hakkında bir dizi tartışma vardır - biyokömür üretimi ve satın alınması, devam eden araştırmalar vb. [3]

Referanslar

• Brewer, CE, R. Unger, ve diğerleri. (2011). "Biyokömür Kimyasal Özelliklerine Dayalı Saha Çalışmaları için Biyokömür Seçim Kriterleri." BioEnerji Araştırması 4(4): 312-323.
• Bruun, E. W., H. Hauggaard-Nielsen, et al. (2011). "Influence of fast pyrolysis temperature on biochar labile fraction and short-term carbon loss in a loamy soil." Biomass and Bioenergy 35(3): 1182-1189.
• Demirbas, A. (2004). "Effects of temperature and particle size on bio-char yield from pyrolysis of agricultural residues." Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 72(2): 243-248.
• Demirbas, A. (2007). "Bio-fuels from Agricutural Residues." Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects 30(2): 101-109.
• Duku, M. H., S. Gu, et al. (2011). "Biochar production potential in Ghana—A review." Renewable and Sustainable Energy Reviews 15(8): 3539-3551.
• Kammann, C. I., S. Linsel, et al. (2011). "Influence of biochar on drought tolerance of Chenopodium quinoa Willd and on soil–plant relations." Plant and Soil 345(1-2): 195-210.
• Karhu, K., T. Mattila, et al. (2011). "Biochar addition to agricultural soil increased CH4 uptake and water holding capacity – Results from a short-term pilot field study." Agriculture, Ecosystems & Environment 140(1-2): 309-313.
• Koide, R. T., K. Petprakob, et al. (2011). "Quantitative analysis of biochar in field soil." Soil Biology and Biochemistry 43(7): 1563-1568.
• Lehmann, J., J. Gaunt, et al. (2006). "Bio-char Sequestration in Terrestrial Ecosystems – A Review." Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 11(2): 395-419.
• Li, D., W. C. Hockaday, et al. (2011). "Earthworm avoidance of biochar can be mitigated by wetting." Soil Biology and Biochemistry 43(8): 1732-1737.
• Noguera, D., M. Rondón, et al. (2010). "Contrasted effect of biochar and earthworms on rice growth and resource allocation in different soils." Soil Biology and Biochemistry 42(7): 1017-1027.
• Smith, J. L., H. P. Collins, et al. (2010). "The effect of young biochar on soil respiration." Soil Biology and Biochemistry 42(12): 2345-2347.
• Song, W. and M. Guo (2011). "Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures." Journal of Analytical and Applied Pyrolysis.
• Steinbeiss, S., G. Gleixner, et al. (2009). "Effect of biochar amendment on soil carbon balance and soil microbial activity." Soil Biology and Biochemistry 41(6): 1301-1310.
• Uzoma, K. C., M. Inoue, et al. (2011). "Effect of cow manure biochar on maize productivity under sandy soil condition." Soil Use and Management 27(2): 205-212.
• Van Zwieten, L., S. Kimber, et al. (2009). "Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility." Plant and Soil 327(1-2): 235-246.
• Warnock, D. D., J. Lehmann, et al. (2007). "Mycorrhizal responses to biochar in soil – concepts and mechanisms." Plant and Soil 300(1-2): 9-20.