生物炭可以提高農(nóng)業(yè)潛力和減緩氣候變化
2022-04-18
新冠疫情大流行在2020年關(guān)停了全球大部分商業(yè)活動，在世界范圍內(nèi)造成了經(jīng)濟混亂。工業(yè)活動大幅放緩，導(dǎo)致全球經(jīng)濟產(chǎn)出大幅下降，溫室氣體排放量大幅下降。隨著2021年經(jīng)濟數(shù)據(jù)的公布，國際貿(mào)易顯然正在復(fù)蘇。在美國，溫室氣體排放量和GDP仍低于大流行之前的水平，但隨著經(jīng)濟重新開放，呈上升趨勢。根據(jù)榮鼎集團的分析，溫室氣體排放量比2020年增加了6.2%，但仍比大流行前水平低5%。GDP同比增長5.7%，這表明溫室氣體排放的反彈速度快于經(jīng)濟。這種趨勢可能會持續(xù)到2022年。
二氧化碳占人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放的最大份額。農(nóng)業(yè)是最小的溫室氣體生產(chǎn)者，但隨著干旱和惡劣天氣的加劇，受氣候變化的影響卻最大。
根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最近的報告，非常清楚的是，通過逐步消除對化石燃料的依賴來減少排放，對于確保子孫后代擁有宜居的未來至關(guān)重要?？稍偕茉醇夹g(shù)就在這里；它變得越來越便宜，需要被廣泛采用。然而，全球排放量的快速減少是否足夠？科學(xué)家并不同意，碳匯的產(chǎn)生必須與減排同步進行。最近的IPCC報告加倍強調(diào)了在全球范圍內(nèi)保護現(xiàn)有碳匯和創(chuàng)造新碳匯的重要性。植樹造林、再造林以及保護濕地和沼澤是碳匯的中心焦點。一種鮮為人知的大規(guī)模碳捕獲方法是生物炭的應(yīng)用。
人類生產(chǎn)生物炭或Terra Preta（黑土）已經(jīng)很長時間了。它在亞馬遜盆地等地有著悠久的歷史，曾被用來大幅改善人類居住區(qū)的土壤質(zhì)量。制作起來相對容易，而且好處也很驚人，但什么是生物炭，如何使用呢？
生物炭是一種經(jīng)過熱解的有機物質(zhì)，在熱解過程中植物材料在低氧環(huán)境中燃燒以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的碳、沼氣和蒸汽形式。生物炭是多孔的并且具有大的表面積，這增加了土壤中的保水性。研究表明，當作為土壤改良劑添加時，它會增加微生物活性和養(yǎng)分利用率，從而刺激植物生長。這使得它對于干旱多發(fā)或營養(yǎng)缺乏地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)營非常有價值。
生物炭的非凡之處在于它能夠隔離和保留大氣中的碳。由于其穩(wěn)定性，它可以抵抗降解并且可以將碳保留在土壤中數(shù)百年。并非所有的生物炭都是一樣的，使用不同的材料會產(chǎn)生不同性質(zhì)的生物炭。在土壤中添加高質(zhì)量和經(jīng)過認證的生物炭會產(chǎn)生穩(wěn)定的碳匯，可以持續(xù)很長時間。盡管生物炭行業(yè)還很年輕，但它在加州依然生機勃勃。加利福尼亞州擁有2700萬英畝的農(nóng)田，在大規(guī)模應(yīng)用生物炭和創(chuàng)造大量碳匯方面具有廣闊的潛力。
Pacific Biochar是一家位于北加州的公司，正在努力通過改造生物質(zhì)設(shè)施來生產(chǎn)生物炭以擴大生產(chǎn)規(guī)模。通過使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，它可以擴大生產(chǎn)規(guī)模并快速生產(chǎn)生物炭。Pacific Biochar使用森林生物質(zhì)（碎片）作為其生物炭生產(chǎn)的主要燃料來源；這同時減輕了野火風(fēng)險，并為加利福尼亞的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可行的土壤改良劑。根據(jù)2015年UC Davis Biomass Collective發(fā)布的一份報告，加州技術(shù)上可用的生物質(zhì)總量估計為3500萬BDT/年（干噸/年），其中森林生物質(zhì)構(gòu)成1400萬BDT/年。那是相當多的可用碎片。
Pacific Biochar創(chuàng)建了一個名為Big California Biochar模型的綜合性開源計劃，它描述了加利福尼亞農(nóng)業(yè)經(jīng)營的可擴展性戰(zhàn)略。該公司預(yù)測，如果100%的可用森林生物質(zhì)用于以10%的轉(zhuǎn)化效率生產(chǎn)生物炭，則每年可生產(chǎn)143萬BDT的生物炭，年應(yīng)用率為158209英畝農(nóng)田。這具有每年4207251噸的二氧化碳封存潛力，大大減少了二氧化碳排放量。雖然在短期內(nèi)使用100%的可用森林生物質(zhì)是不現(xiàn)實的，但Pacific Biochar創(chuàng)建了一個計算器，您可以在其中輸入不同的百分比來可視化biochar生產(chǎn)率和CO2下降潛力。截至2019年，它的近期計劃是利用17.5%的可用森林生物質(zhì)。
Corigin是一家總部位于加利福尼亞州的公司，它通過使用最先進的技術(shù)來利用熱解反應(yīng)的所有產(chǎn)品。與Pacific Biochar一樣，它的反應(yīng)器將沼氣從反應(yīng)中分離出來，并將其用作能源，使系統(tǒng)保持碳中和。然而，它的技術(shù)還可以清除在熱解過程中產(chǎn)生的蒸汽，并將它們冷凝以產(chǎn)生液體生物餾分。這些餾出物結(jié)合了植物酚和其他用作肥料的無毒替代品的生物分子。結(jié)果令人興奮。該公司的產(chǎn)品在田間試驗中顯著提高了作物產(chǎn)量，并將肥料用量減少了50%。Corigin使用農(nóng)業(yè)廢棄物，例如果殼、樹木修剪物、果殼、果核和其他低價值殘留物，作為熱解的原料。
生物炭公司和農(nóng)民面臨的一個重大障礙是生物炭市場的經(jīng)濟可行性。生產(chǎn)、分銷和應(yīng)用生物炭的成本很高，尤其是大規(guī)模生產(chǎn)。然而，像Carbon future這樣的碳去除平臺，通過向認證的生物炭生產(chǎn)商和碳匯所有者（即農(nóng)民）發(fā)放碳信用額度，為該過程提供了額外的收入來源。在國家強制規(guī)定出臺之前，碳信用市場依賴于尋求凈零排放的個人、公司和公共機構(gòu)的自愿報酬。碳信用可以最大限度地減少財務(wù)瓶頸，確保提供這項重要服務(wù)的人得到適當?shù)膱蟪?，并推動生物炭行業(yè)向前發(fā)展。
美國西部的長期干旱嚴重影響了糧食生產(chǎn)。Biochar和試圖擴大規(guī)模的公司幫助農(nóng)民大幅減少用水量，提高產(chǎn)量，并從大氣中隔離二氧化碳。無論是Pacific Biochar制造生物炭和通過燃燒森林碎片來減輕火災(zāi)危害的雙重方法，還是Corigin使用農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)模式，生物炭都為加州農(nóng)業(yè)和該行業(yè)適應(yīng)氣候變化的能力帶來了有益的變化。
