Журнал управления прибрежной зоной

Абстрактный

Возможности увеличения секвестрации углерода в лесных экосистемах путем внесения биоугля в почву

Мартина Живалевска

В последние годы возрос интерес к натуральным удобрениям, их производству, форме и потенциалу. В то же время из года в год растет объем ежегодно заготавливаемого леса во всем мире. Поэтому проводится все больше исследований, которые сообщают о растущем потенциале использования биоугля в системах сельскохозяйственного производства в качестве натурального удобрения. Растущие проблемы охраны окружающей среды, связанные с прогрессирующей деградацией почв, усиливающимися последствиями изменения климата, производством энергии и управлением отходами, требуют поиска новых, более эффективных и дешевых решений. Одним из предлагаемых решений текущих проблем в области охраны окружающей среды является биоуголь, т. е. карбонат, полученный в процессе пиролиза растительной биомассы и органических отходов. Биоуголь и его использование не являются новым решением - он использовался в сельском хозяйстве на протяжении столетий. Однако в последние годы его свойства и потенциальные области применения были заново открыты, и теперь можно сделать вывод, что традиционно известный карбонат, в ответ на современные потребности и приложения в области охраны окружающей среды, приобрел новый «бренд» и функционирует как биоуголь. Субстраты для производства биоугля включают разнообразную группу материалов, в том числе: энергетические культуры, лесные отходы, сельскохозяйственная биомасса, осадок сточных вод, органическая фракция муниципальных отходов или остатки от переработки агропродовольственных товаров. Выбор субстратов зависит, среди прочего, от физико-химических свойств (например, содержание воды и органических веществ, размер частиц), потенциальных применений (например, для производства энергии, в сельскохозяйственных целях, для удаления загрязняющих веществ), логистических аспектов и процесса пиролиза и его параметров. Биоуголь благодаря таким физико-химическим свойствам, как высокое содержание органического углерода в стабильной форме и минеральных веществ, значительно развитая пористость и удельная поверхность, может успешно использоваться: в биоэнергетике в качестве возобновляемого топлива; для связывания углерода в почве; в процессе компостирования в качестве конструкционного материала или добавки, ограничивающей выбросы аммиака; в производстве органических удобрений на основе биоугля; для улучшения свойств сельскохозяйственных земель; для удаления примесей из водных растворов, муниципальных и промышленных сточных вод и технологических газов; в очистке почв, загрязненных органическими и неорганическими соединениями, а также для снижения загрязнения грунтовых и поверхностных вод путем удержания, например, биогенных компонентов в почве.
Использование биоугля в охране окружающей среды приносит много преимуществ, включая такие, как возможность замены ископаемого топлива возобновляемым топливом, улучшение свойств почвы, например, увеличение количества углерода в почве или влагоемкости почвы, сокращение потребления органических и неорганических удобрений и средств защиты растений, и, таким образом, риска загрязнения грунтовых и поверхностных вод. Несмотря на многочисленные выявленные преимущества, производство биоугля и его введение в окружающую среду также может представлять некоторые риски. Они могут касаться, среди прочего, интенсивного извлечения биомассы из сельскохозяйственных культур и, таким образом, приводить к деградации почвы, внесения токсичных соединений, например, ПАУ, диоксинов и фуранов, в почвенную среду, что отрицательно влияет на живые организмы и может привести к загрязнению грунтовых вод. Более того, физико-химические свойства биоугля, полученного из различных субстратов, а также процессы и механизмы долгосрочного воздействия на природную среду, еще не полностью изучены. Дальнейшие направления исследований должны, таким образом, включать, среди прочего, разработку системы классификации биоугля, полученного из различных субстратов, на основе их физико-химических свойств и критериев применения, анализ возможностей оптимизации параметров процесса пиролиза для получения желаемых свойств биоугля для различных применений в области охраны окружающей среды, оценку воздействия биоугля на природную среду в долгосрочной перспективе, определение возникновения потенциальных опасностей внедрения биоугля в окружающую среду, анализ стоимости производства биоугля и доступности субстратов, полезных для его производства, а также стоимости использования биоугля, например, для производства энергии, рекультивации загрязненных земель, улучшения свойств почвы или удаления загрязнений из муниципальных и промышленных сточных вод.
Биоуголь является очень интересным материалом, который может предоставить будущим лесам больше заменителей и помочь им расти быстрее, больше и обеспечивать хорошие условия для роста. Однако мало что известно о влиянии биоугля, особенно в форме гидроугля. Целью этой рабочей статьи является обзор информации и известных фактов об эффекте использования биоугля при разведении саженцев. Биоуголь во многих работах предлагался в качестве новых материалов для обеспечения беспочвенных сред роста. Однако необходимо помнить, что требуется гораздо больше знаний, прежде чем можно будет дать надежный совет, чтобы использовать эти материалы в качестве удобрений в случае лесов. В технологии производства биоугля, в зависимости от того, какой процесс был применен, были обнаружены фитотоксичность и выбросы парниковых газов для определенных углей. Я изучал, как эти угли влияют на характеристики субстрата, производительность растений, экономию воды и выбросы CO2 при дыхании. Однако биоуголь настоятельно рекомендуется в сельскохозяйственном производстве, чтобы помочь обеспечить более высокую урожайность