وجدت الدراسة أن Biochar يمكن أن يعزز غلة المحاصيل في التربة الفقيرة ويساعد في وقف آثار تغير المناخ. فلماذا لا نستخدمها أكثر؟ المنتج المصنوع من نفايات المناطق الحضرية والزراعية والغابات له فائدة إضافية تتمثل في تقليل البصمة الكربونية للزراعة الحديثة ، وفقًا لمراجعة دولية شاركت فيها جامعة نيو ساوث ويلز.
يقول الأستاذ الزائر في كلية علوم وهندسة المواد بجامعة نيو ساوث ويلز ، ستيفن جوزيف ، إن الدراسة المنشورة توفر دليلًا قويًا على أن الفحم الحيوي يمكن أن يساهم في التخفيف من آثار تغير المناخ.
يقول المؤلف الرئيسي: "يمكن أن يسحب الكربون من الغلاف الجوي إلى التربة ويخزنه لمئات إلى آلاف السنين".
"وجدت هذه الدراسة أيضًا أن الفحم الحيوي يساعد في بناء الكربون العضوي في التربة بنسبة تصل إلى 20 في المائة (متوسط 3.8 في المائة) ويمكن أن يقلل انبعاثات أكسيد النيتروز من التربة بنسبة 12 إلى 50 في المائة ، مما يزيد من فوائد التخفيف من تغير المناخ"
تدعم النتائج التقرير الخاص الأخير الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بشأن تغير المناخ والأراضي ، والذي قدر أن هناك إمكانات مهمة للتخفيف من آثار تغير المناخ متاحة من خلاله.
يقول البروفيسور جوزيف: "وجدت اللجنة الحكومية الدولية أنه على مستوى العالم ، يمكن أن تخفف ما بين 300 مليون إلى 660 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا بحلول عام 2050".
قارن ذلك بانبعاثات أستراليا العام الماضي - ما يقدر بنحو 499 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون - ويمكنك أن ترى أن الفحم الحيوي يمكنه امتصاص الكثير من الانبعاثات. نحن فقط بحاجة إلى إرادة لتطويره واستخدامه ".
فحم مستقر
Biochar هو نتاج تسخين مخلفات الكتلة الحيوية مثل رقائق الخشب ، وروث الحيوانات ، والحمأة ، والسماد العضوي ، والنفايات الخضراء ، في بيئة متعطشة للأكسجين - وهي عملية تسمى الانحلال الحراري.
والنتيجة هي فحم مستقر يمكن أن يخفض انبعاثات الاحتباس الحراري ، مع زيادة خصوبة التربة.
• GCB الطاقة الحيوية استعرضت الدراسة ما يقرب من 300 ورقة بما في ذلك 33 تحليلًا تلويًا فحصت العديد من دراساتها البالغ عددها 14,000 والتي تم نشرها على مدار العشرين عامًا الماضية.
يقول البروفيسور جوزيف: "وجدت أن متوسط غلة المحاصيل زاد من 10 إلى 42 في المائة ، وانخفضت تركيزات المعادن الثقيلة في أنسجة النبات بنسبة 17 إلى 39 في المائة ، وزاد توافر الفوسفور للنباتات أيضًا".
"Biochar يساعد النباتات على مقاومة الضغوط البيئية ، مثل الأمراض ، ويساعد النباتات على تحمل المعادن السامة ، والإجهاد المائي والمركبات العضوية مثل مبيد الأعشاب أترازين."
فوائد للنباتات
تفاصيل الدراسة لأول مرة كيف biochar يحسن منطقة جذر النبات.
في الأسابيع الثلاثة الأولى ، عندما يتفاعل مع التربة يمكن أن يحفز إنبات البذور ونمو الشتلات.
خلال الأشهر الستة المقبلة ، يتم إنشاء أسطح تفاعلية على جزيئاتها ، مما يحسن إمداد النباتات بالمغذيات.
بعد ثلاثة إلى ستة أشهر ، biochar يبدأ في "العمر" في التربة ويشكل مجاميع دقيقة تحمي المادة العضوية من التحلل.
يقول البروفيسور جوزيف إن الدراسة وجدت أن أكبر استجابات للفحم الحيوي كانت في التربة الحمضية والرملية حيث تم استخدام الفحم الحيوي مع الأسمدة.
يقول البروفيسور جوزيف: "لقد وجدنا التأثيرات الإيجابية لها التي كانت تعتمد على الجرعة وتعتمد أيضًا على مطابقة خصائص الفحم الحيوي مع قيود التربة ومتطلبات المغذيات النباتية".
يمكن أن تستفيد النباتات بشكل كبير من الفحم الحيوي ، خاصة في التربة منخفضة التغذية والحمضية الشائعة في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية الرطبة ، مثل الساحل الشمالي لولاية نيو ساوث ويلز وكوينزلاند.
"التربة الرملية في غرب أستراليا وفيكتوريا وجنوب أستراليا ، لا سيما في مناطق الأراضي الجافة التي تتأثر بشكل متزايد بالجفاف في ظل تغير المناخ ، ستفيد أيضًا بشكل كبير."
البروفيسور جوزيف إيه إم خبير في إنتاج فحم نباتي مستقر هندسيًا من الزراعة والمخلفات الحضرية والغابات.
لقد كان يبحث عن فوائد biochar في تعزيز التربة الصحية ومعالجة تغير المناخ منذ أن قدمه السكان الأصليون الأستراليون إليه في السبعينيات.
ويقول إن biochar قد تم استخدامه لإنتاج المحاصيل وللحفاظ على التربة الصحية من قبل السكان الأصليين في أستراليا وأمريكا اللاتينية (خاصة في حوض الأمازون) وأفريقيا لمئات السنين.
تم تسجيل Biochar أيضًا في القرن السابع عشر كمكمل غذائي للحيوانات.
ولكن بينما درس الباحثون الأستراليون biochar منذ عام 2005 ، فقد كان بطيئًا نسبيًا في الإقلاع كمنتج تجاري ، حيث تنتج أستراليا حوالي 5000 طن سنويًا.
"يرجع هذا جزئيًا إلى العدد القليل من البرامج التجريبية واسعة النطاق التي تم تمويلها ، فضلاً عن افتقار المزارعين والمستشارين الحكوميين إلى المعرفة حول biochar ، والعقبات التنظيمية ، ونقص رأس المال الاستثماري ورجال الأعمال الشباب لتمويل و يقول البروفيسور جوزيف.
وبالمقارنة ، تنتج الولايات المتحدة حوالي 50,000 ألف طن سنويًا ، بينما تنتج الصين أكثر من 500,000 ألف طن سنويًا.
يحتاج إلى أن يكون مجديا اقتصاديا
يقول البروفيسور جوزيف ، الذي حصل على وسام أستراليا لعمله في مجال الطاقة المتجددة والفحم الحيوي ، إنه لتمكين اعتماد الفحم الحيوي على نطاق واسع ، يجب أن يتم دمجه بسهولة مع عمليات الزراعة وأن يكون قادرًا على البقاء اقتصاديًا.
يقول: "لقد قمنا بالعلوم ، ما لا نمتلكه هو موارد كافية لتعليم الناس وتدريبهم ، ولإقامة عروض توضيحية حتى يتمكن المزارعون من رؤية فوائد استخدام الفحم الحيوي ، لتطوير هذه الصناعة الجديدة".
ومع ذلك ، فإن هذا يتغير ببطء حيث تقوم الشركات الكبيرة بشراء شهادات تقليل ثاني أكسيد الكربون (CORC) لتعويض انبعاثاتها ، مما يعزز صورة الفحم الحيوي في أستراليا.
Biochar لديه إمكانات في مجموعة من التطبيقات.
شارك البروفيسور جوزيف في تأليف دراسة حديثة في International Materials Reviews والتي توضح بالتفصيل الاستخدامات الأقل شهرة للفحم الحيوي ، مثل مواد البناء ، لتقليل السموم في التربة ، وتنمية الكائنات الحية الدقيقة ، في علف الحيوانات ومعالجة التربة.
لدى جامعة نيو ساوث ويلز منحة تعاونية مع شركة وجامعة في النرويج لتطوير طلاء مضاد للميكروبات يعتمد على الفحم الحيوي لقتل مسببات الأمراض في الماء واستخدامه في تنقية الهواء نظم، هو يقول.