Nghiên cứu phát hiện ra rằng than sinh học có thể tăng năng suất cây trồng ở những vùng đất bạc màu và giúp ngăn chặn tác động của biến đổi khí hậu. Vậy tại sao chúng ta không sử dụng nó nhiều hơn? Một đánh giá quốc tế liên quan đến UNSW đã phát hiện ra một sản phẩm được làm từ chất thải đô thị, nông nghiệp và lâm nghiệp có thêm lợi ích là giảm lượng khí thải carbon của nông nghiệp hiện đại.
Giáo sư thỉnh giảng tại Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu tại UNSW Science, Stephen Joseph, cho biết nghiên cứu được công bố cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng than sinh học có thể góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Tác giả chính cho biết: “Nó có thể hút carbon từ khí quyển vào đất và lưu trữ hàng trăm đến hàng nghìn năm.
“Nghiên cứu này cũng phát hiện ra rằng than sinh học giúp xây dựng cacbon hữu cơ trong đất lên đến 20% (trung bình 3.8%) và có thể giảm lượng khí thải nitơ oxit từ đất từ 12 đến 50%, làm tăng lợi ích giảm thiểu biến đổi khí hậu”
Các phát hiện được hỗ trợ bởi Báo cáo đặc biệt gần đây của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu và đất đai, ước tính rằng có tiềm năng giảm thiểu biến đổi khí hậu quan trọng thông qua nó.
“Ủy ban liên chính phủ nhận thấy rằng trên toàn cầu, nó có thể giảm thiểu từ 300 triệu đến 660 triệu tấn carbon dioxide mỗi năm vào năm 2050,” GS Joseph nói.
“So sánh với lượng khí thải của Úc vào năm ngoái — ước tính khoảng 499 triệu tấn carbon dioxide — và bạn có thể thấy rằng than sinh học có thể hấp thụ rất nhiều khí thải. Chúng ta chỉ cần có ý chí để phát triển và sử dụng nó ”.
Than củi ổn định
Than sinh học là sản phẩm của quá trình đốt nóng dư lượng sinh khối như gỗ vụn, phân động vật, bùn, phân trộn và chất thải xanh, trong một môi trường thiếu oxy - một quá trình được gọi là nhiệt phân.
Kết quả là than củi ổn định có thể cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, đồng thời tăng cường độ phì nhiêu của đất.
Sản phẩm Năng lượng sinh học GCB nghiên cứu đã xem xét khoảng 300 bài báo bao gồm 33 phân tích tổng hợp đã kiểm tra nhiều trong số 14,000 nghiên cứu của nó đã được xuất bản trong 20 năm qua.
“Nó cho thấy năng suất cây trồng trung bình tăng từ 10 đến 42 phần trăm, nồng độ kim loại nặng trong mô thực vật giảm từ 17 đến 39 phần trăm và khả năng cung cấp phốt pho cho cây trồng cũng tăng lên,” GS Joseph nói.
“Than sinh học giúp thực vật chống lại các áp lực từ môi trường, chẳng hạn như bệnh tật, và giúp thực vật chịu đựng các kim loại độc hại, căng thẳng nước và các hợp chất hữu cơ như thuốc diệt cỏ atrazine.”
Lợi ích cho cây trồng
Lần đầu tiên nghiên cứu trình bày chi tiết về cách thức than sinh học cải thiện vùng rễ của cây trồng.
Trong ba tuần đầu tiên, khi nó phản ứng với đất, nó có thể kích thích sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con.
Trong sáu tháng tiếp theo, các bề mặt phản ứng được tạo ra trên đó các hạt, cải thiện việc cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng.
Sau ba đến sáu tháng, than sinh học bắt đầu 'già đi' trong đất và hình thành các vi hạt bảo vệ chất hữu cơ khỏi bị phân hủy.
Giáo sư Joseph cho biết nghiên cứu đã phát hiện ra những phản ứng tốt nhất đối với than sinh học là ở đất có tính axit và đất cát, nơi than sinh học đã được bón cùng với phân bón.
“Chúng tôi nhận thấy những tác động tích cực của nó phụ thuộc vào liều lượng và cũng phụ thuộc vào việc kết hợp các đặc tính của than sinh học với các hạn chế của đất và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng,” GS Joseph nói.
“Thực vật, đặc biệt là ở đất chua, dinh dưỡng thấp, phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới ẩm, chẳng hạn như bờ biển phía bắc của NSW và Queensland, có thể được hưởng lợi đáng kể từ than sinh học.
“Đất cát ở Tây Úc, Victoria và Nam Úc, đặc biệt là ở các vùng đất khô hạn ngày càng bị ảnh hưởng bởi hạn hán do biến đổi khí hậu, cũng sẽ được hưởng lợi rất nhiều”.
Giáo sư Joseph AM là một chuyên gia trong việc sản xuất than sinh học ổn định được thiết kế từ phụ phẩm nông nghiệp, đô thị và lâm nghiệp.
Ông đã nghiên cứu về lợi ích của than sinh học trong việc thúc đẩy đất khỏe mạnh và giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu kể từ khi ông được người Úc bản địa giới thiệu nó vào những năm XNUMX.
Ông cho biết than sinh học đã được sử dụng để sản xuất cây trồng và duy trì đất khỏe mạnh bởi các dân tộc bản địa ở Úc, Châu Mỹ Latinh (đặc biệt là ở lưu vực sông Amazon) và Châu Phi trong nhiều trăm năm.
Than sinh học cũng đã được ghi nhận vào thế kỷ 17 như một chất bổ sung thức ăn cho động vật.
Tuy nhiên, trong khi các nhà nghiên cứu Úc đã nghiên cứu than sinh học từ năm 2005, nó tương đối chậm để phát triển thành một sản phẩm thương mại, với sản lượng của Úc khoảng 5000 tấn mỗi năm.
“Điều này một phần là do số lượng nhỏ các chương trình trình diễn quy mô lớn đã được tài trợ, cũng như sự thiếu hiểu biết của nông dân và các cố vấn chính phủ về than sinh học, các rào cản pháp lý, thiếu vốn đầu tư mạo hiểm và các doanh nhân trẻ để tài trợ và GS Joseph nói.
Để so sánh, Mỹ đang sản xuất khoảng 50,000 tấn một năm, trong khi Trung Quốc đang sản xuất hơn 500,000 tấn một năm.
Cần có hiệu quả kinh tế
Giáo sư Joseph, người đã nhận được Huân chương của Úc cho công trình của mình trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và than sinh học, cho biết để cho phép áp dụng rộng rãi than sinh học, nó cần phải được tích hợp dễ dàng với các hoạt động canh tác và được chứng minh là khả thi về mặt kinh tế.
Ông nói: “Chúng tôi đã làm khoa học, những gì chúng tôi không có là đủ nguồn lực để giáo dục và đào tạo mọi người, thiết lập các cuộc biểu tình để nông dân thấy được lợi ích của việc sử dụng than sinh học, để phát triển ngành công nghiệp mới này.
Tuy nhiên, điều này đang dần thay đổi khi các tập đoàn lớn đang mua giấy chứng nhận giảm carbon dioxide (CORC) để bù đắp lượng khí thải của họ, điều này đang thúc đẩy danh mục than sinh học ở Úc.
Than sinh học có tiềm năng trong một loạt các ứng dụng.
Giáo sư Joseph là đồng tác giả của một nghiên cứu gần đây trên tạp chí International Materials Reviews, trong đó nêu chi tiết những công dụng ít được biết đến của than sinh học, chẳng hạn như vật liệu xây dựng, để giảm độc tố trong đất, phát triển vi sinh vật, trong thức ăn chăn nuôi và cải tạo đất.
UNSW đã hợp tác tài trợ với một công ty và một trường đại học ở Na Uy để phát triển một lớp phủ chống vi khuẩn dựa trên than sinh học để tiêu diệt mầm bệnh trong nước và sử dụng trong lọc không khí hệ thống, anh ta nói.