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(dòng)，在世界范圍內(nèi)造成了經(jīng)濟(jì)混亂。工業(yè)活動(dòng)大幅放緩，導(dǎo)致全球經(jīng)濟(jì)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(jì)數(shù)據(jù)的公布，國(guó)際貿(mào)易顯然正在復(fù)蘇。在美國(guó)，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(jì)重新開放，呈上升趨勢(shì)。根據(jù)榮鼎集團(tuán)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(zhǎng)5.7%，這表明溫室氣體排放的反彈速度快于經(jīng)濟(jì)。這種趨勢(shì)可能會(huì)持續(xù)到2022年。
二氧化碳占人類活動(dòng)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(huì)（IPCC）最近的報(bào)告，非常清楚的是，通過(guò)逐步消除對(duì)化石燃料的依賴來(lái)減少排放，對(duì)于確保子孫后代擁有宜居的未來(lái)至關(guān)重要。可再生能源技術(shù)就在這里；它變得越來(lái)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(jìn)行。最近的IPCC報(bào)告加倍強(qiáng)調(diào)了在全球范圍內(nèi)保護(hù)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(hù)濕地和沼澤是碳匯的中心焦點(diǎn)。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(zhǎng)時(shí)間了。它在亞馬遜盆地等地有著悠久的歷史，曾被用來(lái)大幅改善人類居住區(qū)的土壤質(zhì)量。制作起來(lái)相對(duì)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(guò)熱解的有機(jī)物質(zhì)，在熱解過(guò)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(dāng)作為土壤改良劑添加時(shí)，它會(huì)增加微生物活性和養(yǎng)分利用率，從而刺激植物生長(zhǎng)。這使得它對(duì)于干旱多發(fā)或營(yíng)養(yǎng)缺乏地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)非常有價(jià)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(huì)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(guò)認(rèn)證的生物炭會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的碳匯，可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。盡管生物炭行業(yè)還很年輕，但它在加州依然生機(jī)勃勃。加利福尼亞州擁有2700萬(wàn)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(guò)改造生物質(zhì)設(shè)施來(lái)生產(chǎn)生物炭以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。通過(guò)使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，它可以擴(kuò)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(lái)源；這同時(shí)減輕了野火風(fēng)險(xiǎn)，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(bào)告，加州技術(shù)上可用的生物質(zhì)總量估計(jì)為3500萬(wàn)BDT/年（干噸/年），其中森林生物質(zhì)構(gòu)成1400萬(wàn)BDT/年。那是相當(dāng)多的可用碎片。
Pacific Biochar創(chuàng)建了一個(gè)名為Big California Biochar模型的綜合性開源計(jì)劃，它描述了加利福尼亞農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)的可擴(kuò)展性戰(zhàn)略。該公司預(yù)測(cè)，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(wàn)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(shí)的，但Pacific Biochar創(chuàng)建了一個(gè)計(jì)算器，您可以在其中輸入不同的百分比來(lái)可視化biochar生產(chǎn)率和CO2下降潛力。截至2019年，它的近期計(jì)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(guò)使用最先進(jìn)的技術(shù)來(lái)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(lái)，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(guò)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(wú)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(yàn)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(jià)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(gè)重大障礙是生物炭市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)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(tái)，通過(guò)向認(rèn)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(guò)程提供了額外的收入來(lái)源。在國(guó)家強(qiáng)制規(guī)定出臺(tái)之前，碳信用市場(chǎng)依賴于尋求凈零排放的個(gè)人、公司和公共機(jī)構(gòu)的自愿報(bào)酬。碳信用可以最大限度地減少財(cái)務(wù)瓶頸，確保提供這項(xiàng)重要服務(wù)的人得到適當(dāng)?shù)膱?bào)酬，并推動(dòng)生物炭行業(yè)向前發(fā)展。
美國(guó)西部的長(zhǎng)期干旱嚴(yán)重影響了糧食生產(chǎn)。Biochar和試圖擴(kuò)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(wú)論是Pacific Biochar制造生物炭和通過(guò)燃燒森林碎片來(lái)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(lái)了有益的變化。
