Than sinh học và những ý tưởng ứng dụng chúng trong lĩnh vực môi trường

Công nghệ than sinh học cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu và cải thiện chất lượng đất , cũng như giảm chất thải và sản xuất năng lượng như một sản phẩm phụ. Nhưng chính xác thì than sinh học là gì và nó được làm từ gì; vai trò của chúng trong quá trình cải tạo môi trường ra sao?

Than sinh học là một chất giống như than củi được tạo ra bằng cách đốt cháy vật liệu hữu cơ từ chất thải nông nghiệp và lâm nghiệp (còn gọi là sinh khối) trong một quy trình được kiểm soát gọi là nhiệt phân . Mặc dù trông rất giống than củi thông thường, nhưng than sinh học được sản xuất bằng một quy trình cụ thể để giảm ô nhiễm và lưu trữ carbon một cách an toàn. Trong quá trình nhiệt phân, các vật liệu hữu cơ, chẳng hạn như dăm gỗ, lá rụng hoặc thực vật chết, được đốt cháy trong thùng chứa rất ít oxy. Khi các vật liệu cháy, chúng giải phóng ít hoặc không có khói gây ô nhiễm. Trong quá trình nhiệt phân, vật liệu hữu cơ được chuyển đổi thành than sinh học, một dạng carbon ổn định không thể dễ dàng thoát ra ngoài khí quyển. Năng lượng hoặc nhiệt được tạo ra trong quá trình nhiệt phân có thể được thu giữ và sử dụng dưới dạng năng lượng sạch. Than sinh học là của xa hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi carbon thành dạng ổn định và sạch hơn các dạng than củi khác.

Về tính chất vật lý , than sinh học có màu đen, độ xốp cao, nhẹ, hạt mịn và có diện tích bề mặt lớn. Khoảng 70 phần trăm thành phần của nó là carbon. Phần trăm còn lại bao gồm nitơ, hydro và oxy trong số các nguyên tố khác. Thành phần hóa học của than sinh học thay đổi tùy thuộc vào nguyên liệu được sử dụng để tạo ra nó và các phương pháp được sử dụng để làm nóng nó.

Mặc dù công nghệ than sinh học được coi là một chiến lược gần đây hơn để cô lập carbon, nhưng việc bổ sung sinh khối đốt để cải thiện chất lượng đất không phải là mới. Quá trình này được mô phỏng theo một tập tục 2.000 năm tuổi ở lưu vực sông Amazon, nơi người dân bản địa đã tạo ra những vùng đất màu mỡ, giàu có được gọi là terra preta (có nghĩa là “đất đen”). Có một điều chắc chắn rằng độ màu mỡ của đất nung cao hơn đáng kể so với các loại đất nổi tiếng bạc màu khác của Amazon. Điều này giải thích tại sao cây trồng trên đất thổ nhưỡng phát triển nhanh hơn và giàu chất dinh dưỡng hơn so với cây trồng trên đất lân cận. Trên thực tế, đất nung vẫn tiếp tục giữ carbon cho đến ngày nay.

Cách tạo ra than sinh học

Như đã trình bày ở trên, than sinh học được tạo ra trong quá trình nhiệt phân , quá trình phân hủy sinh khối bằng nhiệt trong môi trường hạn chế oxy.

Chất lượng của nguyên liệu hoặc vật liệu được đốt cháy có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm than sinh học cuối cùng. Lý tưởng nhất là phải sử dụng nguyên liệu sạch có độ ẩm từ 10 đến 20 phần trăm và hàm lượng lignin cao. Sử dụng nguyên liệu bị ô nhiễm , bao gồm cả nguyên liệu từ kè đường sắt hoặc đất bị ô nhiễm, có thể đưa chất độc vào đất, làm tăng đáng kể độ pH của đất và/hoặc ức chế thực vật hấp thụ khoáng chất. Các chất gây ô nhiễm phổ biến nhất là kim loại nặng—bao gồm cadmium, đồng, crom, chì, kẽm, thủy ngân, niken và asen—và Hydrocacbon thơm đa vòng.

Than sinh học có thể được sản xuất thông qua sản xuất quy mô nhỏ, chi phí thấp bằng cách sử dụng bếp hoặc lò nung đã được sửa đổi, hoặc thông qua sản xuất quy mô lớn, tốn nhiều chi phí, sử dụng các nhà máy nhiệt phân lớn hơn và lượng nguyên liệu đầu vào cao hơn. Một trong những cách phổ biến nhất để tạo ra than sinh học để sử dụng trong trang trại là thông qua quá trình nhiệt phân bằng cách sử dụng máy tạo than sinh học updraft thắp sáng phía trên .

Ứng dụng của than sinh học

Suy thoái đất là một mối quan tâm lớn trong nông nghiệp trên toàn cầu. Để giải quyết vấn đề đang phát triển này, các nhà nghiên cứu đề xuất áp dụng than sinh học cho đất bị suy thoái để nâng cao chất lượng của nó. Một số cách mà than sinh học có thể giúp cải thiện chất lượng đất bao gồm:

• Tăng cường cấu trúc đất
• Tăng khả năng giữ nước và tổng hợp
• Giảm độ axit
• Giảm phát thải oxit nitơ
• Cải thiện độ xốp
• Điều chỉnh quá trình lọc nitơ
• Cải thiện tính dẫn điện
• Cải thiện tính chất vi sinh vật

Than sinh học cũng được phát hiện là có lợi cho việc ủ phân, vì nó làm giảm phát thải khí nhà kính và ngăn ngừa sự thất thoát chất dinh dưỡng trong vật liệu ủ. Nó cũng thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật, từ đó đẩy nhanh quá trình ủ phân. Thêm vào đó, nó giúp giảm sự thất thoát amoniac, mật độ lớn và mùi của phân ủ.

Than sinh học thân thiện với môi trường và rất có lợi cho cây trồng

Trong quá trình sản xuất than sinh học, năng lượng sạch và tái tạo được  tạo ra như một sản phẩm phụ —điều này có thể được sử dụng như một giải pháp thay thế cho việc đốt nhiên liệu hóa thạch , vốn đã làm trầm trọng thêm tình trạng nóng lên toàn cầu bằng cách bổ sung khí nhà kính vào khí quyển. Một số lợi ích môi trường khác của than sinh học bao gồm giảm ô nhiễm nước ngầm, giảm chi phí lọc nước, giảm lượng chất thải và mang lại lợi nhuận cao hơn cho nông dân. Công nghệ này cũng góp phần đảm bảo an ninh lương thực bằng cách tăng năng suất cây trồng và giữ nước ở những khu vực dễ bị hạn hán.

Sản xuất than sinh học là một quá trình không có carbon, có nghĩa là nó thực sự làm giảm CO2 trong khí quyển . Trong quá trình sản xuất than sinh học, carbon không ổn định trong vật liệu thực vật đang phân hủy được chuyển đổi thành dạng carbon ổn định, sau đó được lưu trữ trong than sinh học. Khi than sinh học được bón vào đất, nó sẽ lưu trữ carbon ở một nơi an toàn trong hàng trăm hoặc hàng nghìn năm. Nói một cách đơn giản, các nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất than sinh học sẽ giải phóng lượng carbon dioxide cao hơn vào khí quyển nếu chúng được để phân hủy tự nhiên. Bằng cách làm nóng nguyên liệu và biến đổi hàm lượng carbon của chúng thành một cấu trúc ổn định không phản ứng với oxy, công nghệ than sinh học cuối cùng sẽ làm giảm lượng carbon dioxide trong khí quyển.

Than sinh học cũng góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu bằng cách làm giàu đất và giảm nhu cầu phân bón hóa học, từ đó làm giảm phát thải khí nhà kính. Độ màu mỡ của đất được cải thiện cũng kích thích sự phát triển của thực vật , loại cây tiêu thụ carbon dioxide. Nhiều lợi ích của than sinh học đối với cả khí hậu và hệ thống nông nghiệp làm cho nó trở thành một công cụ đầy hứa hẹn cho nông nghiệp tái tạo.

Nguồn tin: regenerationinternational.org