Biochar in soil: Carbon sequestration, Soil quality improvement and Contaminant remediation

Fremdriftsrapport FriPro prosjekt 217918, Dec 2017 WP1: Biokull, sur jord, næringsstoffer og jordbiologi Ferdigstilt. De viktigste resultatene fra de nye Zambiaforsøkene er at i) vi viste for første gang i felt at biokull tviholder på vannet I tørre afrikanske jorder, og skaffer derved bare klimatilpasning (tørrere forhold) og reduksjon av klimagassutslipp (gjennom å binde karbon I bakken), og ii) biokull modererer jordtemperatur, sannsynligvis gjennom sin porositet. Indonesia: Viktigste funnet i omfattende felttester var at biokull kan være veldig effektiv på sur jord men at effekten forsvinner etter 3-4 sesonger, pga at alkaliniteten (asken) blir vasket ut. Biokull minsker syrestress, vannstress og forbedrer næringsstoffopptak: I de nepalske potteforsøkene fant vi at alle disse tre effektene opptrer, men at trolig retensjon av næringsstoffer er den viktigste agronomiske effekten av biokull. Vi utførte et lignende potteforsøk i Zambia, hvor vi fant at økt vannretensjon er den viktigste virkningsmekanismen av biokull i disse jordene. WP 2. Biokull og utslipp av skadelige gasser Ferdigstilt, bortsett fra metanundersøkelsene, som ble testet, men ikke førte frem til brukbare resultater. Vi testet en ny type brennovn som er raskere, enklere og renere enn tidligere modeller. Denne typen ovn er i ferd med å bli et gjennombrudd, med implementering i 70 land. WP 3. Immobilisering av forurensning og pestisider med biokull Ferdigstilt. I samarbeid med RECETOX, et ledende økotoksikologi-forskningsinstitutt i Tsjekkia, undersøkte vi effekten av biokull på binding, biotilgjengelighet, og økotoksisitet av tre miljøfarlige stoffer. Biokull viste seg å binde stoffene så sterkt at deres opptak i organismer ble redusert, og at mindre av stoffene ble tatt opp av organismer slik at det hadde færre toksiske effekter. I den høyeste biokulldoseringen (10%) så vi imidlertid også en direkte effekt av biokullpartiklene, nemlig at slike høye biokulldoseringen kan være skadelige i seg selv. Fasitten er derfor at det er bra å tilsette biokull for å minske effekten av de farlige stoffene, men til en viss grense hvor selve biokullet (skarpe partikler, binding av vitaminer osv) kan ha negative effekter på småkryp i jorda. Prosjektet har ført til et spinoff prosjekt med Lindum Ressurs og Gjenvinning A/S, hvor vi bygger videre på kunnskapen fra dette FriPro prosjektet. Ideen er å kombinere to avfallsstrømmer til en ressurs: biokull bli fremstilt fra avfallstrevirke, og blandet inn i forurensa jord, slik at risikoen vil bli minsket gjennom immobilisering av forurensningen. I tillegg har dette en positiv klimaeffekt siden biokull lagrer karbonet i det opprinnelige trevirket på en stabil måte. Spinoff prosjekt Som spinoff av dette prosjektet har vi fått bevilgning fra engelske DfID (Dept for International Development) for et 4-års program i Zambia hvor vi skal teste biokull i presisjonslandbruk ("conservation farming") på 93 bøndegårder i Zambia. Vårt nåværende NFR prosjekt har løst de fleste naturvitenskapelige gåtene rundt biokullimplementering I bl a Zambia, og nå får vi tillitten til å implementere konseptet I større skala.

Biochar is the charcoal product obtained when biomass (preferably organic waste) is heated without access to oxygen (pyrolysis). In contrast to organic material, biochar is stable > 1000 years when mixed into soils, and thus represents carbon that is acti vely removed from the carbon cycle, which mitigates climate change. In addition, biochar reduces release of the strong greenhouse gases (GHG) methane and nitrous oxide, improves degraded soil quality, and sequesters pollutants. Thus, biochar could provide an important wedge against climate change, while using waste as a resource and improving the quality of degraded or polluted soils. Currently many of the underlying mechanisms are still unknown, and research has largely been phenomenological and monodisc iplinary. Elucidating the mechanisms behind biochar amendment to soil would yield ground-breaking research with an enormous potential impact, enhancing its effects as a carbon sink and soil improvement, as well as aiding in creating carbon credit economie s, developing carbon reduction strategies, and reclaiming degraded soil. The core aim of the proposed research is to elucidate the mechanisms of biochar?s potential to simultaneously sequester carbon, improve soil quality and chemically remediate polluted soils in diverse environments. Unconventional, multidisciplinary approaches are proposed to unravel the mechanisms of biochar effects on soil quality: systematic lab and field studies on soil acidity, nutrient availability, GHG emissions, (de)nitrificati on, microbial populations, plant growth, biodiversity and pollutant availability will be undertaken. Elements will include leaching tests, passive sampler sorption experiments, gas sorption experiments, molecular modelling and X-ray microscopy. Thus a tra ns-disciplinary combination of environmental, soil, biogeochemical and climate science is envisioned to yield innovative and society-relevant research.