Lífkol binda kolefni og bæta jarðveg

Ýmiss konar markaður er fyrir lífkol eins og sést á þessari mynd. Nánari upptalningar má sjá í töflunni sem er að finna neðst í þessari umfjöllun.

Framleiða mætti lífkol úr hvers kyns lífrænu efni sem til fellur hérlendis, til dæmis afskurði og ónýtanlegum grisjunarviði. Lífkol geta bætt jarðveg og dregið úr næringarefnatapi. Og með því að kola lífrænt efni binst kolefnið í aldir og jafnvel árþúsund. Lífkolagerð getur því bæði stuðlað að aukinni frjósemi jarðvegs á Íslandi, aukið árangur í skógrækt, landgræðslu og almennri ræktun og stækkað kolefnisforðabúr landsins.

Hvað eru lífkol?

Kolefni úr lífrænu efni, sérstaklega plöntum og þá ekki síst viðarkol úr trjám, hefur verið notað á ýmsan hátt í þúsundir ára. Frumbyggjar Suður-Ameríku kunnu að auðga jarðveg regnskógasvæðanna með lífkolum til að gera hann hæfari til ræktunar nytjaplantna. Alþjóðlegt hugtak yfir lífkol er „biochar“.

Einfalt er að búa lífkol til (mynd 1.). Allt sem þarf er hiti og umhverfi þar sem súrefni er útilokað. Þetta var lengst af gert með því að kveikja í viðarbing og tyrfa svo yfir. Við það sundrast (e. pyrolysis) efnið, upp stíga gufur, einu nafni kallaðar viðargas, og eftir verða viðarkol. Þar sem hægt er að gera þetta við nánast hvaða lífræna efni sem er, ekki eingöngu trjávið, er talað um lífkol og eru viðarkol ein tegund lífkola. Með því að setja upp ögn flóknari búnað en holu og torf og stilla þannig betur hitastigið í ferlinu er hægt að vinna ýmis verðmæt efni úr gufunum (viðargasinu), svo sem eldsneyti, olíur, plastefni, o.m.fl. Eftir stendur að lokum hið kolaða efni – lífkol (mynd 2.).

Til hvers má nota lífkol? 

Lengst af voru viðarkol mest notuð sem orkugjafi og kolefnisgjafi í málmvinnslu og málmsmíðum. Það mátti jú kveikja í þeim og klára þar með brunann sem var aðeins hálfnaður eftir kolagerðina. Lífkol hafa einnig lengi verið notuð til að bæta frjósemi ræktunarlands. Nú vitum við að virkni þeirra felst í því að kolaagnirnar binda næringarsölt, t.d. nitursambönd, og draga þar með úr útskolun þeirra úr jarðvegi. Efnin eru því aðgengilegri plöntum. Í nútímanum hafa lífkol einnig marga aðra notkunarmöguleika (tafla 1.).

Undanfarið hefur þróunin verið sú að úr lífkolum er hægt að skapa margs konar önnur vermæti, sem er að vísu háð því að til staðar séu fyrirtæki í slíkri úrvinnslu. Einnig benda rannsóknir til þess að lífkol virki mun betur í ræktun þegar búið er að blanda þeim saman við næringarefni. Yfir 90% af lífkolum sem framleidd eru í Evrópu fara í vörur fyrir búfé (íblöndunarefni í fóður). Slík notkun skilar bændum augljósum árangri mun fyrr en þegar lífkol eru notuð til að bæta framleiðni ræktarlands. Þannig munu bændur strax sjá breytingu á betri meltingu, færri tilfellum ofnæmis og almennt betri líðan bústofnsins.

Áhrif á jarðveg og plöntuvöxt

Lífkol hafa gífurlega stórt yfirborð sem allir frumuveggir og æðar í plöntuvefnum mynda. Eitt gramm af lífkolum getur þannig haft yfir 300 m² yfirborð, sem er ótrúleg tala. Þetta mikla yfirborð skapar stóraukna jónskiptahæfni í jarðvegi svo og aukið yfirborð fyrir örverur, sem eru þarna í skjóli fyrir samkeppnis- og afránsörverum og í stöðugu umhverfi.

Áhrif lífkola í jarðvegi á plöntuvöxt eru fyrst og fremst talin stafa af því að jónskiptaeiginleikar lífkolanna bæti nýtingu næringarefna og minnki tap á mikilvægum næringarefnum eins og nitri (N), fosfór (P), kalíni (K), kalsíni (Ca) o.fl. Fleira hefur þó verið nefnt, t.d. að kolin veiti gagnlegum örverum, eins og svepprótarsveppum, ákjósanleg skilyrði.

Talið er að lífkolin bindi stóran hluta af nituroxíðum sem allajafna rjúka úr jarðvegi og einnig ammóníak sem annars mundi tapast úr jarðveginum. Lífkol eru basísk og hækka sýrustig jarðvegs verulega séu þau plægð niður í hann. Að hluta til er hægt að rekja aukinn plöntuvöxt í súrum jarðvegi sem lífkolum hefur verið blandað í, til hækkunar sýrustigs. Lífkolin koma þannig í stað kölkunar.

Aukning í niturnámi hefur mælst hjá belgjurtum sem ræktaðar voru í lífkolajarðvegi. Áhrifin voru rakin til betra aðgengis Rhizobium-baktería að mólýbden (Mo) og bór (B), en að einhverju leyti einnig til aukins aðgengis plantnanna að P , Ca og K ásamt hækkun á pH.

Hámarksáhrif með íblöndun áburðarefna

Talið er að frumbyggjar á Amasonsvæðinu hafi upphaflega farið að nota lífkol til þess að binda skólp og seyru og draga úr lykt. Vegna þess að þeir höfðu engin húsdýr og þar af leiðandi engan húsdýraáburð til að nota við ræktun komust þeir upp á lag með að nota eigin úrgang til að auðga jarðveginn. Eiginleikar lífkolanna sem áður hefur verið lýst gerðu að verkum að áburðarefnin í því sem frá fólkinu kom nýttust mjög vel í jarðveginum.

Lífkol má auðga áburðarefnum með ýmsum hætti áður en þeim er dreift eða blandað saman við jarðveg. Þeim má blanda saman við húdýraáburð, moltu, seyru eða svartvatn. Með þessu endast áburðarefnin mun lengur í jarðveginum. Minna skolast burt af þessum efnum með regn- og leysingavatni, efnin nýtast eðlilegu örverulífi í jarðveginum og sömuleiðis gróðrinum.

Margfaldur ávinningur

Ef hefja á framleiðslu og notkun lífkola á Íslandi er e.t.v. rétt að byrja á einföldum hlutum frekar en að fara strax að tala um verksmiðjur með hátæknilega framleiðslu. Ágóði lífkolagerðar felst einkum í fernu:

• Hún er lausn á úrgangslosunarvanda
• Úr henni kemur viðargas sem hægt er að nota á ökutæki
• Lífkol má nota til að bæta árangur í landgræðslu og annarri ræktun
• Blöndun lífkola í jarðveg eykur til muna binditíma kolefnis sem bundið var úr andrúmsloftinu með skógrækt og e.t.v. annarri ræktun

Hægt er að nota nánast hvaða lífræna úrgang sem er til lífkolagerðar. Frá skógarbændum má nota efni úr snemmgrisjun en einnig toppa og greinar eftir fellingu sem á einhvern hátt þarf að losna við svo hægt sé að gróðursetja á ný. Hálm, notaðan undirburð og skít, garðaúrgang og jafnvel seyru eða svartvatn úr þéttbýli má nota til lífkolagerðar og leysa þar með margs konar úrgangslosunarmál.

Þrátt fyrir rafvæðingu bílaflotans sem fram undan er, virðist langt í að stærri flutningstæki verði rafdrifin, t.d. vörubílar og skip. Þar er notkun metans eða vetnis, sem hvort tveggja er í viðargasi, hugsanlega betri lausn en rafmagn og mun betri í loftslagslegu tilliti en að nota jarðefnaeldsneyti.

Jákvæð loftslagsáhrif lífkola

Jarðvegsbætandi áhrif lífkola eru vel þekkt. Færri vita e.t.v. að lífkol sem frumbyggjar á Amason-svæðinu blönduðu saman við ræktunarjarðveg fyrir þúsundum ára eru þar enn. Lífkol í jarðvegi brotna mjög hægt niður, ólíkt ókoluðum lífrænum leifum á yfirborðinu.

Umtalsverður loftslagsávinningur getur verið að því að vinna lífkol úr lífrænum efnum og úrgangi. Kolefni sem binst með skógrækt og annars myndi losna út í andrúmsloftið tiltölulega fljótlega eftir dauða eða fellingu trjánna (núll til nokkur hundruð ár eftir atvikum) er hægt að geyma til mun lengri tíma (þúsundir ára). Nýting viðargassins myndi einnig minnka losun frá öðrum uppsprettum kolefnis s.s. jarðefnaeldsneytis. Þeir sem framleiða lífkol geta þannig fengið kolefnisávinninginn metinn og búið sér til tekjur af honum.

Hugmynd að framhaldi

Gerðar verði tilraunir með notkun viðarkola í landgræðslu, t.d. á Hólasandi þar sem jarðvegur er mjög gljúpur og næringarefni skolast hratt niður. Hugsanlega mætti blanda viðarkolum saman við svartvatn úr Mývatnssveit sem þar verður dreift og freista þess að þar með nýtist hún enn betur til uppgræðslu. Skoðaðir verði kostir þess að setja upp litlar kolagerðareiningar í sveitum landsins þar sem viðarúrgangur úr skógrækt og annað sem fellur til yrði hráefnið en gas sem eldsneyti á ökutæki og lífkol til landgræðslu og jarðræktar yrðu afurðirnar. Eðlilegt væri að vinna að þessum málum með aðilum á borð við Sorpu og Moltu ehf. þar sem tæknileg þekking er fyrir hendi.

Hugmyndir þessar eru ekki komnar lengra en svo að ekkert hefur verið skoðað hvernig fjármagna megi svona fyrirtæki né hverjir raunverulegir markaðir afurða geti verið. Það er því mikið verk eftir fyrir þá sem kunna að vilja skoða þessa möguleika. Þar er margt spennandi sem vert er að skoða nánar.

 Dæmi um notkunarmöguleika lífkola

Áhugaverð grein um lífkol

Áhugasömum er vert að benda á mjög fróðlega grein um lífkol og nytsemi þeirra eftir Hans-Peter Schmidt. Hans-Peter er rannsóknarstjóri við Ithaka Institute for Carbon Intelligence í Sviss.  Greinin birtist í ritinu Biochar Journal í þýðingu eftir Thomas Rippel. 

• Terra Preta - model of a cultural technique

Aðrar helstu heimildir

Johannes Lehmann. (2007). Bio-Energy in the Black, Frontiers in Ecology and the Environment, 5 (September), 381-387.

Racek, J., Sevcik, J., Chorazy, T., Kucerik, J., & Hlavinek, P. (2019). Biochar – Recovery Material from Pyrolysis of Sewage Sludge: A Review. Waste and Biomass Valorization. Springer Netherlands.

Schmidt, H.-P. (2012). 55 Uses of Biochar. Ithaka Journal, 25(1/2012), 13-25.

Halldór Sverrisson. (2010). Lífkol - innlegg í kolefnisumræðuna. Bloggsíða Halldórs Sverrissonar.

• Meira um kolefnismál á vef Skógarkolefnis, skogarkolefni.is

Texti: Pétur Halldórsson vann upp úr óbirtri grein eftir Gunnlaug Guðjónsson og Þröst Eysteinsson