una soluzione per l’agricoltura, il clima e l’energia
“Si tratta della più promettente strategia di mitigazione del cambiamento climatico”
Produzione del Biochar
Tradizionalmente il carbone vegetale veniva prodotto nelle carbonaie, strutture costituite da cumuli di legno coperti da terriccio per innescare la pirolisi, processo che viene definito come decomposizione termo-chimica in assenza di ossigeno.
Oggi i processi di pirolisi e gassificazione consentono di recuperare il contenuto energetico delle biomasse vegetali con una maggiore efficienza attuando processi di carbonizzazione si ha l’immissione di calore in assenza dell’agente ossidante, la biomassa subisce la perdita di ossigeno, idrogeno e azoto.
Il materiale di partenza usato nei moderni impianti può avere origini differenti come: residui agricoli e forestali e colture bioenergetiche come stabilito dalla normativa italiana nel Dlg. 75/2015).
Il biochar e il suolo
Il biochar è un materiale molto eterogeneo, le sue caratteristiche fisico-chimiche vengono influenzate dal tipo di feedstock di partenza e dalla tipologia di processo applicato per sua la produzione.
L’interazione del biochar come ammendante agricolo nel suolo è influenzata da molteplici fattori. La sua granulometria gioca un ruolo importante sull’interazione con i microorganismi del suolo, più sono fini le particelle maggiore sarà la suscettibilità ai loro attacchi (IBI, 2015; Leng e Huang, 2018).
L’ammendamento con il biochar comporta una variazione di pH del suolo iniziale, numerosi studi hanno dimostrato un aumento di alcalinità a seguito dell’applicazione del biochar (Baronti et al., 2014), mentre in pochi studi si è verificato una riduzione del pH in terreni alcalini dopo l’aggiunta del biochar (DeLuca et al., 2015).
La variazione di pH del suolo con la presenza dell’ammendante, è dovuto a una maggiore concentrazione di ossidi di metalli (Ca2+, Mg2+ e K+) presente nel biochar (DeLuca et al., 2015), il biochar è generalmente alcalino, questo è principalmente correlato ai minerali inorganici e alla cenere formata durante la pirolisi e la carbonizzazione, fattori come le materie prime e la temperatura di carbonizzazione della pirolisi incidono sul valore di pH (Cheng et al., 2019).
La recalcitranza del biochar data dalla percentuale di carbonio stabile presente nella sua struttura determina il tempo di presenza nel suolo. In letteratura prendendo in considerazione un arco di permanenza minimo di 100 anni, si apre la possibilità nel concreto di considerare il biochar come strumento di mitigazione in agricoltura. In termini di cambiamento climatico viene offerto nuove soluzioni nella gestione agronomica.
Il sequestro di carbonio
L’allarme dettato dalla velocità con la quale il cambiamento climatico sta influenzando il destino del nostro pianeta, porta i governi a dover trovare soluzioni concrete di mitigazione degli stessi.
La limitazione della produzione di CO2 è diventato uno slogan attuale per molti settori produttivi, non ultimo quello dell’agricoltura. Il sistema biochar può contribuire alla limitazione della produzione di CO2 e a ridurre le emissioni di gas serra.
Durante il processo di produzione del biochar (pirolisi e/o gassificazione di biomassa vegetale) una quota significativa di carbonio di origine vegetale (fotosintetizzato a partire da CO2 atmosferica) viene “intrappolata” nel biochar (carbonificazione).
Una frazione di questo carbonio è presente in forma inorganica (viene persa in poche settimane), un’altra in forma labile (lentamente mineralizzata nel corso degli anni), la restante in forma stabile (permanenza nel suolo per centinaia di anni); nella stragrande maggioranza de casi il 90% del carbonio presente nel biochar prodotto da biomassa vegetale è in forma stabile, ovvero persiste nel suolo per centinaia di anni.
Per tale motivo la produzione e applicazione al suolo di biochar può essere considerata una strategia di mitigazione del cambiamento climatico con il quale il mondo intero sta facendo i conti. Oltre a questo aspetto di puro stoccaggio nel suolo di CO2, l’applicazione del biochar alle colture agricole e in zootecnica contribuisce alla riduzione delle emissioni dei gas serra, protossido di azoto in primis (N2O), gas serra con un potenziale di riscaldamento globale di circa 300 volte superiore a quello della CO2.
Questa potenzialità del biochar dipende ovviamente dalle caratteristiche dello stesso, influenzate dalla biomassa vegetale di partenza, dal processo di produzione, dalle condizioni pedo-climatiche di utilizzo.
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Domande su Ichar e Biochar
Come nasce “Biochar”?
La definizione BIOCHAR è stata scelta dall’IBI (International Biochar Initiative) specificando che si tratta di materiale che trova applicazioni nell’ agricoltura e nella protezione dell’ambiente.
Come si produce il BIOCHAR?
I sistemi tecnologico-industriali per produrre BIOCHAR si basano sulla pirolisi o la gassificazione di biomasse vegetali. Se una biomassa viene scaldata oltre una certa temperatura in assenza di ossigeno, essa produce un gas infiammabile (syngas) e del bio-olio anch’esso combustibile. Anche il BIOCHAR, residuo che ci interessa, è un combustibile.
Che materia prima ci vuole per produrre BIOCHAR?
Il BIOCHAR può essere ottenuto a partire di biomasse vegetali o animali di ogni genere. Ma ogni BIOCHAR sarà diverso, così come diverse saranno le sue proprietà e le sue potenzialità di applicazione in agricoltura.
Qual è il potenziale del BIOCHAR per il sequestro di CO2 atmosferica ?
Il BIOCHAR contiene tra l’80 ed il 90% di carbonio. Quindi ogni tonnellata di BIOCHAR si genera da una quantità di anidride carbonica (CO2) atmosferica pari a circa tre volte il suo peso.
Se immettiamo nel suolo una tonnellata di BIOCHAR, si sottraggono 3 tonnellate di CO2 dall’atmosfera. L’Opzione BIOCHAR, se praticata su vasta scala, ridurrebbe del 9% le emissioni di CO2 europee. (Glaser et al, Nature, 2009).
Se solo il 3,2% dei residui agricoli italiani venisse trasformato in BIOCHAR, l’Italia raggiungerebbe l’obiettivo previsto dal Protocollo di Kyoto.
Perché il BIOCHAR è una soluzione per i Paesi in via di Sviluppo?
I benefici sono molteplici:
di ordine sanitario perché utilizzando la gassificazione anziché la combustione per cucinare i cibi si eliminano i fumi tossici considerati ad oggi la quarta causa di morte umana, a livello globale;
di ordine ambientale perché può aiutare a recuperare terreni degradati e privi di fertilità e favorire una riduzione della deforestazione grazie al miglioramento dell’efficienza energetica;
di ordine sociale perché riduce il tempo dedicato alla raccolta del combustibile e consente di risparmiare nell’acquisto del combustibile perché la gassificazione non richiede necessariamente legno, che è costoso, ma può essere ottenuta a partire di qualsiasi tipo di residuo vegetale
Perché utilizzare Biochar?
Il biochar è un materiale solido ottenuto dalla conversione termochimica della biomassa in un ambiente a ossigeno limitato che può:
Contribuirai a risolvere la crisi della sicurezza alimentare globale e garantire la sicurezza del suolo attraverso
il miglioramento della fertilità del suolo e della produttività delle colture e dell’agroforestazione;
l’aumento della fertilità dei suoli degradati e marginali
favorendo la mitigazione e l’adattamento ai cambiamenti climatici nei sistemi agricoli.
Renderai la produzione agricola più sostenibile su larga scala perchè:
manterrai la produzione con input di fertilizzanti chimici inferiori;
potrai riciclare in modo più produttivo i materiali di scarto agricoli e organici sostenendo nella bonifica dei terreni
otterrai una qualità dell’acqua migliore riducendo la lisciviazione di nutrienti nei corpi idrici e forniture.
Ulteriori vantaggi del Biochar
- Abbattere in modo sicuro ed efficace le emissioni di gas serra (GHG) in pozzi di suolo stabili;
- Ridurre le emissioni di GHG associate alla decomposizione dei rifiuti da fonti urbane e rurali
compensare l’uso di combustibili fossili attraverso bioenergia e bioprodotti di alto valore. - Per gestire i residui delle coltivazioni agricole, spesso considerate più un
problema che una risorsa.
Per migliorare le proprietà e la fertilità del terreno, diminuire la lisciviazione degli elementi nutritivi ed aumentare le rese di numerose colture agricole. - Per incrementare la fertilità del suolo e ridurre l’impiego di concimi di sintesi, con minori spese per gli agricoltori, minor impatto sull’ambiente,minor consumo di risorse ed energia.
- Per immobilizzare carbonio nel suolo per lunghi periodi, “eliminandolo dall’atmosfera.