Gödsel är en verklighet när det gäller uppfödning av husdjur. Gödsel kan vara ett användbart gödningsmedel, returnera värderat kväve, fosfor, och kalium till jorden för växttillväxt. Men gödsel har problem. Lukt stötande, gasutsläpp, näringsavrinning, och möjlig vattenförorening är bara några.

Timing är också ett problem. Boskap producerar gödsel dygnet runt - även när det är opraktiskt eller oklokt att flytta det till åkern. Att leverera gödsel till åkern måste anpassas till näringsbehov, markfuktighetsnivåer, och temperatur. Hur kan bönder hantera denna tidsfråga, liksom andra gödselproblem?

I städer, avlopp och vattenreningsanläggningar hanterar mänskligt avfall. På gårdar, gödsellagringslaguner kan hålla gödseln tills tiden är mogen. Detta löser tidpunkten och leveransproblemet - men hur är det med lukt- och gasutsläpp?

Förutom besväret med lukt, gödsel kan släppa ut gaser kopplade till luftföroreningar och klimatförändringar. Metan, lustgas, ammoniak, och vätesulfid är exempel. Forskaren Brian Dougherty och kollegor undersökte metoder för att minska dessa negativa samtidigt som de potentiellt lägger till några positiva:biokolomslag.

Biokol är växtämne, som halm, träskräp, eller majsstjälkar, som har värmts upp till höga temperaturer i en miljö med låg eller utan syre. Resultatet är en svart, kolrikt material som liknar kol.

Dougherty säger att biokol är som en svamp. "Biochar ger en struktur med massor av tomt porutrymme" säger han. "Den yttre ytan kan verka liten men den inre ytan är absolut massiv. Några gram biokol kan ha en inre yta som är stor som en fotbollsplan. Det finns mycket potential där för att hålla fast vid vatten och näringsämnen."

Förutom sin dolda lagringskapacitet, biokolens yta tenderar att ha en kemisk laddning. Detta ger biokol förmåga att attrahera och hålla kväve, fosfor, och kaliumjoner, metaller, och andra föreningar. Biokol kan också flyta (vissa typer mer än andra). Det attributet betyder att det kan fånga gaser vid vattenytan.

Växer upp på en mjölkgård, Dougherty är inte främmande för utmaningarna med lagring av gödsel. "När jag förstod egenskaperna hos biokol, Jag trodde att det hade god potential för ett lagunskydd, " han säger.

Doughertys forskning studerade två flytande mjölkgödsel med olika näringsnivåer. Det studerade också två typer av biochars, tillverkad vid olika temperaturer. Biokol är lite skiftande, visar olika egenskaper när de skapas vid olika temperaturer. Han inkluderade också hinkar med gödsel med ett halmskydd för jämförelse, och au naturligt utan lock som hans kontroll.

Forskningen visade att biocharsna tog upp mest näringsämnen från den mer koncentrerade gödseln med ett högre näringsinnehåll. "Biokolet kommer att ta upp vad det kan, så om det finns fler näringsämnen tillgängliga är potentialen för näringsupptag större, "Säger Dougherty. Kväve, fosfor, och kalium är näringsämnen med det största ekonomiska värdet på en gård, men att applicera dem över det som grödan kan ta upp kan leda till näringsförlust till vattendelen.

Dougherty mätte också ammoniaken högst upp i varje hink. Ammoniak och sulfater är huvudkällan till gödselns lukt. Den svalare tillverkade biokolet gick bäst här, minska ammoniak med 72-80%. Det flöt också bättre. Men eftersom det flöt bättre och tenderade att stöta bort vatten, det var mindre effektivt för att attrahera och fästa vid näringsämnena än den varmare tillverkade biokolet.

Biokol är för närvarande dyrare att köpa än halm, men Dougherty är oförskräckt. Biokol kan ha god ekonomisk avkastning:överskott av jordbruks- och skogsrester kan användas för att skapa biokol på plats. Denna process genererar energi som kan användas för att värma vatten och varma byggnader under kallare månader. Det finns också potential för elproduktion, bränslen, och andra biprodukter som använder mer sofistikerad utrustning. Efter dess användning i lagunen, biokolet kan spridas på fält efter behov. Eventuellt överskott kan säljas som en högvärdig gödselprodukt.

Och biokol har stora miljöfördelar. "Allt du kan göra för att förhindra att gaser kommer ut från lagunen är bra, "Säger Dougherty." Biokol applicerad på jordar - särskilt jordar av sämre kvalitet - är till stor hjälp. Att göra biokol kan också bidra till att minska atmosfäriska koldioxidhalter. En del av koldioxiden som togs upp under växttillväxt hamnar som en mycket stabil form av kol i jorden. Den övergripande bilden har flera fördelar. "

Doughertys forskning undvek inte det uppenbara. Skulle biokol eller halm förbättra mjölkluften bäst? Eftersom den mänskliga näsan vet, Dougherty rekryterade en panel av domare. Vädret ingrep, dock, med minusgrader och regn som påverkar luktintensiteten under 12 veckors försöket. Trots dessa utmaningar, tre olika biochars visade sig minska lukten från flytande mjölkgödsel, medan ett halmskydd inte var effektivt.

"Att bestämma den bästa avvägningen av biokolegenskaper kommer att vara ett viktigt nästa steg, "Säger Dougherty." Mer forskning kan hitta rätt biokolproduktionstemperatur, partikelstorlek, pH, och flottegenskaper. Potentialen är där. "Den här delen av forskningen behöver fortfarande snusas ut.