Biokol kan öka skördarna i fattiga jordar och hjälpa till att stoppa effekterna av klimatförändringar, studien finner. Så varför använder vi det inte mer?

En produkt gjord av urban, jord- och skogsbruksavfall har den extra fördelen att det minskar koldioxidavtrycket från modernt jordbruk, en internationell granskning som involverar UNSW har hittat.

Gästprofessor vid School of Materials Science and Engineering vid UNSW Science, Stefan Joseph, säger studien publicerad i GCB Bioenergi ger starka bevis för att biokol kan bidra till att mildra klimatförändringarna.

"Biokol kan dra ner kol från atmosfären i marken och lagra det i hundratals till tusentals år, " säger huvudförfattaren.

"Denna studie fann också att biokol hjälper till att bygga organiskt kol i marken med upp till 20 procent (i genomsnitt 3,8 procent) och kan minska utsläppen av lustgas från marken med 12 till 50 procent, vilket ökar fördelarna med att mildra klimatförändringarna med biokol."

Resultaten stöds av den mellanstatliga panelen för klimatförändringars senaste specialrapport om klimatförändringar och mark, som uppskattade att det fanns en viktig potential för att mildra klimatförändringar tillgänglig genom biokol.

"Den mellanstatliga panelen fann att globalt, biokol skulle kunna mildra mellan 300 miljoner till 660 miljoner ton koldioxid per år till 2050, " säger prof Joseph.

"Jämför det med Australiens utsläpp förra året - uppskattningsvis 499 miljoner ton koldioxid - och du kan se att biokol kan absorbera mycket utsläpp. Vi behöver bara en vilja att utveckla och använda det."

Stabil kol

Biokol är produkten av uppvärmning av biomassarester som flis, djurgödsel, slam, kompost och grönt avfall, i en syresvält miljö – en process som kallas pyrolys.

Resultatet är stabilt träkol som kan minska utsläppen av växthusgaser, samtidigt som markens bördighet ökar.

De GCB Bioenergi studien granskade cirka 300 artiklar inklusive 33 metaanalyser som undersökte många av de 14, 000 biokolstudier som har publicerats under de senaste 20 åren.

"Den fann att den genomsnittliga skörden ökade från 10 till 42 procent, koncentrationerna av tungmetaller i växtvävnad minskade med 17 till 39 procent och fosfortillgången för växter ökade också, " säger prof Joseph.

"Biokol hjälper växter att stå emot miljöpåfrestningar, såsom sjukdomar, och hjälper växter att tolerera giftiga metaller, vattenstress och organiska föreningar som herbiciden atrazin."

Fördelar för växter

Studien beskriver för första gången hur biokol förbättrar en växts rotzon.

Under de första tre veckorna, Eftersom biokol reagerar med jorden kan det stimulera fröns groning och planttillväxt.

Under de kommande sex månaderna, reaktiva ytor skapas på biokolpartiklar, förbättra näringstillförseln till växter.

Efter tre till sex månader, biokol börjar "åldras" i jorden och bildar mikroaggregat som skyddar organiskt material från nedbrytning.

Prof. Joseph säger att studien fann att de största reaktionerna på biokol var i sura och sandiga jordar där biokol hade applicerats tillsammans med gödningsmedel.

"Vi fann att de positiva effekterna av biokol var dosberoende och även beroende av att biokolets egenskaper matchades med markbegränsningar och växtnäringsbehov, " säger prof Joseph.

"Växter, särskilt när det gäller låga näringsämnen, sura jordar som är vanliga i tropikerna och fuktiga subtroperna, såsom nordkusten av NSW och Queensland, skulle kunna dra stor nytta av biokol.

"Sandjordar i västra Australien, Victoria och södra Australien, särskilt i torra områden som alltmer drabbas av torka under klimatförändringarna, skulle också ha stor nytta."

Prof. Joseph AM är expert på att producera konstruerad stabil biokol från jordbruk, stads- och skogsbruksrester.

Han har forskat om fördelarna med biokol för att främja friska jordar och ta itu med klimatförändringar sedan han introducerades till det av ursprungsbefolkningen i australien på sjuttiotalet.

Han säger att biokol har använts för produktion av grödor och för att upprätthålla friska jordar av ursprungsbefolkningar i Australien, Latinamerika (särskilt i Amazonasområdet) och Afrika under många hundra år.

Biokol har också registrerats på 1600-talet som fodertillskott för djur.

Men medan australiska forskare har studerat biokol sedan 2005, det har varit relativt långsamt att ta fart som en kommersiell produkt, med Australien som producerar cirka 5000 ton per år.

"Detta beror delvis på det lilla antalet storskaliga demonstrationsprogram som har finansierats, samt bönders och statliga rådgivares bristande kunskap om biokol, regulatoriska hinder, och brist på riskkapital och unga entreprenörer för att finansiera och bygga biokolföretag, " säger prof Joseph.

I jämförelse, USA producerar cirka 50, 000 ton per år, medan Kina producerar mer än 500, 000 ton per år.

Måste vara ekonomiskt lönsamt

Prof. Joseph, som har mottagit en Order of Australia för sitt arbete inom förnybar energi och biokol, säger att möjliggöra utbredd användning av biokol, det måste lätt integreras med jordbruksverksamheten och påvisas vara ekonomiskt lönsamt.

"Vi har gjort vetenskapen, vad vi inte har är tillräckligt med resurser för att utbilda och utbilda människor, att upprätta demonstrationer så att bönder kan se fördelarna med att använda biokol, att utveckla denna nya industri, " han säger.

Men detta förändras långsamt eftersom stora företag köper certifikat för koldioxidminskning (CORC) för att kompensera sina utsläpp, vilket ökar profilen för biokol i Australien.

Biokol har potential i en rad tillämpningar.

Prof. Joseph var medförfattare till en nyligen genomförd studie i International Materials Reviews som beskriver de mindre välkända användningarna av biokol, till exempel ett byggmaterial, för att minska toxiner i marken, odla mikroorganismer, inom djurfoder och marksanering.

UNSW har ett samarbetsbidrag med ett företag och ett universitet i Norge för att utveckla en biokolbaserad antimikrobiell beläggning för att döda patogener i vatten och finna användning i luftfiltreringssystem, han säger.