بیوچار چیست

بیوچار از ادغام دو واژه‌ ی “بیومس” (به انگلیسی: biomass) به معنای زیست توده و “چارکول” (به انگلیسی: charcoal) به معنای زغال، تشکیل شده‌است. این کلمه از قرن بیستم وارد ادبیات علمی جهان شده‌است، هرچند استفاده از این ترکیب به سال های قبل از کشف قاره ی امریکا (تا پانصد سال قبل) برمی‌گردد.

بیوچار (به انگلیسی: Biochar) که از آن به زغال زیستی نیز یاد می‌شود عبارت است از زغال تهیه شده از زیست‌توده‌های گیاهی و ضایعات کشاورزی که به عنوان کود استفاده می‌شود. این ماده به صورت جامد بوده و سرشار از کربن است که می‌تواند آن را به مدت هزاران سال در خود نگاه دارد. بیوچار شامل کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و خاکستر در مقادیر متنوع است. تولید بیوچار یک راه مؤثر جهت مدیریت ضایعات می‌باشد.

 

تاریخچه

اهمیت بیوچار در کشاورزی به تازگی کشف مجدد شده است، مدت‌ها قبل از کشف قاره آمریکا توسط کریستف کلمب، قبایل بومی مناطق آمازون و مشخصا منطقه ی “ترا پرتا” از تکنیکی برای افزایش حاصلخیزی زمین‌هایشان استفاده می‌کردند. مسلم است که آنها از علوم شیمی و زیست‌شناسی اطلاعاتی نداشتند و این روش را با کمک آزمون و خطا یافته بودند. تکنیک آنها شامل سوزاندن ضایعات کشاورزی بود، در حالی ‌که روی آنها را با خاک پوشانده بودند و در واقع بقایای گیاهی را در شرایط غیرهوازی می‌سوزاندند.

آزمایش روی این خاک ها به این نتیجه منجر شد که این خاک ها به شدت حاصلخیز بوده و این ترکیب توانسته است کیفیت و کمیت محصول را به شکل چشمگیری افزایش دهد همچنین سبب شده است که ساختار ترکیبی خاک و نگهدارندگی آب بهبود زیادی پیدا کند. نکته ی مهمی که باید به آن اشاره کرد این است که خاک های منطقه ترا پرتا پس از گذشت قرن ها هنوز غنی بوده و کیفیت حاصلخیزی خودش را حفظ کرده است.

مطالعه و تحقیق روی این خاک ها با توجه به ویژگی ها و منافعی که در کوتاه مدت و دراز مدت در پی دارد، در قرن اخیر به نحو چشمگیری افزایش یافته است؛ بین سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۲ بیش از هزار مقاله علمی با کاربرد کلمه بیوچار در پایگاه ISI ثبت شده است. همچنین پژوهش‌ها روی این ترکیب ادامه دارد.

 

تولید بیوچار

امروزه بیوچار توسط فرایند مدرنیزه شده “پیرولیز” تولید می‌شود. پیرولیز یک واژه یونانی می‌باشد که خود از ترکیت دو واژه “pyro” به معنای آتش و “lysis” به معنای جداسازی تشکیل شده است.

شیوه عملکرد این فرایند بدین شکل است که چوب و یا ضایعات کشاورزی درون کوره‌ای با حرارت بالا (حداقل ۳۵۰ درجه) در شرایطی که اکسیژن ناموجود بوده یا به مقدار فوق العاده کمی یافت میشود، حرارت داده میشود. کیفیت بیوچار تولیدی وابستگی مستقیمی به مقدار حرارت موجود در کوره و همچنین مدت زمان حرارت‌دهی دارد.

آنچه در اثر این فرآیند (پیرولیز) ایجاد می‌شود، نوعی زغال یا کربن فعال به نام بیوچار می‌باشد. این ماده به علت سرعت تجزیه پایین نسبت به سایر مواد آلی، ظرفیت زیادی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای از قبیل دی اکسید کربن و متان که از ضایعات کشاورزی آزاد می‌شود، دارد و می‌‌تواند کربن را برای دوره‌های طولانی ذخیره کند.

 

چرا بیوچار

بیوچار می­‌تواند باعث افزایش کارایی کودها شود همچنین هزینه‌­های تولید و آلودگی‌­های زیستی را نیز کاهش می­‌دهد. بیوچار سبب اصلاح خاک شده و حاصلخیزی آن را افزایش می‌دهد. این نوع کود محصولات کشاورزی را افزایش داده و می‌تواند در برابر برخی بیماری‌های گیاهی، از گیاهان محافظت کند. طول عمر مفید این ماده‌ی غنی در تاثیرگذاری و همچنین پایداری کیفیت ساختاری خاک در درازمدت، از ویژگی‌های مهم بیوچار می‌باشد.

بیوچار دارای پتانسیل بازیافت موادغذایی، تهویه خاک، صرفه اقتصادی، مدیریت سیستم‌­های پسماند و عامل بلند مدتی برای ترسیب اقتصادی و مطمئن کربن است. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که کاربرد بیوچار در گیاهانی که نیاز بیشتری به کود‌های پتاسیم‌دار و پی اچ‌های بالاتر دارند می‌تواند عملکرد را افزایش دهد.

از دیگر اثرات سودمند کاربرد بیوچار در خاک­‌های کشاورزی می­توان به افزایش مواد آلی، بهبود نگهداری آب در خاک، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و تعامل با چرخه مواد غذایی خاک از طریق تعدیل پی اچ خاک و کاهش شستشویی عناصر غذایی و همچنین کاهش نیاز به آبیاری و نیاز کودی اشاره کرد. سطح ویژه بالا و ساختار گروه های عاملی سبب می شود بیوچار بتواند عناصر سنگین خاک را جذب و غیرفعال کند.

از دیدگاه کشت و کار یکی از مزایای بیوچار، مدیریت ضایعات کشاورزی است. گسترش کشاورزی ارگانیک از یک سو و آلودگی‌های جوی از سوی دیگر باعث شده تا استفاده از این ترکیب در دنیا روزبه‌روز افزایش پیدا کند. خاک‌های حاصلخیز ترا پرتا در برزیل نتیجه کاربرد بیوچار طی سالیان دراز بیش از هزار سال است. در ژاپن هم از این تکنیک (استفاده از نیم سوخته ضایعات کشاورزی) استفاده می‌شده است و در سال‌های گذشته احیا شده است. کشور‌های دیگر هم کم‌کم به کاربرد این روش سنتی و مؤثر علاقه‌مند می‌شوند و استفاده از بیوچار به روشی احیا شده از دوران قدیم برای کشاورزی در آینده تبدیل می‌شود.

 

کمک به حفظ محیط زیست

سوختن و تجزیه بقایای زیستی و ترکیبات آلی میزان زیادی گاز دی اکسیدکربن وارد جو زمین می‌کند. بیوچار کربن تثبیت شده و با ثباتی است که می‌تواند میزان زیادی گاز‌های گلخانه‌ای را برای مدت زیاد (قرن ها) درون خود انبار سازد و در نتیجه سطوح گازهای گلخانه‌ای را کنترل کند. توسط تحقیقات علمی این نتیجه به دست آمده است که کاربرد میزان متوسط بیوچار می‌تواند انتشار اکسیدنیتروژن (N2O) را تا ۸۰ درصد و متان را تا ۱۰۰ درصد کاهش دهد. هر دو گاز از آلاینده‌های جوی و گاز‌های ایجاد‌کننده پدیده گلخانه‌ای هستند.

بیوچار می‌تواند سبب ترسیب کربن (carbon sequestration) در خاک برای هزاران سال شود (ترسیب کربن به معنای رسوب دادن و تخلیه کربن موجود در اتمسفر است و به عبارت دیگر، به جذب دی‌اکسیدکربن اضافی جو توسط اندام‌های هوایی و زیرزمینی گیاهان، بقایای گیاهی و جلبک‌ها برای کاهش آثار سوءپدیده گرم شدن زمین اطلاق می‌شود)

 

بیوچار در ایران

از مزایای بیوچار، مدیریت ضایعات کشاورزی می‌باشد. بیوچار به توسعه پایدار کشاورزی، حفظ جنگل‌های کهن و منابع آب کمک می‌کند. گسترش کشاورزی ارگانیک و نیز آلودگی‌های جوی از سوی دیگر باعث شده‌است تا استفاده از این نوع کود در دنیا روز به روز افزایش پیدا کند. اما در ایران، این ماده آلی تا حدودی ناشناخته باقی مانده‌است، اما به نظر می‌رسد آینده کشاورزی در کشور نیازمند تغییرات ساختاری است که خود می‌تواند سبب توجه به روش‌های جدید شود. تولید و کاربرد بیوچار با توجه به ویژگی‌های مثبت آن می‌تواند به‌عنوان یک ایده جدید در برنامه دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی کشاورزی قرار بگیرد و استفاده از آن ترویج یابد.

گروه تولیدی فصل پنجم به عنوان نخستین مجموعه تولید انبوه بیوچار، گام به عرصه تولید نهاده است. این مجموعه با ارائه این محصول به دو شکل تجاری برای استفاده در کشاورزی و آزمایشی (رایگان) برای استفاده در پروژه های تحقیقی و علمی، توانسته است قدم مهمی در عرصه کشاورزی ارگانیک و حفظ محیط زیست بردارد.

برای آشنایی بیشتر با مزایا و ویژگی‌های بیوچار لطفا به این صفحه رجوع کنید: لینک