Biokull – karbonlagring og jordforbedring Daniel P. Rasse, Arne Grønlund og Adam O’Toole Bioforsk Jord og miljø For å forstå

Hva er biokull? Ordet finnes ikke i norske ordbøker Eksisterte ikke blant fagfolk for 2-3 år siden Biokull = biochar Forkullede rester av biomasse F. eks. trekull og halmkull Produseres ved pyrolyse: Høy temperatur Lav oksygentilgang Oppmerksomheten har ”eksplodert” det siste året.

Produkter fra pyrolyse Biomasse Pyrolyse Biokull (50%) Biogass 20% Bioolje 30%

Miscanthus

Mais

Biokull – fire verdikjeder Klimatiltak C-laging Reduserte N2O-utslipp Avfalls-behandling Halm og skogsavfall Energi-produksjon Olje og varme Jord-forbedring Vannlagrings-evne Kjemisk binding

Stabiliteten av biokull Økende temperatur Organisk struktur forandrer seg med pyrolyse Økende stabilitet Downie et al, 2008

Stabiliteten av biokull - prinsipp Pyrolyse 100 % av opprinnelig C 50 10 Biomasse 1 2 3 4 5 6 År

Bioforsk undersøkelse 2010

Den globale karbonbalansen C i atmosfæren: økt med 24 % de siste 50 åre 7 Gt C år-1 Fotosyntesen ≈ respirasjonen 90 Gt C år-1 Karbon i biomasse Hav Karbon i jord 60 Gt C år-1 Fossilt karbon http://www.ibi2010.org/wp-content/uploads/Masek.pdf

Virkningen av pyrolyse CO2 ? 7 Gt C år-1 CCS Energi Substi-tusjon Fotosyntesen > respirasjonen Karbon i biomasse Karbon i jord Pyrolyse 60 Gt C år-1 Biokull ? Fossilt karbon http://www.ibi2010.org/wp-content/uploads/Masek.pdf

Karbon-budsjett i europeisk jordbruk (million t C år-1) 250 Organisk materiale CO2 20 Lite effektiv prosess 90 10 100 40 10 50 100 Korn Virkning av biokull?

Europeisk jordbruk med biokull (million t C år-1) 250 Organisk materiale CO2 10 100 50 20 Syngass 30 Olje 100 Korn 10 40 50

Hvorfor organisk materiale i jord? Planteproduksjon: Viktig for flere fysiske og kjemiske egenskaper Klimafunksjon : C lagring 3 til 4 ganger mer C i jord enn i atmosfære!

Virkning av biokull i jord + CO2 opptak + biomasse og avling Karbonlagring + jordforbedring

Soil water holding capacity

Effekter på N2O utslipp

Pyrolyse: en av flere metoder For-brenning Stor brennverdi - lavt vanninnhold, lavt næringsinnhold og høyt C-innhold (ved) 2. gen. biodrivst. Avlingsrester med lavt N-innhold, (halm, kornavrens, skogsavfall, ”grovt hageavfall”, biorest fra biogass fast fase) Biokull Lett nedbrytbart, høyt N- og vanninnhold, liten brennverdi (matavfall, husdyrgjødsel, avløpsslam, plengras, avlingsrester ) Biogass Rest- hageavfall - nedfallskvister, lauv Kompost

Biokull i praksis : 1) råstoff til pyrolyse og biokull Halm: 1 million tonn per år i Norge 0,44 millioner tonn C 0,2 million tonn C kan langtidslagres Skogsavfall: > 1 million tonn per år i Norge > 0,5 millioner tonn C > 0,2 million tonn C kan langtidslagres

Biokull i praksis : 2) enkel teknologi Pyrolyse-olje Syngasser Kullmile Trekull Tjære

Biokull i praksis : implementering Betalingsmekanisme for karbonlagring (og N2O reduksjon)? Stort potensial for storskala utvikling (på alle jordtyper) JA Utarmet jord med stor avlingsrespons til biokull? NEI Biokull spesifikk teknologi, men begrenset potensial i Nord Europa, best under tropisk forhold. JA Biprodukt av bio-olje industri (spesielle anvendelser: redusere utvasking av næringsstoffer) NEI

Forskningsbehov Store forventninger til biokull, men: Stor variasjon i egenskaper (pga ulike råstoff, pyrolysemetoder og etterbehandling). I noen tilfeller har det vært observert: rask nedbryting (ikke stabilt i jorda), nedgang i avling miljøgifter i produkt Vi må utvikle metoder for å karakterisere og standardisere biokull for å sikre: 1) Stabilitet i i jord 2) Ingen miljøgifter 3) Økte avlinger (iallfall ingen nedgang) 4) Reduserte N2O utslipp

Conditions for a successful strategy C sequestration Increases in yield (no reduction) Efficiency (of the C storage as compared to the source) Benefits for the environment (no negative impacts) Long-term guarantee (of C sequestration) Large C amounts (meaningful method) Accountability (ease of monitoring)

Takk for oppmerksomhet ! Først felteksperiment med biokull i Norge, oktober 2010