کاهش تغییرات آب‌وهوایی با بیوچار/بیوچار می‌تواند کربن را از اتمسفر به خاک کشیده و صدها تا هزاران سال ذخیره کند

استفان جوزف، استاد مهمان دانشکده علوم مواد و مهندسی در دانشگاه نیو ساوت ولز می‌گوید: این تحقیق شواهد محکمی ارائه کرده است که نشان می‌دهد بیوچار (زغال تهیه شده از زیست‌توده‌های گیاهی و ضایعات کشاورزی) به کاهش تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند.

محقق اصلی این تحقیق گفت «بیوچار می‌تواند کربن را از اتمسفر به خاک بکشد و صدها تا هزاران سال ذخیره کند».

همچنین نتایج نشان داد که بیوچار به ساخت کربن آلی در خاک تا 20 درصد (به طور متوسط 3.8 درصد) کمک می‌کند و می‌تواند انتشار اکسید نیتروژن از خاک را 12 تا 50 درصد کاهش دهد که مزایای کاهش تغییرات آب‌وهوایی توسط بیوچار را افزایش می‌دهد.

این یافته‌ها توسط گزارش ویژه اخیر هیئت بین دولتی تغییرات آب‌وهوا در مورد تغییرات آب‌وهوایی و زمین پشتیبانی می‌شود که تخمین می‌زند بیوچار پتانسیل مهمی برای کاهش تغییرات آب‌وهوایی دارد.

پروفسور جوزف بیان می‌کند: هیئت بین دولتی نشان داد که در سطح جهان، بیوچار می‌تواند تا سال 2050 بین 300 تا 660 میلیون تن دی‌اکسیدکربن در سال را کاهش دهد.

اگر این میزان را با انتشارات دی‌اکسیدکربن در استرالیا که در سال گذشته 499 میلیون تن برآورده شده بود، مقایسه کنید، درمی‌یابید که بیوچار می‌تواند بسیاری از انتشارات را جذب کند و فقط نیازمند یک اراده برای توسعه و استفاده از آن است.

  زغال پایدار

بیوچار محصول گرمایش بقایای زیست توده مانند تراشه‌های چوب، کودهای حیوانی، لجن‌ها، کمپوست و زباله‌های سبز در محیطی با کمبود اکسیژن است، فرایندی که پیرولیز(تجزیه در اثر حرارت) نام دارد. نتیجه این فرآیند زغال پایدار است که می‌تواند انتشار گاز گلخانه‌ای را کاهش دهد، در حالی که باروری خاک را افزایش می‌دهد.

در این تحقیق حدود 300 مقاله شامل 33 متاآنالیز بررسی شده که بسیاری از 14 هزار تحقیق بیوچار که در 20 سال گذشته منتشر شده بود را مورد بازبینی قرار داد.

جوزف اظهار کرد: متوسط عملکرد محصول از 10 به 42 درصد افزایش یافت، غلظت فلزات سنگین در بافت گیاهی 17 تا 39 درصد کاهش یافت و میزان دسترسی به فسفر در گیاهان نیز افزایشی بود.

بیوچار به مقاومت گیاهان در برابر تنش‌های محیطی مانند بیماری‌ها کمک می‌کند. همچنین به گیاهان کمک می‌کند تا فلزات سمی، تنش آبی و ترکیبات آلی مانند علف‌کش آترازین را تحمل کنند.

  فواید بیوچار برای گیاهان

این تحقیق برای اولین‌ مرتبه به تفصیل علت این‌که چگونه بیوچار منطقه ریشه گیاه را بهبود می‌دهد، پرداخته است. در سه هفته اول، هنگامی که بیوچار با خاک واکنش نشان می‌دهد، می‌تواند جوانه‌زنی بذر و رشد نهال را تحریک کند. طی 6 ماه بعد سطوح واکنشی روی ذرات بیوچار ایجاد می‌شود و باعث تامین مواد مغذی گیاهان می‌شود. پس از سه تا 6 ماه، بیوچار در خاک شروع به پیر شدن می‌کند و ریزتوده‌هایی را تشکیل می‌دهد که از مواد آلی در برابر تجزیه محافظت می‌کند.

پروفسور جوزف اضافه می‌کند: نتایج این مطالعه نشان داد که بیشترین واکنش‌ها به بیوچار در خاک‌های اسیدی و شنی است که در آن بیوچار به همراه کود استفاده شده است.

وی ادامه داد: ما دریافتیم که اثرات مثبت بیوچار وابسته به دوز است همچنین به تطبیق خواص بیوچار با محدودیت‌های خاک و نیازهای غذایی گیاه وابسته است. گیاهان، به‌ویژه در خاک‌های با مواد مغذی کم و اسیدی رایج در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری مرطوب، مانند سواحل شمالی نیو ساوت ولز و کوئینزلند، می‌توانند به‌طور قابل توجهی از بیوچار سود ببرند. همچنین در خاک‌های شنی در استرالیای غربی، ویکتوریا و استرالیا جنوبی، به‌ویژه در مناطق خشکی که به‌طور فزاینده‌ای تحت تاثیر خشکسالی ناشی از تغییرات آب‌وهوایی قرار گرفته‌اند، نیز بسیار سود خواهد برد.

پروفسور جوزف متخصص تولید بیوچارهای پایدار مهندسی شده از بقایای کشاورزی، شهری و جنگلی است. وی از زمانی که در دهه هفتاد بومیان استرالیا بیوچار را به وی معرفی کردند، در مورد فواید بیوچار در ارتقای خاک سالم و پرداختن به تغییرات آب‌وهوایی تحقیق کرده است.

وی گفت: بیوچار برای تولید محصولات زراعی و حفظ خاک سالم توسط بومیان استرالیا، آمریکای لاتین(به ویژه در حوزه آمازون) و آفریقا صدها سال است که استفاده می‌شود. بیوچار همچنین در قرن 17 به‌عنوان مکمل غذایی حیوانات ثبت شده است.

اما در حالی که محققان استرالیایی از سال 2005 بیوچار را مورد مطالعه قرار داده‌اند، شروع به کار آن به‌عنوان یک محصول تجاری به نسبت کند بوده و استرالیا حدود 5000 تن بیوچار در سال تولید می‌کند. علت آن تا حدی به‌دلیل تعداد اندک سرمایه‌گذاری در برنامه‌های نمایشی در مقیاس بزرگ همچنین عدم اطلاع کشاورزان و مشاوران دولتی در مورد بیوچار، موانع قانونی و عدم وجود سرمایه‌گذاری خطرپذیر و کارآفرینان جوان برای تامین بودجه و ایجاد تجارت بیوچار است.

در مقایسه ایالات‌متحده حدود 50 هزار تن بیوچار در سال تولید می‌کند؛ در حالی که این میزان در چین بیش از 500 هزار تن در سال است.

  لزوم صرفه اقتصادی

پروفسور جوزف که برای کار در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر و بیوچار نشان استرالیا را دریافت کرده است، می‌گوید: برای پذیرش گسترده باید بیوچار به آسانی با عملیات کشاورزی ادغام شود و ثابت شود که از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.

وی ابراز کرد: ما به این دانش رسیده‌ایم اما آنچه نداریم منابع کافی برای آموزش و تعلیم مردم و اثبات شواهدی است تا کشاورزان بتوانند مزایای استفاده از بیوچار و توسعه این صنعت جدید را ببینند. بااین‌حال، این امر به تدریج در حال تغییر است زیرا شرکت‌های بزرگ در حال خرید گواهینامه‌های کاهش دی‌اکسیدکربن(CORC) برای جبران انتشار گازهای گلخانه‌ای خود هستند که باعث افزایش مطالعه بیوچار در استرالیا می‌شود.

  کاربردهای گسترده بیوچار

بیوچار پتانسیل طیف وسیعی از کاربردها را دارد. پروفسور جوزف در یک مقاله بازبینی جدید که در International Materials Reviews منتشر شد، موارد استفاده کمتر شناخته شده از بیوچار، مانند مصالح ساختمانی، برای کاهش سموم در خاک، رشد میکروارگانیسم‌ها در تغذیه حیوانات و اصلاح خاک را به تفصیل شرح داده است.

وی اضافه می‌کند که دانشگاه نیو ساوت ولز با یک شرکت و یک دانشگاه در نروژ کمک مالی مشترک برای توسعه یک پوشش ضد میکروبی بر پایه بیوچار جهت از بین بردن عوامل بیماری‌زا در آب و استفاده در سیستم‌های تصفیه هوا دارد.

یافته‌های این تحقیق در مجله GCB Bioenergy منتشر شده است.