Ιδιότητες του Biochar που προέρχονται από φυτά καστόρ
Στη Λατινική Αμερική, οι ιθαγενείς του Αμαζονίου χρησιμοποιούν βιοκάρβουνο μαζί με οργανικά απόβλητα για αιώνες ή και χιλιετίες για να βελτιώσουν το έδαφος και να αλλάξουν τα χαρακτηριστικά του, δημιουργώντας έτσι πολύ γόνιμα μπαλώματα σε μια περιθωριακή γη. Αυτή η αρχαία ανθρωπογενής παρέμβαση στη γεωργία είχε ως αποτέλεσμα τη μακροπρόθεσμη δημιουργία ενός υγιούς εδάφους που χαρακτηρίζεται από αυξημένη περιεκτικότητα σε σταθερή οργανική ύλη και θρεπτικά συστατικά, μια γη γνωστή ως «Σκοτεινές Γες της Αμαζονίας» ή «Terra Preta».
Το Biochar είναι ένα πλούσιο σε άνθρακα υλικό με πορώδη δομή και διαφέρει από τον άνθρακα και παρόμοια υλικά από το γεγονός ότι έχει υψηλή περιεκτικότητα σε σταθερό άνθρακα, ελάχιστη πίσσα και μεγάλη επιφάνεια. Όταν χρησιμοποιείται ως βελτιωτικό εδάφους, βελτιώνει την παραγωγικότητα του εδάφους, την αποθήκευση άνθρακα ή τη διήθηση του διηθούμενου νερού του εδάφους. Οι σημαντικές ιδιότητες του biochar σε σχέση με τη χρήση του ως βελτιωτικό του εδάφους είναι η επιφάνεια, το πορώδες, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, το pH, η ικανότητα συγκράτησης νερού και η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων.
Η βιομάζα από φυτά ή άλλο οργανικό υλικό μπορεί να μετατραπεί σε βιοκάρβουνο σε υψηλή θερμοκρασία απουσία οξυγόνου. Το Biochar έχει υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, χαμηλή αναλογία H/C και διατηρεί τα περισσότερα από τα θρεπτικά συστατικά που περιέχονται στην αρχική βιομάζα (πρώτες ύλες). Το εμβαδόν επιφάνειας και το πορώδες του βιοαπανθρακώματος γενικά αυξάνονται με μεγαλύτερο χρόνο πυρόλυσης και υψηλότερη θερμοκρασία. Η αυξημένη επιφάνεια συσχετίζεται θετικά με την ικανότητα συγκράτησης νερού και το πορώδες. Βάσει των συνθηκών παραγωγής και των χαρακτηριστικών της πρώτης ύλης, οι ιδιότητες του βιοαπάνθρακα τόσο χημικές όσο και φυσικές μπορεί να διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό. Τελικά, κάθε τύπος βιοαπανθράκωσης πρέπει να μελετηθεί σε σχέση με την επίδρασή του στα φυτά όταν χρησιμοποιείται ως βελτιωτικό του εδάφους.
Ερευνητές από το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Βιοεπιστημών και Χημικής Διεργασίας και το Ινστιτούτο Ενεργειακών Πόρων του ΕΚΕΤΑ στην Ελλάδα παρήγαγαν βιοκάρβουνο με αργή πυρόλυση στους 550 °C από μίσχους καστορέλαιου και κέικ καστορέλαιου, αμφότερα υποπροϊόντα της παραγωγής καστορέλαιου, εν όψει της βιώσιμης αξιοποίησης μιας πιθανής μεγάλης κλίμακας καλλιέργειας καστορίνιου. Η δουλειά τους δημοσιεύεται στο ερευνητικό περιοδικό Biomass and Bioenergy . Η εκχύλιση καστορέλαιου παράγει μεγάλες ποσότητες απολιπαντικού καστορέλαιου που περιέχει ρικίνη, μια εξαιρετικά τοξική γλυκοπρωτεΐνη που απαιτεί θερμική επεξεργασία πριν από την αξιοποίησή της.
Τα παραγόμενα βιοεντρήματα ήταν εξαιρετικά αλκαλικά και είχαν σημαντικές διαφορές ως προς την επιφάνεια, τη μορφολογία, την περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά και τις αναλογίες ατομικού C:N και H:C. Ο βιοαπάνθρακας που προέρχεται από τον κάστορα επηρέασε τη βλάστηση και την ανάπτυξη των δενδρυλλίων κάστορα αλλά όχι των δενδρυλλίων τομάτας. Συγκεκριμένα, ο βιοαπάνθρακας που προέρχεται από το μίσχο του καστοριού επηρέασε θετικά το μήκος της ρίζας και την πολυπλοκότητα των δενδρυλλίων καστοριού προάγοντας ένα καλά ανεπτυγμένο ριζικό σύστημα.
Ένα λιγότερο βαθύ αλλά αξιοσημείωτο αποτέλεσμα παρατηρήθηκε στα σπορόφυτα τομάτας. Και στα δύο είδη, οι θεραπείες με βιοκάρβουνο προώθησαν την πλευρική έναρξη της ρίζας αλλά αύξησαν τον ρυθμό ανάπτυξης μόνο στον κάστορα. Επιπλέον, τα βιοχρώματα επηρέασαν την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων του εδάφους Με βάση τα αποτελέσματα, τα βιοχρώματα καστορέλαιου βελτίωσαν τη βλάστηση των σπόρων καστορέλαιου, επιτυγχάνοντας ποσοστό επιτυχίας 90% νωρίτερα σε σύγκριση με τον έλεγχο. Αντίθετα, ο βιοαπάνθρακας δεν επηρέασε σημαντικά τη βλάστηση των δενδρυλλίων τομάτας. Ωστόσο, και στα δύο είδη, οι επεξεργασίες biochar προώθησαν την πλευρική έναρξη της ρίζας αλλά αύξησαν τον ρυθμό ανάπτυξης μόνο στον κάστορα. Επιπρόσθετα, οι βιοξυλάνθρακες επηρέασαν την ικανότητα του εδάφους να διατηρεί αρκετά μακρο- και μικροθρεπτικά συστατικά ευεργετικά για την ανάπτυξη των φυτών.
Οι σύγχρονες γεωργικές πρακτικές βασίζονται στην υπερβολική χρήση ανόργανων λιπασμάτων για τη διατήρηση υψηλών αποδόσεων. Επί του παρόντος, περισσότερα από τα μισά αζωτούχα λιπάσματα που εφαρμόζονται παγκοσμίως, διαφεύγουν στο περιβάλλον χωρίς να χρησιμοποιηθούν από τις καλλιέργειες. Η σύγχρονη γεωργία πρέπει να ξεπεράσει ζητήματα όπως:ξηρασία, έκπλυση θρεπτικών ουσιών, αλατότητα και τοξικότητα βαρέων μετάλλων. Το Biochar μπορεί να προσφέρει μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση για την αντιμετώπιση τέτοιων προβλημάτων.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Χαρακτηρισμός βιοχαρακτήρα που προέρχεται από φυτά καστόρ και τα αποτελέσματά τους ως τροποποιήσεις εδάφους στα σπορόφυτα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Biomass and Bioenergy . Την εργασία αυτή ανέλαβε η Ζ. Χιλιώτη, Κ.Μ. Μιχαήλωφ, Δ. Βαλασιάδης, Ε.Φ. Ηλιοπούλου, Β. Κοΐδου, και Α.Α. Λάππας από το ΕΚΕΤΑ.
Αναφορά:
- Ζ. Χιλιώτη, C.M. Μιχαήλωφ, Δ. Βαλασιάδης, Ε.Φ. Ηλιοπούλου, Β. Κοΐδου, Α.Α. Λάππας. Χαρακτηρισμός βιοενζύμων που προέρχονται από φυτό καστόρ και οι επιπτώσεις τους ως τροποποιήσεις του εδάφους στα σπορόφυτα . Biomass and Bioenergy, τόμος 105 (2017) 96-106.
