Z bioogljem do tehnologije negativnih emisij

Kuhanje oglja je ena najstarejših rokodelskih in kulturnih tehnik, ki jih pozna človek, saj je oglje tisočletja veljalo za glavni vir energije, dokler ga niso izpodrinili drugi energenti, premog oziroma koks, nafta, plin in elektrika. Staro znanje o kuhanju oglja danes dobiva nove razsežnosti, kajti oglje, znano po tem, da nase veže škodljive snovi, ni uporabno zgolj v medicini in filtrirni tehnologiji za čiščenje vode, zadnje raziskave so pokazale, da je njegova uporabnost veliko širša.

»Biooglje je zlasti pomembno kot sredstvo za izboljšanje in obnovo tal,« poudarja agronom dr. Rok Mihelič s katedre za pedologijo in varstvo okolja na ljubljanski biotehniški fakulteti, pobudnik koncepta ohranitvenega kmetijstva pri nas. »Ohranitveno kmetijstvo temelji na treh stebrih, to so minimalni mehanski posegi v tla, stalna pokritost tal, po možnosti z živimi rastlinami, v času, ko teh ni, pa z rastlinskimi ostanki, ter pester kolobar. Zemlja nikoli ne sme biti gola,« našteva.

Biooglje tako v Evropi kot v Ameriki postaja vedno bolj pomembno pri revitalizaciji kmetijskih površin, obnovi prsti oziroma izboljšanju tal. »V desetletjih intenzivne kmetijske pridelave smo zemljo marsikje po svetu močno izčrpali, zato je razvoj ukrepov za obnovo prsti nujen za zagotavljanje varnosti pridelave hrane,« poudarja dr. Mihelič.

Znanje iz pragozda

Zanimanje za biooglje kot sredstvo za izboljšanje tal v modernem času je razmeroma novo. Spodbudile so ga arheološke raziskave v amazonskem tropskem pragozdu, kjer so tla pod plitvim humusnim slojem večinoma zelo revna in slabo rodovitna. »Med raziskovanjem starih naselbin so arheologi odkrili nekaj za to območje zelo nenavadnega – tla v naseljenih predelih so bila globoko rodovitna. Izkazalo se je, da je pomembna sestavina teh tal prav oglje, in to spoznanje je dalo zagon raziskavam oglja pri izboljševanju prsti po vsem svetu zlasti po letu 2000,« razlaga sogovornik.

»Z dodajanjem biooglja povečamo sposobnost tal za vezavo hranil, srkanje vode in naselitev mikroorganizmov,« pojasnjuje dr. Mihelič. Prst lahko z ogljem odlično popravimo, vendar ne z vsakim. Biooglje se namreč precej razlikuje od običajnega oglja za žar, ki se pridobiva v kopah ali v pečeh, v katerih temperatura ne preseže 300 stopinj Celzija. Proizvodnja biooglja je izključno industrijska, saj so za kuhanje biooglja potrebne veliko višje temperature, ki jih ni mogoče doseči s tradicionalnim načinom oglarjenja, temveč so za to potrebne specializirane pirolizne peči, v katerih se iz oglja sproti odstranijo lesni katrani, obenem pa v oglju nastanejo večji medprostori, da to pridobi lastnosti vezave.

Piroliznih peči za proizvodnjo biooglja v Sloveniji še nimamo. »To so zelo drage naprave, za zdaj jih sicer lahko kupimo v tujini, vendar bi bilo smiselno, da bi jih izdelovali tudi sami,« meni Mihelič.

Biooglje nastane v procesu pirolize v temperaturnem območju od 350 do 1000 stopinj Celzija, pri čemer je najbolj ustrezno območje od 450 do 600 stopinj, v atmosferi z majhno vsebnostjo kisika. »Les, ki je osnovni vir za pridobivanje oglja, v tesno zaprtih kotlih zažgemo, počakamo, da se v celoti pregreje, in zapremo dovod kisika, medtem ko pri visoki temperaturi poteka razkroj organske snovi,« nadaljuje Mihelič.

V procesu pirolize se razkrajajo lahko razgradljive organske substance, kot so sladkorji in celuloza, ostanejo pa težje razgradljivi deli. V tem postopku se zmanjšuje delež kisika, povečuje pa delež ogljika, in na koncu procesa dobimo oglje, ki vsebuje bistveno večji delež ogljika kot izvorna snov, les. Iz štirih kilogramov lesnih sekancev (zračno suhih) dobimo kilogram biooglja ter toploto. Postopek pirolize je okoljsko bistveno bolj sprejemljiv od običajnega sežiga biomase in izrabe zgolj energetskega potenciala biomase. S tem se ne samo za 50 odstotkov zmanjša emisija toplogrednih plinov (ogljikovega dioksida, metana in dušikovih oksidov), ki nastanejo pri procesu energetske izrabe biomase, ampak se tudi v določenem deležu iz atmosfere trajno odstrani oziroma odvzame CO₂, kar to tehnologijo naredi še posebej zanimivo, saj gre pravzaprav za »tehnologijo negativnih emisij«, ki bo v prihodnosti nasledila trenutno veljavne smernice brezogljičnih tehnologij.

Biooglje omogoča naselitev koristnih mikroorganizmov

Biooglje samo po sebi ne izboljšuje prsti, temveč s svojo strukturo omogoča prostor za naselitev koristnih mikroorganizmov, ki nato pomagajo rastlinam pri dobavi hranil. Tla v tej obliki delujejo kot spužva, najprej nase vežejo koristne snovi, nato pa jih sproščajo nazaj v okolje. »Če poenostavimo, biooglje deluje kot nekakšna hiša za mikroorganizme, v kateri se lahko razvijajo,« razlaga sogovornik. Rastline se s koreninami oprimejo drobnih delcev oglja, ki jih vmešamo v prst, nato med rastjo izločajo topne organske snovi, ki so hrana za mikroorganizme, obenem pa oglje posrka organsko snov in prepreči njeno razgradnjo. »Tako dodatno odstranimo ogljik iz ozračja in spodbudimo nastanek humusne plasti prsti,« nadaljuje Mihelič.

Z dodajanjem biooglja povečamo sposobnost tal za vezavo hranil, srkanje vode in naselitev mikroorganizmov. Tla z dodajanjem biooglja postanejo bolj rahla, lažje jih je obdelovati, poveča se njihova poroznost, zmanjša se izpiranje snovi iz tal, saj padavinska voda lepše pronica v tla, ki niso zbita, kar je sicer pogosto posledica tlačenja in mehanske obdelave. Obenem biooglje v tleh nase veže ostanke težkih kovin ali pesticidov, jih zadrži v obliki, v kateri se ne sproščajo v okolje; toksične organske snovi razpadejo na CO₂ in vodo v talnih delcih, ki so tesno povezani z delci oglja.

Biooglje in ukrepi za zaščito okolja gredo z roko v roki, poudarja agronom. »Pri pirolizi gre približno 50 odstotkov ogljika v obliki ogljikovega dioksida, monoksida, metana in drugih hlapnih ogljikovodikov v zrak. Ker so ti plini gorljivi, jih lahko zajamemo in vodimo v usmerjen sežig za pogon turbine, kjer lahko proizvajamo elektriko ali pa preprosto uporabljamo energijo za segrevanje vode oziroma ogrevanje stavb.« Energija, ki prihaja iz pirolizne naprave, ni nujno izgubljena, saj jo je mogoče koristno uporabiti. Biooglje vsebuje 50 odstotkov izvornega ogljika, ki, če ga damo v tla, tam ostane tisoče let. Tako iz ozračja odvzamemo (sekvestriramo) ogljik, ki ga je rastlina (drevo) s fotosintezo vgradila v les, ter ga shranimo v tla. »To je tisto, kar je v okviru načrta tako imenovanega razogljičenja družbe zanimivo. Tako ubijemo dve muhi na en mah, najprej ogljik odvzamemo iz ozračja, nato pa z njim še povečamo rodovitnost tal,« pojasnjuje Mihelič.

V slovenski kmetijski praksi biooglja za zdaj ne uporabljamo, saj še ni uradno priznano kot sredstvo za izboljševanje prsti. »Najprej bi morala stroka in ministrstvo za kmetijstvo biooglje vključiti v izračune bilanc toplogrednih izpustov, s čimer bi ga priznali kot način za zmanjšanje ogljičnega odtisa. Potem bi se nenadoma 'izplačalo' biooglje tudi proizvajati,« pripomni dr. Mihelič, saj trenutno to ni rentabilno. Na evropski ravni se je začelo premikati konec leta 2019 in šele letos je bilo biooglje v EU zakonsko priznano kot sredstvo za izboljševanje tal.