Kationbyttekapasitet til Biokull: Utprøving av optimalisert metode

Abstract

Biokull (BC) er biomasse som har gjennomgått en pyrolyseprosess, og har et potensiale til bruk som jordforbedring. BC er diskutert å ha høy kationbyttekapasitet (CEC). Metoden å måle CEC i BC har blitt adaptert fra metoden å måle CEC i jord, noe nyere forskning peker til en overestimering av CEC. Ved å bruke en optimalisert metode hvor asken vaskes ut, kan korrekt CEC bli fremstilt. Korrekt fremstilling av BC sin CEC har mye å si for en av de diskuterte egenskapene til BC.

Det ble gjort et forsøk hvor syv forskjellige typer BC ble brukt i den optimaliserte metoden. BC varierte i råmateriale, samt i pyrolysetemperatur. Én type BC er et slamkull som varierte i temperatur (600, 700, 800). Resterende BC er laget på samme temperatur (600), men varierte i råmateriale; tre slamkull + ett trekull.

Resultatene viser at CEC har blitt overvurdert tidligere da det generelt var meget lave CEC verdier. Ett av stegene i prosessen gir en indikasjon av hvor høye CEC verdier en kunne forvente ved å bruke klassisk metode, noe som viser seg å være en signifikant forskjell; høyeste forskjell var 0,10 cmol+/kg med optimalisert metode, mot 114,11 cmol+ /kg med klassisk metode.

Ved at CEC har blitt overvurdert vises det at egenskapen å øke CEC til jord ikke stemmer. Videre diskuteres det om tilsetning av BC kan ha andre egenskaper, gitt dens lave CEC. Det ble vist at tilsetning av BC kan ha en kalkningseffekt, ved å øke den syrenøytraliserende kapasiteten (ANC) til jord. Ved å tilsette BC kan en øke en jord sin basemetningsgrad, som er en buffer mot forsuring. Råmateriale har størst betydning for andelen basekationer, men pyrolysetemperatur >600oC har liten til ingen betydning.

Dette resultatet viser at CEC kan ha blitt overvurdert ved bruk av klassisk metode, og flere forsøk med optimalisert metode anbefales å utforskes.

Biochar (BC) is biomass that has undergone a pyrolysis process, which has potential for use as soil amendment. BC has been discussed having a high cation exchange capacity (CEC). The method for measuring CEC of BC is adapted from the method used in soil science. Recent research indicates an overestimation of CEC by classic method. Therefore, an optimized method has been developed, where the excess ash is washed out by an organic compound.

An experiment was conducted where seven different BCs were used in the optimized method. BC varied in feedstock and pyrolysis temperature. One type of BC is made of a sludge, and varied in temperatures (600, 700, 800). The remaining BCs were made at same temperature (600) but varied in feedstock; three sludge BC + 1 clean wood chips.

The results show that CEC has been overestimated previously as there generally were low values. One of the steps in the process provides an indication of what the CEC values had been if classic method was used. This turned out to be a significant difference. Largest span in CEC values using optimized method was 0.10 cmol+ /kg compared to 114.11 cmol+/kg using the classical method.

By proving that CEC has been overestimated due to classic method indicates that BC having a high CEC is not true. Furthermore, it is discussed whether the addition of BC to a soil can have other properties. It is shown that the addition of BC can have a liming effect, and a possible increase of the acid neutralizing capacity (ANC) can occur. Feedstock is a dominant factor of available base cations, while pyrolysis temperature >600oC has little to no effect.

This result helps prove that an optimized method for CEC measurements in BC should be proposed, and further research conducted.