重新填充碳汇:生物炭的潜力和陷阱

通过在无氧腔室中燃烧有机废物来创造生物炭的想法 - 然后埋葬它 - 被吹捧为冷却地球的方式。但是,虽然它已经在小规模上生产,但是Biochar的支持者和批评者是急剧划分它是否有助于缓慢的全球变暖。

它对它有一种吸引人的对称性:如果我们通过挖掘和燃烧煤炭来到这一气候混乱,也许我们可以通过创造更多的煤炭来解决它并将其恢复到地上。

非常想法,涉及称为BioChar的木炭样物质,都被吹捧为节省的气候变化仪,然后散发出众所周知的风车的另一个​​倾斜。Biochar已被其他所谓的所谓地理工程思想与太阳辐射管理和海洋施肥一样,但它对农业带来的辅助益处,其他行星实验无法声称。过去两年已经看到了研究表明其技术潜力的急剧上升,而世界攻击其他地理工程修复的世界,而现在已经在小规模上生产和销售生物炭的数十家公司。大规模部署是否真的可行,或者是时候退后一步,并努力看看这是一个值得追求的技术吗?

一项研究表明,12%的全球温室气体排放可以抵消生物炭生产。

使用称为热解的过程创建生物炭。有机废物如木屑,农业副产品或切换在很少或没有氧气存在下燃烧,产生油,合成气(称为合成气),以及类似木炭的固体残留物。事实上,它是木炭,除了这一点不是燃烧它,而是埋葬它。可以调整热解过程,“缓慢热解”产生更多的生物炭和较少的油气,以及更快的版本 - 秒而不是数小时或数日 - 降低生物炭产品并增加了等式的生物能量侧。在一些系统中,合成气和油实际上可以用作运行热解反应的燃料,这意味着它不需要超出有机废物本身的外部能源。

支持者指向埋葬生物炭的两个完全不同的好处。首先是生物炭以稳定形式储存碳的能力,防止二氧化碳从有机物泄漏到大气中,在那里它有助于气候变化。生物炭还丰富了土壤,这在发展中国家的粮食安全几乎可以在任何地方生产。有关土壤福利的细节仍在研究中,但在某些类型的土壤中,埋葬生物炭可以通过改善水保留和温和土壤的pH或酸度来改善作物产量。

创建生物炭实际上减少了大气中的二氧化碳,因为该过程采用了天然腐烂有机物质的理论碳中性过程,并将其变成碳阴性:当植物衰减时,它们发出二氧化碳,其它植物最终吸收,循环继续。生物炭稳定腐烂的物质和伴随的二氧化碳,并将其放在地上,保持潜在的 - 数百甚至数千年。这个想法,由于帮助缓慢了全球变暖的巨大潜力,对BioChar造成了令人印象深刻的支持者。其中最多的声乐支持者是盖亚理论的创始人詹姆斯·洛克(James Lovelock),他们已经吹捧了Biochar作为拯救地球的方式。炒作引发了另一个方向的可预测的响应,包括小柱子守护者居民环保主义者乔治·蒙博和像英国这样的组织的警告生物套管

Johannes Lehmann.
康奈尔大学
康奈尔研究员Johannes Lehmann是一家Biochar Advocate,表示,该行业应该专注于在未来几年内获得试点计划。

由于索赔抵达而没有得到大量强大的科学的支持,那么反弹可能是充分理由。但是,这张照片已经开始转移。一名研究组领导Johannes Lehmann在康奈尔大学最近表明,全球温室气体排放的全球12%可能抵消由“可持续获得”生物量产生的生物炭。换句话说,使用不会影响食品生产或土壤保护的有机废物可能每年在大气中占据大约1.8千兆的二氧化碳,甲烷和其他气体。超过一个世纪,雷曼估计130千兆吨的总偏移量,这是一项将在帮助带来二氧化碳浓度下降并减缓世界上升的温度和海平面的数量,这是一大笔钱。

安大略省皇后大学机械工程教授Darko Matovic,发表了对生物炭的潜力的自身分析并发现它是巨大的。他认为,世界生物量垃圾的燃烧和埋葬了10%的生物量浪费每年近五个碳缩略图 - 超过每年人类活动增加大气的4.1氮脂肪。人类每年将大约28个二氧化碳散发到大气中,但其中大部分由植被和海洋吸收。

“在我看来,生物炭的想法真的很有吸引力,这是从大气中去除二氧化碳的唯一可行方式,”Matovic说。他和雷曼同意Biochar在战斗灾难性气候变化中发挥重要作用的同意;Lehmann表示,关于潜力的讨论在很大程度上超过了,在接下来的几年里,获得了大尺度的试点项目 - 意思是工业大小的热解植物 - 从地面上是该领域的优先事项。

当然,要记住的重要事项是,这些分析显示了技术潜力而不是现实的目标。实际上将世界上10%或更多世界的有机废物转化为生物炭并掩埋结果的物流至少在这一点上,令人难以置信的令人生畏。

“仍然必须做出很多分析来证明经济潜力,社会潜力,后勤潜力”,“非营利性执行董事Debbie Reed说,Debbie Reed国际生物炭倡议。“我们如何这样做?部署需要多长时间?它会花多少钱?“

一位评论家说,燃烧的生物质代替煤会比埋葬它更有意义。

大卫基思是卡尔加里大学教授和地理工程专家的教授,认为当一个人看待细节时,Biochar的拯救行星炒作分崩离析。“纯技术潜力是什么意思?这是一个毫无意义的概念,“他说。“很多东西的纯粹技术潜力足以解决气候问题。重要的是相对效用。“

Keith说,为了达到对全球气候系统产生影响所需的生物炭,必须在中心地区聚集大量的有机材料。他说,一旦这种情况就是这种情况,将生物量燃烧为发电厂的煤炭的替代,这将使比埋在埋葬它的比较更大。

“为什么埋葬具有所有能量的碳碳?除非你在一个不需要能量的世界里,否则它只是毫无意义......如果你有很多碳,那么你想要燃料,你在需要燃料的世界里。“如果我们最终向那些燃烧生物质的植物添加碳捕获和封存技术,Keith增加了,那么由此产生的温室气体益处几乎是通过掩埋生物炭而产生的两倍。

Biochar倡导者不同意。Matovic注意到他的论文中,碳捕获和封存具有其自身的显着的能量要求,以及可能需要数十年来使技术成为商业活力的摇摆,减少减少方程,支持埋藏生物炭。

和Matovic和Lehmann并不孤单:以及詹姆斯洛维洛克,美国宇航局吉姆汉森发表了这个想法的潜力。汉森是蒙脱柱的目标中质疑可能性的目标,但他回应了生物炭远离“奇迹治愈”,但绝对可以为一系列气候缓解策略增加一些好处。联合国官员亦认为其潜力,联合国气候变化框架公约包含在最近的文件中作为潜在的封存工具。还,最近的自然资源国防委员会报告虽然在吹捧生物炭的福利方面谨慎,但持续高达1.5亿美元超过八年,以开始商业规模的试点项目。

与其他地理工程计划不同,BioChar已经发生,可以在本地规模上完成。

一些生物炭怀疑论者还在环境界中提出了熟悉的问题。如果通过大规模采用,生产生物炭则最终将在碳交易计划中值得金钱:国家或公司将支付别人在工业规模植物中燃烧大量生物量,并将生物炭埋在抵消自己排放的方式。然而,如果没有妥善监管,那么希望在BioChar上赚钱的人可以将粮食作物与Switchgrass甚至仅用于生物炭生产目的所种植的粮食作物。同样的问题已经变成了相当重量的环境运动,几乎完全是针对玉米乙醇的生产。

康奈尔的雷曼表示,如果建立了适当的监管计划,可以避免这个问题。交易机制可以简单地排除生物炭,导致间接的土地利用变化,食品流离失所。没有办法在这些方案上获利,莱曼不认为他们会造成。然而,玉米乙醇故事以及其他一些其他碳交易的误解表明我们的监管决策并不总是如此完美。

全球生物炭卷展栏的潜在问题有点类似于太阳辐射管理(涉及将大量的硫酸盐注射来自火山爆发的大量硫酸盐,以冷却地球)或海洋施肥(我们会倾倒巨大的地方将含铁量进入海洋,以吸收空中的二氧化碳):在行星规模上进行实验可能具有无法预料的负面后果,是它们的物理和化学或更多社会,如间接土地利用变化。但存在显着差异:BioChar已经发生,并且可以在更局部的尺度上完成。

截至目前,它只发生在小规模上,甚至像Keith这样的怀疑论者,如果做得好,甚至可能是有益的。但是,即使是小项目也在过分突破该行业的坚实框架。国际生物质炭倡议的芦苇表示,她的小组的主要重点领域或两人是定义,标准和指导方针。如果BioChar被销售用作土壤添加剂,买家需要确切地了解他们所获得的东西 - 这是制作产品的缓慢或快速的热解;什么是pH和其他化学性质;特定产品的土壤是哪种类型的土壤,等等。

这些标准很快就无法到达:Reed表示,已有120多家公司已经生产了生物炭或生物炭相关产品,包括热解厨师炉灶。大多数公司都位于美国,如马萨诸塞州为基础新英格兰生物炭,并为农场和园丁生产生物炭或销售纤维化器材。虽然所涉及的公司数量急剧上升 - 包括欧洲,澳大利亚和巴西的公司 - 虽然欧洲,澳大利亚和巴西的公司 - 虽然迄今为止迄今为止迄今为止的盈利商业模式。

随着商业生物炭地区开始起飞,这一想法也在深受欢迎或无名的政策制定者的关注,具体取决于一个人的观点。最近的一份报告由美国代表委托。Bart Gordon(D-Tenn。),科学技术委员会主席,也强调了其碳封存的潜力。它承认大规模发展的“经济挑战”,但尚未提出任何监管框架,以控制生物炭技术中的小但不断增长的市场。

“有些人担心正确的规则永远不会到位,但你总是可以争辩说,”莱曼说。“只是因为有人可能会做错事,我们不能做任何事情。”

修正,2010年12月9日:这个故事的早期版本错误地向人类活动中的二氧化碳的年度排放量表示不正确。正确的数字每年大约是28个千兆。