Biochar voor de landbouw

Inleiding

Biochar was tien jaar geleden een onbekend, maar zeer interessant materiaal voor verbetering van de bodem met tegelijkertijd opslag van CO2 in de bouwvoor. Er waren aanwijzingen dat Biochar zou leiden tot verhoogde gewasopbrengsten terwijl bij productie van Biochar bio-energie vrijkwam! Een viervoudige win-win situatie, een sprookje te mooi om waar te zijn? Biochar is biomassa dat onder zuurstofarme omstandigheden bij hoge temperaturen langzaam wordt verkoold. Het Biochar concept werd aangewakkerd door onderzoek naar door de mens gemaakte Terra Preta bodems in het Amazone regenwoud en enkele veelbelovende veld experimenten op (zeer) arme gronden in de tropen en de subtropen. Terra Preta bodems zijn gemaakt door Indianen duizenden jaren geleden en deze bodems zijn zelfs vandaag nog vruchtbare en productief. Met deze aanwijzingen startte Kiemkracht, de innovatie alliantie van Productschap Akkerbouw en het Innovatienetwerk van het ministerie van Economische Zaken, zes jaar geleden het door INTERREG IVb North Sea regio, gefinancierde project Biochar. In dit project werken 13 partners uit 7 landen rond de Noordzee samen voor het vaststellen van de effecten van Biochar op bodem en teelt. Hiertoe zijn in 7 landen uitgebreide veldproeven uitgevoerd. Het project eindigt per 1-4-2014 en nu zijn de belangrijkste conclusies bekend (Zie voor een uitgebreid overzicht van resultaten http://www.biochar-interreg4b.eu/)

De resultaten:

1)    Biochar legt netto CO2 vast in de bouwvoor (als het transport van biomassa en biochar in de binnen de regio plaatsvindt)
2)    Biochar verhoogt niet gewasopbrengst en gewaskwaliteit
3)    Biochar verbetert niet de bodemkwaliteit
4)    deze conclusies zijn gebaseerd op 3-jarige veldproeven in zeven landen in de Noordzee regio (NL, D, DK, S, N, UK en B)
5)    bio-energie als bijproduct tijdens de biochar productie is verwaarloosbaar
6)    Biochar prijs in de markt is ongeveer 400-1.200 Euro per ton
7)    Biochar kwaliteit moet worden gecertificeerd omdat biochar verontreinigd kan zijn met zware metalen en organische micro verontreinigingen zoals PAK´s, PCB’s en dioxinen (afhankelijk van de grondstof en proces)

Biochar CO2 vastlegging

Uit levenscyclus analyse (LCA) is gebleken dat voor elke ton biomassa ongeveer 0,3 tot 0,7 ton CO2 kan worden opgeslagen in de vorm van biochar in de bouwvoor. De huidige prijs van CO2 via het vrijwillige handelssysteem van CO2 emissierechten is circa 2-4 €/ton CO2. Een typische veld toepassing van biochar is ongeveer 5 tot 10 ton per hectare die dan leidt tot extra inkomsten voor boeren variërend van 10 tot 40 Euro/ha. De prijs van Biochar is circa 400-1200 5/ton.

Biochar gewas opbrengsten

Het INTERREG-NSR-project heeft 7 veldproeven  in 7 landen rond de Noordzee uitgevoerd, in Schotland, België, Nederland, Duitsland, Denemarken, Zweden en Noorwegen. Deze veldproeven duurden drie jaar waar de effecten van biochar werden geëvalueerd in een typische akkerbouw vruchtwisseling regeling. Biochar werd toegepast met 20 ton / ha in het eerste jaar. Het belangrijkste resultaat was dat Biochar de opbrengst van tarwe, gerst, suikerbieten en aardappel in deze jaren op deze verschillende locaties niet heeft verhoogd. Gewas kwaliteit was ook niet beïnvloed door biochar.

Biochar effect op de kwaliteit van de bodem

Water houdend vermogen en bodem organische materiaal (SOM) zijn belangrijke bodemparameters voor kwaliteit. Biochar had nauwelijks tot geen invloed op het water vasthoudend vermogen van de bodem. Onderzoek toonde ook aan dat Biochar van organisch bodemmateriaal verschilt. Door langzaam rijpen (decennia) kan biochar op de lange termijn wellicht positief bijdragen aan bodemkwaliteit. Verder onderzoek kan meer informatie geven.

Bio-energie als Biochar per product

Het proces van pyrolyse, thermische biomassa conversie in de afwezigheid van zuurstof, voor productie van biochar heeft bio-energie als per product. Maar hoe meer bio-energie vrijkomt, des te minder biochar wordt geproduceerd. Het huidige biochar productieproces met temperaturen tussen 300 en 500 C levert net genoeg energie op om het biochar productieproces in stand te houden. Hogere temperaturen leiden tot hogere energieproductie maar lagere biochar output.

Biochar marktprijzen

Biochar is in de markt beschikbaar. Prijzen (af fabriek) variëren van 200 euro/ton voor lage kwaliteit biochar vanuit onzekere grondstof tot 1500 euro/ton voor hoge kwaliteit met loofhout grondstof. Directe toepassing van Biochar op bodems heeft geen economisch voordeel voor de akkerbouw.

Biochar kwaliteit

Biochar grondstof en biochar verwerking kunnen leiden tot besmette biochars met zware metalen, PAK's (poly cyclische koolwaterstoffen) PCB's en zelfs dioxinen. Door het gebruik van lage kwaliteit grondstof en lage kwaliteit metaal-legeringen in pyrolyse oven materiaal kunnen verontreinigingen in Biochar ontstaan. Als gevolg van hoge temperaturen kunnen zware metalen vrijkomen en de biochar besmetten. Kwaliteit van de grondstof en het proces is de belangrijkste bron voor biochar kwaliteit. Vandaar worden verschillende certificeringregelingen voorgesteld voor het waarborgen van veilige Biochar. De EU zet drempelwaarden voor verontreinigende stoffen in bodemverbeteraars zoals compost. Deze waarden gelden ook voor Biochar.

Biochar strategie voor akkerbouwers

Biochar leek een zeer veelbelovende bodemverbeteraar met klimaat verbeterende effecten. Een groot onderzoeksprogramma gefinancierd door het INTERREG-NSR met 7 veldproeven in 7 landen van meer dan drie jaar heeft aangetoond dat biochar heeft geen of te verwaarlozen effecten heeft op opbrengst, gewas kwaliteit en bodemkwaliteit. Biochar heeft het risico vervuild te zijn met zware metalen en/of organische micro verontreinigingen zoals PAK's en PCB's. Biochar heeft een zeer hoge prijs in de markt, tot 1200 €/ ton en er is geen extra winst van door verhoogde gewasopbrengst of kwaliteit. Het algemene advies voor de boeren is zeer terughoudend te zijn met biochar toepassingen omdat er geen extra (economische) waarde is, het kan vervuild zijn met micro verontreinigingen en het kan nooit meer verwijderd worden uit de bodem wanneer het is eenmaal toegepast.