Kartlegger biokullets kjemiske egenskaper

Bilde 1, CNR-sak

Forskerne fra CNR besøkte NIBIO tidligere i høst. Fra venstre: Thiago Inagaki (NIBIO), Elisa Carignani, Lucia Calucci, Claudia Forte og Daniel Rasse (NIBIO). Foto: Beatrice Helgheim

 

Norske og italienske forskere samarbeider for å forstå biokullets kjemiske egenskaper. Målet er å finne ut hvordan man kan lage et biokull som avgir plantenæringsstoffer raskere.

Biokull er et produkt som lages ved å varme opp organisk materiale til høye temperaturer uten tilgang på oksygen (såkalt pyrolyse). Når biokullet tilføres jord, gir det bedre jordhelse samtidig som jordas karboninnhold øker. Dermed kan biokull løse avfallsproblemer, brukes som klimatiltak og som jordforbedrer. I dag finnes det flere norske bedrifter som har begynt å produsere biokull.

 

Kan man få større kortsiktige fordeler av biokull?

Biokull har positive egenskaper på kort sikt, men bidrar ytterligere til god jordhelse mens det eldes.

– Biokull ble først oppdaget i Sør-Amerika, forteller Rasse.

– Terra preta (portugisisk for «svart jord») er en type svært mørk og fruktbar menneskeskapt jord som finnes i Amazonasbekkenet. Biokullet i denne jorden er svært gammelt – rundt fem hundre år. Tropisk jord blir vanligvis ufruktbar kort tid etter at den blir dyrket opp. Derfor lanserte man en hypotese om at det var biokullet som forårsaket fruktbarheten. I dag vet vi at biokull “modner” – det vil si at jordas evne til å holde på, og bytte ut plantenæringsstoffer, øker over tid.

– Den hellige gralen innen forskning på biokull er å forstå hvordan biokullet får disse egenskapene. Vi ønsker å finne ut hvordan vi kan få større fordeler fra biokullet uten at det tar fem hundre år.

Kan det for eksempel være mulig å «lade» biokullet med gjødsel som langsomt slippes ut i jorda? Det er nemlig en stor fordel å kunne gjødsle slik at næringen sakte frigis til de plantene man dyrker.

 

Samarbeider med italienske forskere

I mer enn ti år har NIBIO samarbeidet med en gruppe kjemikere fra Consiglio Nazionale delle Richerce (CNR) i Pisa, Italia.

– Vi utfyller hverandre godt, forteller avdelingsleder Daniel Rasse.

– NIBIO undersøker for eksempel næringsstoffer og hvordan de brukes av plantene, mens våre italienske kolleger undersøker selve bindingene og bidrar med kjemisk forståelse. CNR driver med teoretisk kjemi på høyt nivå.

Alle de italienske forskerne besøkte NIBIO i løpet av august. Forskerne holdt seminarer om gjenvinning av avfall og jordforvaltning, men også om kjernemagnetisk resonans (NMR-spektroskopi), en teknikk de er spesialister på.

NMR-spektroskopi er en teknikk der man undersøker sammensetningen av ulike materialer ved hjelp av magnetfelt. Grovt sett er dette den samme teknikken som brukes i MR-undersøkelser på sykehus. I samarbeidsprosjektet bruker forskerne i Pisa NMR-spektroskopi for å utvikle bedre biokullprodukter. De kan for eksempel identifisere visse grupper av atomer som gir biokullet karakteristiske egenskaper. Dermed kan de kartlegge hvilke egenskaper produktene har.

Sammen har de norske og italienske forskerne forsøkt å få et plantenæringsstoff, ammonium, til å feste seg til biokullet i passende grad. Ammonium fester seg lett i små mengder til biokullet, men man må oppskalere denne prossessen betydelig for å lage effektive gjødselprodukter basert på biokull.

– Så langt har vi ikke lyktes med å få dette til på laboratoriet, forteller Rasse.

– Heller ikke når vi øker overflaten til biokullet, får vi tilstrekkelig binding. Derfor ser vi fremdeles etter en effektiv metode for å binde oppløste næringsstoffer.

Bilde 2, CNR-sak.jpg
Felles besøk til VOWs eksperimentelle pyrolyseanlegg. Fra venstre: Daniel Rasse (NIBIO), John Morken (NMBU), Thiago Inagaki (NIBIO), Elisa Carignani (CNR), Lucia Calucci (CNR), Nataliia Kasian (CNR), Claudia Forte (CNR) og Pelin Schumacher Kocatürk (NMBU/NIBIO). Foto: Beatrice Helgheim

Behov for mer samarbeid framover

– Biokull er et vanskelig materiale, forteller Daniel Rasse. Derfor er det viktig med internasjonalt samarbeid. Vi håper å kunne fortsette samarbeidet med våre italienske kolleger i lang tid fremover.

– Vi har fått innvilget et nytt prosjekt som starter i 2023. Dette handler om å binde nitrogen i gassform på overflaten til biokull. Det kan være mer effektivt enn å bruke det løst i væske.

Også italienerne er fornøyde med samarbeidet:

– Samarbeidet med NIBIO har tillatt oss å bruke teknikken vår til noe samfunnsnyttig, forteller Lucia Calucci.

– I fremtiden håper vi å kunne jobbe mer med slike prosjekter, supplerer Elisa Carignani. Gruppen har planer om å presentere et prosjekt om kompostering av biorest ved hjelp av meitemark i det europeiske miljøet.

Biorest er et materiale det er stort overskudd av både i Italia og Norge for tiden. Snart skal en norsk bedrift begynne å levere store mengder biogass til Tyskland, og produksjon av biogass innebærer at man sitter igjen med mye biorest – som kan brukes til å lage biokull.

KONTAKTPERSON
12-13-15.jpg
Biokull
Fakta om biokull

Biokull er et materiale som likner trekull, og som kan brukes for å øke karboninnholdet i jord og som jordforbedringsmiddel. Biokull lages i en prosess som kalles pyrolyse som innebærer oppvarming av biomasse ved høy temperatur under begrenset tilgang på oksygen. Under pyrolyse gjennomgår karbonet i biomassen endringer på molekylært nivå, noe som fører til at biokull blir svært motstandsdyktig mot biologisk nedbrytning. I praksis betyr det at hvis man lager biokull og pløyer det ned i jorda, kan det bli liggende der i flere hundre år.

Kilde: NIBIO

Om kjernemagnetisk resonans (NMR)

NMR er en forkortelse for nuclear magnetic resonance, eller kjernemagnetisk resonans på norsk.

I kjemien er NMR-spektroskopi en mye brukt metode for å bestemme strukturen til molekyler. NMR baserer seg på å observere hvordan atomkjerner under påtrykk av et kraftig statisk magnetfelt oppfører seg når de forstyrres av et elektromagnetisk felt. NMR benyttes i dag i blant annet i organisk kjemi, biokjemi og medisin.

Kilde: Wikipedia

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.