Od kilku lat obserwuje się wzrost zainteresowania tematyką biowęgla, który jak głosi definicja International Biochar Initiative jest drobnoziarnistym karbonizatem, o wysokiej zawartości węgla i niskiej podatności na rozkład. Otrzymywany jest on w wyniku pirolizy, czyli procesu suchej destylacji, w którym rozkład następuje pod wpływem podwyższonej temperatury (350-700°C) i w warunkach beztlenowych. Najbardziej popularnymi substratami stosowanymi w produkcji biowęgla są: drewno czyste, odpady z obróbki w przemyśle drzewnym, drewno odpadowe. Niemniej jednak biowęgiel można otrzymać także z: biomasy roślinnej,alg,odpadów biodegradowalnych,osadów ściekowych.
Biowęgiel – czyli potocznie bioczar lub biokarbon – cechuje się przede wszystkim wysoką zawartością węgla organicznego (50-90%) w formie stabilnej. Poza tym w skład jego wchodzą: popiół, związki alifatyczne i aromatyczne, utlenione związki węgla, makroelementy i mikroelementy.
Mimo, że biowęgiel jest relatywnie nowym terminem naukowym, jego początki związane są z cywilizacją starożytnych Indian żyjących ok. 2000-2500 lat temu. W tym czasie rdzenni mieszkańcy dorzecza Amazonii, lokalnie znanego jako Terra Pretade Indio, chcąc polepszyć żyzność gleby zaczęli stosować węgiel drzewny. Po upływie wieków badania gleb Terra Preta w Amazonii pokazały, że „czarna ziemia”, która powstała na skutek celowych i systematycznych działań człowieka, w efekcie „nawożenia” węglem drzewnym, charakteryzuje się żyznością oraz optymalną produktywnością. Dziś jest już wiadomo, że biowęgiel jest czymś więcej niż zwiększającym plony rolnicze dodatkiem do gleby. Eksperci ze szwajcarskiego Ithaka Institute zidentyfikował aż 55 możliwych zastosowań biowęgla. Stwierdzili oni m.in. jego użyteczność w: sektorze budowlanym (jako izolator budynków i regulator wilgotności.), produkcji biogazu z odpadów, w hodowli zwierząt (jako dodatek do pasz i kiszonek), elektronice (w bateriach), metalurgii, kosmetyce (jako składnik mydeł, kremów pielęgnacyjnych), przemyśle farmaceutycznym (jako nośnik aktywnych składników farmaceutyków), wyrobach przemysłu włókienniczego (przy wyrobie odzieży funkcjonalnej). Niemniej jednak w dobie postępującej degradacji zasobów przyrody na szczególną atencję zasługuje użyteczność biowęgla w ochronie środowiska.
COŚ NA EFEKT CIEPLARNIANY
Po pierwsze, dodatek do gleby biowęgla wpływa na zmiany klimatyczne poprzez redukcję emisji N2O oraz CH4 z gleb. Ponadto poprzez sekwestraję dwutlenku węgla (wychwytywanie oraz bezpieczne składowanie CO2) biowęgiel stanowi efektywny sposób na ograniczenie jego emisji do atmosfery. Biowęgiel jest produktem bardzo trwałym co oznacza, że za jego sprawą zatrzymany w glebie węgiel pozostanie w niej nawet kilka stuleci. Okazało się, że biowęgiel wiąże dwutlenek węgla w sposób bardziej trwały niż humus, czyli próchnica glebowa. Szacuje się, że mający miejsce dzięki nawożeniu kompostem i biowęglem wzrost zawartości substancji organicznych w glebie (o 1% ) pozwala zmagazynować ok. 960 kg dwutlenku węgla na powierzchni 1 hektara. Ograniczanie emisji CO2 do atmosfery przez biowęgiel jest niezwykle ważną cechą, dzięki temu stało się ono tematem kolejnego polskiego wydarzenia towarzyszącego w ramach odbywającego się w Bonn w listopadzie br. szczytu klimatycznego ONZ (COP23).
SPOSÓB NA ZANIECZYSZCZENIA
Niemniej ważną informacją w kontekście biowęgla jest jego rola w usuwania zanieczyszczeń z wód oraz stabilizacja zanieczyszczeń w glebie. Właściwości sorpcyjne porowatego biowęgla sprawiają, że może on być użyteczny w oczyszczaniu gleby z metali ciężkich. Dzięki temu minimalizuje się przechodzenie szkodliwych pierwiastków do wód powierzchniowych i podziemnych. Wyszczególniono trzy główne mechanizmy zatrzymywania metali ciężkich przez biowęgle (na przykładzie ołowiu): wymiana jonowa metali z kationami Ca2+ i Mg2+ oraz innymi kationami związanymi z biowęglem, kompleksowanie metali przez grupy funkcyjne oraz wewnętrzne kompleksowanie przez grupy hydroksylowe,
fizyczna adsorpcja oraz strącanie na powierzchni cząstek stałych biowęgla.
Ponadto dodatek biowęgla do gleb może redukować zanieczyszczenie wód poprzez zatrzymywanie pierwiastków biogennych, takich jak azot i fosfor. Zaobserwowano, że biowęgle uzyskane (w temp. 600°C) z pieprzowca brazylijskiego dają możliwość ograniczenia wymywania azotanów, amoniaku i fosforanów z gleby o 34,0, 34,7 i 20,6%. Biowęgiel może oczyszczać również ścieki komunalne, w których bez trudu można „znaleźć” pestycydy, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne oraz polichlorowane bifenyle.
BIOWĘGIEL JAKO ODNAWIALNE ŹRÓDŁO ENERGII
Biowęgiel to surowiec, który doskonale sprawdza się w produkcji energii odnawialnej w elektrowniach i elektrociepłowniach. Wyjątkowość biowęgla w tym kontekście polega na tym, iż jest to paliwo czyste ekologicznie. W składzie biowęgla znaleźć można jedynie śladowe ilości siarki, chloru (< 0,09%), rtęci (<0,01%), co bez wątpienia wpływa na zwiększenie ekologiczności produktu. Wśród jego zalet jest także niski poziom popiołu (< 9%) i duża zawartość węgla pierwiastkowego (ponad 70%, czyli o ok. 20% więcej niż w węglu kamiennym), który umożliwia poprawę sprawności wytwarzania energii przy równoczesnym obniżeniu emisji zanieczyszczeń. Ważne jest by podkreślić, że w trakcie spalania biowęgla emitowana jest do atmosfery taka sama ilość CO2 jaka została pobrana przez roślinę z powietrza. Co więcej, biowęgiel cechuje się dużą wartością opałową (ponad 24 MJ/kg, a w wypadku wielu rodzajów biomas może ona przekraczać 30 MJ/kg), co umożliwia odbiorcom efektywniejszą produkcję energii.
