Biochar - Giải pháp xanh từ chất thải

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và suy thoái đất đai đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng, việc tìm kiếm các giải pháp bền vững để bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninh lương thực là vô cùng cấp thiết. Biochar chính là một trong những câu trả lời tiềm năng cho những thách thức này.

I. Khái quát về Biochar

Than sinh học (Biochar) là một sản phẩm được tạo ra trong quá trình nhiệt phân (pyrolysis) các vật liệu hữu cơ trong môi trường yếm khí hoặc nghèo oxy ở nhiệt độ 400-450 độ C. Gọi là quá trình nhiệt phân.

Than sinh học có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường đất và làm tăng lượng cacbon lưu giữ trong đất, giảm carbon phát thải vào khí quyển, có ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất của đất.

II. Đặc tính của than sinh học (Biochar)

Than sinh học, một loại vật liệu xốp, giúp giữ nước và chất dinh dưỡng trong đất để cây hấp thụ khi lớn lên.

• Đặc tính hấp thụ: Biochar có khả năng cố định kim loại nặng, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và hormone; ngăn chặn sự rửa trôi nitrat và vi khuẩn gây hại vào hệ thống sông ngòi; và giảm phát thải N2O và CH4 ­từ đất.

• Đặc tính vật lý: Biochar có màu đen, độ xốp cao, nhẹ, hạt mịn và có diện tích bề mặt lớn. Nhờ đó, biochar giúp làm tăng hoạt động của vi sinh vật, giữ nước và chất dinh dưỡng trong đất. Do đó, thường cho phép giảm sử dụng phân bón và hóa chất, cải thiện chất lượng đất và giúp tăng năng suất cây trồng.

III. Tác dụng của biochar

Cải thiện chất lượng đất:

• Tăng độ tơi xốp, khả năng giữ nước và dinh dưỡng của đất.
• Cải thiện cấu trúc đất, tạo điều kiện thuận lợi cho rễ cây phát triển.
• Tăng cường hoạt động của vi sinh vật có lợi trong đất.

Giảm thiểu biến đổi khí hậu:

• Biochar đóng vai trò như một bể chứa carbon tự nhiên, giúp giảm lượng khí thải CO2 ra môi trường.

Nâng cao năng suất cây trồng:

• Cây trồng trên đất được cải tạo bằng biochar thường cho năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn và kháng bệnh tốt hơn.

Ứng dụng đa dạng:

• Xử lý nước thải: Khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong nước.
• Vật liệu xây dựng: Tạo ra các vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.
• Nguyên liệu sản xuất năng lượng: Sản xuất khí sinh học.

IV. Phạm vi ứng dụng

- Trong nông nghiệp: Biochar được sử dụng để tăng năng suất cây trồng và cải tạo đất. Biochar theo nghiên cứu của Tổ chức Phát triển công nghiệp Liên hợp quốc (UNIDO) có thể giữ hàm lượng carbon trong đất lên tới cả trăm năm. Chỉ 1 gam biochar có thể sử dụng để cải tạo cho 120m2 đất. Nó có khả năng giữ độ ẩm trong đất và giúp hấp thụ chất dinh dưỡng. Biochar cũng có khả năng ổn định độ pH của đất và cải thiện khả năng thoát nước của đất. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng trong việc cải thiện chất lượng đất đỏ và đất phèn, đặc biệt là trong các khu vực nông thôn và vùng đất cằn cỗi. 

- Trong xử lý chất thải: Biochar được sử dụng để điều trị các chất thải hữu cơ như bùn thải và rác thải hữu cơ. Biochar có thể hấp thụ các chất độc hại trong chất thải và giảm thiểu sự phát tán của chúng vào môi trường. 

- Trong sản xuất năng lượng tái tạo: Biochar có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu sinh học và đốt cháy để sản xuất năng lượng. Việc sử dụng biochar như một nguồn nhiên liệu sạch có thể giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính và đóng góp vào việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

V. Cách thức sản xuất than sinh học

Có nhiều cách khác nhau để tạo ra than sinh học, nhìn chung tất cả đều liên quan đến việc đốt nóng sinh khối với ít hoặc không có oxy để loại bỏ các khí dễ bay hơi, để lại cacbon. Quá trình đơn giản này được gọi là phân hủy nhiệt, thường từ quá trình nhiệt phân hoặc khí hóa. Những phương pháp này có thể tạo ra năng lượng sạch dưới dạng khí nóng hoặc hắc ín & dấm gỗ cùng với than sinh học. Các nguồn năng lượng này có thể được thu hồi để sử dụng vào mục đích khác hoặc đơn giản là bị đốt cháy và giải phóng dưới dạng nhiệt.

VI. Các công nghệ sản xuất than sinh học

• Các hệ thống nhiệt phân: Hệ thống nhiệt phân sử dụng lò nung, nồi nung và các thiết bị chuyên dụng khác để chứa sinh khối và phân hủy nhiệt trong điều kiện thiếu oxy. Lò phản ứng được thông hơi để khí nhiệt phân (syngas) thoát ra ngoài. Khí nhiệt phân thường được gọi là “khí syngas hay khí tổng hợp”. Quá trình này trở nên tự duy trì khi khí syngas tạo ra được đốt cháy và nhiệt được giải phóng. Hiện nay có hai loại hệ thống nhiệt phân được sử dụng: nhiệt phân nhanh và nhiệt phân chậm. Nhiệt phân nhanh có xu hướng tạo ra nhiều hắc ín và dấm gỗ hơn trong khi nhiệt phân chậm tạo ra nhiều khí syngas hơn

• Các hệ thống khí hóa: Hệ thống khí hóa tạo ra lượng than sinh học nhỏ hơn trong lò phản ứng được làm nóng trực tiếp với không khí được đưa vào. Đơn vị sản xuất càng loại bỏ được nhiều oxy thì càng có thể sản xuất được nhiều than sinh học. Sản xuất than sinh học được tối ưu hóa trong điều kiện không có oxy. 

Liên hệ