Biokul może redukować niektóre szkodliwe dla środowiska substancje – ale konieczna jest kontrola, jeśli rolnictwo chce go stosować.

Ambicje rządu dotyczące rozprowadzania dużych ilości biowęgla na gruntach rolnych wywołały potrzebę bliższego zbadania zawartości niebezpiecznych substancji w biowęglu oraz efektów procesu pirolizy.

Obecnie trwający projekt badawczy z liderstwem Uniwersytetu Technicznego Danii pokazuje, że proces pirolizy w wielu przypadkach zmniejsza zawartość szeregu organicznych substancji niebezpiecznych dla środowiska w porównaniu z pierwotnymi surowcami. Dotyczy to między innymi PFAS i kilku innych chemikaliów przemysłowych.

Eksperymenty pokazują również, że biowęgiel ogólnie uwalnia mniej tych substancji do środowiska niż surowce, z których został wyprodukowany. O tym informuje DTU w komunikacie prasowym.

Jest to istotne, ponieważ używane surowce są obecnie rozprowadzane na gruntach rolnych bez odpowiedniego wstępnego przetwarzania. Szczególnie osady ściekowe mogą zawierać organiczne zanieczyszczenia, takie jak PFAS, resztki leków i inne substancje niebezpieczne dla środowiska, a także metale ciężkie, które uwalniają się do środowiska i mogą przenikać do wód gruntowych.

Rada ostrzegała o ryzykach

W Danii biowęgiel produkuje się z słomy, odpadów włóknistych z produkcji biogazu oraz osadów ściekowych. Proces ten odbywa się w piecach pirolitycznych, gdzie biomasa jest podgrzewana bez dostępu tlenu, tak aby nie uległa spaleniu, lecz rozkładała się na gaz, olej i węgiel. Stały produkt pozostały, bogaty w węgiel, nazywa się biowęglem.

Główny urząd ochrony środowiska w przeszłości ostrzegał w notatce, że biowęgiel powstały w wyniku pirolizy może zawierać substancje zarówno rakotwórcze, jak i zakłócające funkcje hormonalne. Dodatkowo istnieje niepewność co do rozkładu, wypłukiwania i dostępności biologicznej szkodliwych substancji w biowęglu, a także tego, jakie substancje powstają podczas procesu pirolizy. Zawartość ta może się różnić w zależności od użytego biomateriału i warunków pirolizy.

Jyllands-Posten wcześniej relacjonował o mieszkańcach Vendsyssel, gdzie znajduje się pierwszy duży duński zakład pirolizy, którzy skarżą się na zawroty głowy, bóle głowy, pęcherze i wysypki.

W innym projekcie - Danish Biochar LTE - naukowcy badają długoterminowe skutki biowęgla na gruntach rolnych.

Obecne badanie DTU wyraźnie pokazuje różnice między surowcami. Słoma zazwyczaj daje najczystszy biowęgiel z niskim poziomem zarówno metali ciężkich, jak i zanieczyszczeń organicznych. Resztki biogazu plasują się na średnim poziomie, natomiast osady ściekowe są najbardziej problematyczne, zawierając wyższe stężenia głównie metali ciężkich i wielu substancji organicznych niebezpiecznych dla środowiska.

Wyniki pokazują również, że biowęgiel z duńskich pieców pirolitycznych zawiera jedynie bardzo niskie poziomy PAH, zwanych też substancjami smołowymi, które mogą powstawać podczas procesu pirolizy. Jednak niektóre próbki z przemysłowych zakładów wykazywały podwyższone wartości tych substancji.

Niektóre mogą się skoncentrować w biowęglu

Chociaż wiele zanieczyszczeń organicznych jest redukowanych podczas pirolizy, nie dotyczy to wszystkich substancji. Metale ciężkie i metaloidy, takie jak kadm, nikiel, miedź i arsen, nie ulegają rozkładowi podczas pirolizy i mogą się skoncentrować w biowęglu.

Wiele z tych metali jest jednak silnie związanych z strukturą biowęgla i uwalnia się tylko w ograniczonym zakresie. Długoterminowe skutki dla środowiska wciąż nie są w pełni poznane.

„Nasze wyniki wskazują, że piroliza może być skuteczną technologią redukującą zawartość szeregu organicznych substancji niebezpiecznych, które występują w biomassie. Jednocześnie pokazują, że jakość biowęgla zależy zarówno od surowca, jak i warunków produkcji. Dlatego konieczna jest kontrola i jasne ramy regulacyjne, jeśli biowęgiel ma być stosowany na większą skalę,” mówi starszy naukowiec Wolfgang Stelte z DTU Kemiteknik.

Potrzeba kontroli

Wyniki pokazują ogólnie, że biowęgiel z duńskich pieców pirolitycznych często emituje mniej substancji niebezpiecznych dla środowiska niż surowce, z których jest wytwarzany, ale jednocześnie nie każdy biowęgiel nadaje się do rozprowadzania na gruntach rolnych. Biowęgiel wyprodukowany z surowców o wysokiej zawartości substancji szkodliwych dla środowiska może zawierać zbyt wysokie stężenia, np. metali ciężkich lub innych niepożądanych substancji, a różnice między surowcami i warunkami produkcji są znaczne.

Podkreśla to potrzebę kontroli jakości i surowych regulacji, jeśli biowęgiel ma być szeroko stosowany w rolnictwie, zwłaszcza że na duński rynek mogą trafiać zagraniczne biowęgla o nieznanym profilu ryzyka, mówi Wolfgang Stelte.

„Istnieją już systemy certyfikacji, takie jak European Biochar Certificate, które wymagają dokumentacji i analiz biowęgla. Nasze wyniki potwierdzają potrzebę jasnych standardów, ciągłej kontroli i dalszych badań,” dodaje.

Obecny projekt kontynuuje badania innych kluczowych aspektów środowiskowych pirolizy, w tym emisji z procesu pirolizy i potencjalnych ryzyk związanych z obsługą i magazynowaniem biowęgla na dużą skalę.

Wyniki badań zostały przesłane do Głównego Urzędu Ochrony Środowiska, a podsumowanie wyników jest publicznie dostępne w bazie danych DTU pod tytułem: 'Investigation of environmental issues related to the production and use of biochar - Executive summary of feedstock and biochar analysis'.

Wyniki projektu są również w trakcie przygotowań do publikacji w recenzowanych czasopismach naukowych.