Forskningsprojekt Järnrikt biokol från restprodukter som gödselmedel och nedbrytning av klorerade kolväten
Vi studerar i projektet hur modifierade biokol kan bidra till bättre klimat och markbördighet än idag. Biokol kanbåde förbättra bördigheten och stödja klimatarbetet med inlagring av kol med lång halveringstid i marken och leda till negativa utsläpp av koldioxid.
Projektets första del handlar om syntes av biokol från typiska restprodukter från det svensk jordbruk och livsmedelproduktion som havreskal och kanske drank. Dessa finns att tillgå i stora mängder och bör recirkuleras. Projektets andra del handlar om användningen av biokol som långsamma gödselmedel. Projektets tredje del handlar om hur den här typen av modifierade biokol också kan användas för in-situ sanering av mark som är förorenad av klorerade kolväten.
Projektbeskrivning
Biokolen kommer tas fram genom pyrolys (torrdestillation). Vi kommer att styra process så att biokolet blir likt träkol i sin komposition och att halveringstiden i marken därmed blir lång. Vi siktar på att nå en hög kolfraktion i biokolen och på utbyten som är höga.
En rad avancerade mätmetoder kommer att användas som elektronmikroskopi och kärnmagnetisk resonansspektroskopi för att förstå materialen och pyrolysen väl.En kontrollerad frigörelse av näring från biokolen samt god adsorption- och desorptionsegenskaper kan minska utsläppen av näringsämnen till vattendrag och luft. Här kapslar vi in näringsämnen inuti biokolen från vilka de kan frisläppas på långsamma, kontrollerade och förutsägbara sätt. För att nå en god inkapsling kommer biokolen modifieras med
laddade biopolymerer. Dessa polymerer kommer i sin tur kontrollera frisläppningen av växtnäringsämnen. Vi kommer använda negativt och positivt laddade biopolymerer och de kommer att bindas in till biokolen och deras interna ytor. Vi arbetar under hypotesen att de bidrar till en långsam frisläppning inte bara av de joner som är associerade med polymererna utan genom att också fördröja frisläppningen av växtnäringsämnen (som NH4, NO3, PO4 och K+) från biokolens matris.
Det är troligen också bäst att alternerande behandla biokolen med positivt och sedan negativt laddade biopolymerer. Frisläppningen av växtnäringsämnena kommer att studeras
både i laboratoriet och tillsammans med växter i växthus.
Projektets tredje del handlar om hur den här typen av modifierade biokol också kan användas för in-situ sanering av mark som är förorenad av klorerade kolväten.
Här kommer vi att binda in små kolloidala partiklar av elementärt järn till biokolen tillsammans med en modifiering med laddade biopolymerer. De små partiklarna av järn har potential till att bryta ner klorerade kolväten till organiska kolväten och kloridjoner. Mark som är förorenad med klorerade kolväten är ett stort problem och in-situ metoder är att föredra vid sanering. Nedbrytning av klorerade kolväten kommer i det här projektet bara studeras i laboratoriet.
När det gäller utförande så ingår det i projektet tre forskargrupper. Två forskargrupper från Stockholms universitet bidrar med expertis inom material- och polymerkemi och en från Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) i Uppsala med expertis inom ekologi och markvetenskap. Projektet kommer ha en referensgrupp med deltagare från jordbrukssektorn, materialindustrin och myndighetssektorn.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Jiayin Yuan
Professor
Medlemmar
Niklas Hedin
Prefekt, Professor
