המדע

"הביוצ'אר הופך לקפסולה עשירה בחומרים מזינים שמשתחררים אל הצמחים בפרק זמן ארוך, ומהווה סיבה מרכזית לכך שהביוצ'אר כל כך יעיל, ומשפר את הצמיחה."

1. הנקבוביות הארוכות של הביוצ'אר מספקות שטח פנים משמעותי. לאמיתו של דבר, 1 גרם של הביוצ'אר הוא בעל שטח פנים של כ-400m2.


2. לביוצ'אר יש יכולת חילופי קטונים, המושכת אלקטרוסטטית סוגים מסוימים של מולקולות באדמה, באוויר ו/או במים. המולקולות נקשרות לדפנות הביוצ'אר, ושם השורשים יכולים לגשת אליהן לאורך כל עונת הגידול. הביוצ'אר הופך לקפסולה עשירה בחומרים מזינים, משחרר באופן מושהה ועקבי תזונה לצמחים, ומהווה סיבה מרכזית לכך שהביוצ'אר יעיל מאוד, ומשפר את הצמיחה.


3. קיבולת המים של הביוצ'אר שלנו נבדקה, ונמצא שבמים הוא מחזיק פי 5.6 ממשקלו. מכיוון שנקבוביות הביוצ'אר ארוכות מאוד יחסית לפתחיהן, אידוי מתרחש רק במידה מועטה (ראה תמונה 1). כאשר השורשים אינם צורכים מים מבודדים, הם מחזיקים מעמד לאורך זמן.


4. עבור חיידקים, תעלות ונקבוביות הביוצ'אר נראות כמו קומפלקס בטון משותף (ראה תמונה 2), אז הם עוברים לגור שם בכדי להקים קהילה. לאחר הטביעה הם מוגנים מפני משקעים, שהיו גורמים להם להתפזר. עם הביוצ'אר שלנו חיידקים פורחים, ועוזרים ליצור אדמה חיה.

10-science-hero-v5.png

תמונה 1

תמונה 2

"שימוש בביוצ'אר מתוארך לאלפי שנים אחורה, ומיוחס לציוויליזציה באגן האמזונס."

ההיסטוריה של הביוצ'אר מתחילה לפני אלפי שנים. השימוש הראשון בביוצ'אר מיוחס לציוויליזציה באגן האמזונס, שבו התגלו ונותחו אזורים נרחבים של אדמה אפלה ופורייה מאוד, הידועה בשם "טרה פרטה" בפורטוגזית, שפירושו "אדמה שחורה". האזורים האלה חושפים ריכוזים גבוהים של פחם ושל חומרים אורגניים, כגון שרידי צמחים ובעלי חיים. הנוכחות של "טרה פרטה" באזורים מיושבים בלבד מצביעה על כך שבני האדם היו אחראים בכוונה ליצירת הביוצ'אר.


מדעני קרקע משערים שהאמזונס הקדומים השתמשו בתהליך של "חתך ופחם" כדי לפתח את האדמה העשירה הזו. בעזרת תהליך זה, חומר צמחי או שרידי יבול נחתכו, הוצתו ונקברו כדי להסמיך (ולא לשרוף) את מה שבסופו של דבר ייצור פחם, שכיום מכונה בדרך כלל "ביוצ'אר". תהליך זה בודד את רוב הפחמן בצמחייה, ויצר תיקון מסביר פנים במיוחד, אשר בתורו טיפח מיקרואורגניזמים מועילים, שהפכו את האדמה המושחתת ל"חומוס" עשיר ויציב במיוחד.


במשך מאות שנים, טכניקת החיתוך והחריכה יצרה את האדמה הפורייה – המכונה לעתים קרובות "סוד אל דוראדו" – שתמכה בצרכים החקלאיים של בני האמזונס, מה שבתורו הגדיל במיליונים את מספרם. משיטה עתיקה זו פיתחה Biochar Now את הטכנולוגיה לייצור ביוצ'אר כאמצעי לשיפור איכות הקרקע של ימינו, ולאגירת פחמן.

הרצאה מדעית בחסות אונ' קורנל

מספר פרזנטציות על ביוצ'אר לאפליקציות שונות

מאמרים מכתבי עת מובילים

SCIENTIFIC ARTICLES PUBLISHED IN PEER-REVIEWED JOURNALS

  1. Mohammadi, A., Cowie, A.L., Anh Mai, T. L., Anaya de la Rosa, R., Kristiansen, P., Brandão, M. and Joseph, S. (2016). Biochar use for climate-change mitigation in rice cropping systems. Journal of Cleaner Production, 116: 61-70. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652615019083

  2. Cornelissen, G., Pandit, N. R., Taylor, P., Pandit, B. H., Sparrevik, M., and Schmidt, H. P. (2016). Emissions and char quality of flame-curtain “Kon Tiki” kilns for farmer-scale charcoal/biochar production. PloS one, 11(5), e0154617. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0154617

  3. Mohammadi, A., Cowie, A.L., Anh Mai, T.L., Anaya de la Rosa, R., Brandão, M., Kristiansen, P. and Joseph, S. (2016). Quantifying the greenhouse gas reduction benefits of utilising straw biochar and enriched biochar. Energy Procedia 97, 254-261. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610216310281

  4. Atile Kibret, H., Venkata Ramayya, A., and Belay Abunie, B. (2016). Design, fabrication and sensitivity testing of an efficient bone pyrolysis kiln and biochar-based indigenous fertilizer pelletizing machine for linking renewable energy with climate smart agriculture. Asian Research Publishing Network (ARPN). Journal of Engineering and Applied Sciences. Vol 11, No. 12. ISSN 1819-6608.http://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2016/jeas_0616_4546.pdf

  5. Obia, A., Børresen, T., Martinsen, V., Cornelissen, G., and Mulder, J. (2017). Vertical and lateral transport of biochar in light-textured tropical soils. Soil and Tillage Research 165, 34-40.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198716301374

  6. Mehmood, K., Chávez Garcia, E., Schirrmann, M., Ladd, B., Kammann, C., Wrage-Mönnig, N., Siebe, C., Estavillo, J.M., Fuertes-Mendizabal, T., Cayuela, M., Sigua, G., Spokas, K., Cowie, A.L., Novak, J., Ippolito, J.A., and Borchard, N. (2017). Biochar research activities and their relation to development and environmental quality: A systematic review. Agronomy for Sustainable Development. 37: 22.https://link.springer.com/article/10.1007/s13593-017-0430-1

  7. Gómez, X., Ladd, B., Muñoz, A., and Anaya de la Rosa, R. (2017). Determinación del efecto del biocarbón en movilidad del mercurio en sistema suelo-planta. The Biologist Lima. Vol 15, No. 1.http://revistas.unfv.edu.pe/index.php/rtb/article/view/137

  8. Smebye, A. B., Sparrevik, M., Schmidt, H. P., and Cornelissen, G. (2017). Life-cycle assessment of biochar production systems in tropical rural areas: Comparing flame curtain kilns to other production methods. Biomass and Bioenergy, 101, 35-43. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953417301356

  9. Mohammadi, A., Cowie, A.L., Anh Mai, T.L., Brandão, M., Anaya de la Rosa, R., Kristiansen, P., and Joseph, S. (2017). Climate-change and health effects of using rice husk for biochar-compost: Comparing three pyrolysis systems. Journal of Cleaner Production 162, 260-272. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652617311952

  10. Kamau, S., Barrios, E., Karanja, N.K., Ayuke, F.O. and Lehmann, J. (2017). Spatial variation of soil macrofauna and nutrients in tropical agricultural systems influenced by historical charcoal production in South Nandi, Kenya. Applied Soil Ecology. 119, 286-293. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0929139317303293

  11. Ladd, B., Dumler, S., Loret de Mola, E., Anaya de la Rosa, R., and Borchard, N. (2017). Incremento de rentabilidad en produccion del maiz en Peru: N-fertilizantes y biochar. The Biologist Lima. Vol 15, No. 2. http://revistas.unfv.edu.pe/index.php/rtb/article/view/194

  12. Cornelissen, G., Jubaedah, Nurida, N.L., Hale, S.E., Martinsen, V., Silvani, L., and Mulder, J. (2018). Fading positive effect of biochar on crop yield and soil acidity during five growth seasons in an Indonesian Ultisol. Science of the Total Environment. 634, 561-568. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718311409

  13. Asfaw, E., Nebiyu, A., Bekele, E., Ahmed, M., and Astatkie, T. (2018). Coffee-husk biochar application increased AMF root colonization, P accumulation, N2 fixation, and yield of soybean grown in a tropical Nitisol, southwest Ethiopia. Journal of plant nutrition and soil science, 182, 419-428. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jpln.201800151

  14. Namoi, N., Pelster, D., Rosenstock, T.S., Mwangi, L., Kamau, S., Mutuo, P., and Barrios, E. (2019). Earthworms regulate ability of biochar to mitigate CO2 and N2O emissions from a tropical soil. Applied Soil Ecology, 140, 57-67. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2019.04.001

  15. Kamau, S., Karanja, N.K., Ayuke, F.O. and Lehmann, J. (2019). Short-term influence of biochar and fertilizer-biochar blends on soil nutrients, fauna and maize growth. Biology and Fertility of Soils, 55, 661-673. https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-019-01381-

  16. Melaku, T., Ambaw, G., Nigussie, A., Woldekirstos, A.N., Bekele, E. and Ahmed, M., 2020. Short-term application of biochar increases the amount of fertilizer required to obtain potential yield and reduces marginal agronomic efficiency in high phosphorus-fixing soils. Biochar, pp.1-9. https://link.springer.com/article/10.1007/s42773-020-00059-x

  17. Owsianiak, M., Lindhjem, H., Cornelissen, G., Hale, S.E., Sørmo, E. and Sparrevik, M., (2020). Environmental and economic impacts of biochar production and agricultural use in six developing and middle-income countries.Science of The Total Environment,142455. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720359842

  18. 18. Liu, X., Wang, H., Liu, C., Sun, B., Zheng, J., Bian, R., Drosos, M., Zhang, X., Li, L. and Pan, G., (2020). Biochar increases maize yield by promoting root growth in the rainfed region. Archives of Agronomy and Soil Science, pp.1 -14.  https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03650340.2020.1796981

  19. Liu, C., Sun, B., Zhang, X., Liu, X., Drosos, M., Li, L. and Pan, G., (2020). The Water-Soluble Pool in Biochar Dominates Maize Plant Growth Promotion Under Biochar Amendment. Journal of Plant Growth Regulation, pp.1-11.
    https://link.springer.com/article/10.1007/s00344-020-10203-3