Biochar in black and white

Biochar is the new black. Entusiasts see its potential as a  CO sink, drawing carbon dioxide from the atmosphere and storing it for centuries, as a means to revitalize farmland and to green the deserts. This type of coal is said to contribute to soil life thriving and boost harvests. But does it really work, and does it work on all soil types, and is there a downside to the marvels? Is it really that easy to make good biochar, as several forums and YouTube videos claim? And what about health issues: tars, dioxin – is there a risk with biochar? I pick up my own gauntlet and take a closer look at the new black. First I must make some biochar, and then see how it works. I see at least one obvious danger from biochar: that more farmland and nature be ploughed up with the prpose of growing organic material for biochar production. We don’t need more local food production to be displaced by a new industry, and we don’t need to replace more nature with domesticated or manipulated species and loss of biodiversity. Biochar can be produced from that fraction of organic material that shoul be returned to the soil on all accounts, in the form of mulch or compost. For my experiments I am using blackberry brambles. After having cleared several hundred square meters of brambles, I have a great deal of material, and my garden shredder just makes nice, thorny garlands of the brambles, so they don’t really make good wood chip.

Well, back to work.Here is a quite detailed description of my experiments with pyrolysis, because I’d like to share my experiences (i.e. failures), if it can save the rest of you some trouble. 🙂

I built a retort from cans kindly donated by the local pizza place, a couple of angle irons and a length of metal downspout I found lying around the workshop.

In the two first firings, I put the inner can upside down, directly on the bottom of the outer can. This resulted in the ends of the brambles that rested against the bottom, not becoming hot enough to char. I therefore raised the bottom of the inner can with two angle irons in the third firing, put the lid on the inner can, drilled a ring of small holes (1 mm) in the lid to allow the water vapour and gases to escape, and placed the can lid-down. The pyrolysis gases include methane, a potent greenhouse gas which is ignited in the firing, contributing to the pyrolysis instead of being released into the atmosphere.

The inner can is filled with dry brambles – the coming biochar. The space between the inner and outer can is filled with dry firewood: brambles, bark, twigs, wood shavings and sawdust. On top I put a few old stumps of candles, ensuring good ignition. In the third version of the retort, I added a row of 1 mm holes in the outer chamber, just above the top of the inner chamber. I was inspired by the mass oven, imagining that the gases would rise and expand in the secondary chamber above the inner chamber, mix with air and ignite. Not so. The gases escape the inner chamber and ignite right away in the bottom of the retort, where the primary air intake is.

In the first phase of the firing, moisture is driven out of the material – both the firewood and the pyrolysis material. The thick, white smoke smells wet. When the temperature is sufficiently high, all moisture has been driven from the material, the gases produced are burned and no smoke is visible from the chimney, only heatwaves.

The last pictures below show the results of the first three firings. In the first, where only the outermost material was charred, there was not enough room for firewood between the two chambers, with only 4 cm difference in the diameters of the inner and outer chamber. For the second firing I had found an inner can with a slightly smaller diameter, so the difference was 6.5 cms. The results were better, but the brambles were still browninsh and smelled of tar. The third time spelled success, the brambles were crisp, charred all the way through and had no tarry smell. This firing looks promising, but there is still room for improvement in the firing and especially in utilizing all the heat produced – although I did get to warm my hands and front side out there in the frosty weather. 🙂

Biochar sort på hvidt

Biocar er det nye sort. Entusiaster ser potentiale i biochar til at trække CO2  ud af atmosfæren og lagre det i århundreder, genoplive udpint landbrugsjord og gøre ørkenerne grønne. Dette særlige kul siges at have egenskaber der gør at mikrolivet i jorden stortrives og afgrøderne giver markant højere udbytter. Men virker det, og virker det på alle slags jord, og er der ikke en bagside til den medalje? Er det virkelig så nemt at lave god biochar, som det påstås på diverse fora og YouTube videoer? Og hvad med sundheden: tjærestoffer, dioxin – er der en risiko dér? Jeg tager min egen handske op, og ser nærmere på det nye sort. Først må jeg lave noget biochar, så må jeg se hvad det kan. Der er i hvert fald en åbenlys fare ved det: at mere landbrugsjord og natur bliver taget ind til dyrkning af organisk materiale til biocharproduktion. Vi har ikke brug for at erstatte lokal produktion af mad med føde til en ny industri, og vi har heller ikke brug for at udskifte mere natur med domesticerede og manipulerede arter og tab af biodiversitet. Biochar kan fremstilles af en fraktion af det organiske materiale, som alligevel burde returneres til jorden i form af f. eks. jorddække eller kompost. Til mine forsøg bruger jeg brombærranker. Efter at have ryddet flere hundrede kvadratmeter brombærkrat har jeg en hel del materiale, og min kompostkværn laver bare fine tornede guirlander af rankerne, så de virker ikke rigtig til flis.

Nå, men tilbage til arbejdet. Der følger en lidt detaljeret beskrivelse af mine forsøg med pyrolyse, for jeg vil gerne dele mine erfaringer (læs: bøffer) hvis det kan fremme processen for jer andre. 🙂

Jeg har bygget en pyrolyseovn af dåser venligt doneret af det lokale pizzaria, to vinkeljern og en stump nedløbsrør som lå i mine rodekasser.

Ved de to første brændinger stod den inderste dåse på hovedet direkte på bunden af den større dåse. Det resulterede i at de ender af pyrolysematerialet, som stødte mod bunden ikke blev varme nok til at forkulle. I den tredie model er den inderste dåse derfor hævet fra bunden af den yderste dåse ved hjælp af to vinkeljern, har fået låg på så der ikke slipper for meget ilt ind, boret ganske små huller, så vanddamp og gasser kan slippe ud, og stillet med låget nedad. Gasserne består bl. a. af metan, som er en kraftig drivhusgas og derfor slet ikke skal slippes ud i atmosfæren, men tværtimod være yderligere brændsel til pyrolyseprocessen.

Den inderste dåse er fyldt op med stokke af tørre brombærranker – kommende biochar. Melemrummet mellem den inderste og den yderste dåse er fyldt op med blandet brænde: brombærstokke, barkkanter, pindebrænde, høvlspåner og savsmuld. Øverst ligger der nogle få stearinstumper fra udbrændte stearinlys, som sikrer en effektiv optænding. I den tredie udgave af pyrolyseovnen har jeg tilført en række små huller til sekundær lufttilførsel i det yderste kammer, lige over toppen af det indre kammer. Jeg var inspireret af den finske masseovn, og forestillede mig at gasserne kom op i det tomme kammer over lufthullerne, ekspanderede der, blev blandet med luft og brændte bedre. Ved brændingen ser det ikke ud til at være tilfældet. Gasserne kommer ud nederst i den inderste dåse og får tilstrækkelig luft fra de store huller, til primært luftindtag, til at antænde allerede dér.

I starten af brændingen bliver fugtigheden drevet ud af materialet – både brændslet og pyrolysematerialet. Den tykke, hvide røg lugter vådt. Når temperaturen er tilstrækkelig høj er vandet fordampet, røggasserne brænder og der kommer kun stikflammer og varme op af skorstenen, ingen synlig røg.

På de sidste billeder herunder ses resultaterne fra de tre første brændinger. I den første, hvor materialet kun blev forkullet alleryderst, var der for lidt plads til brænde uden om det indre kammer med kun 4 cm. forskel i diameter på inderste og yderste dåse. Til anden brænding fandt jeg en dåse der var lidt mindre i diameter, så der var en forskel på 6,5 cm. Resultatet var bedre, men stokkene havde stadig en brunlig kerne og lugtede af tjære. Tredie gang var lykkens gang, brombærstokkene var helt igennem forkullede og havde ingen tjærelugt. Den portion virker lovende, men der kan stadig optimeres på forbrændingen og ikke mindst udnyttelsen af al den varme der frigives – selv om jeg da fik varmet hænderne og forsiden derude i frostvejret. 🙂

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s