Biokul kan lagre kulstof i millioner af år

22-01-2024
Nyhed

Ny forskningsartikel slår nu endeligt fast, at biokul er en stabil og langtidsholdbar løsning til at lagre kulstof. Det har stor betydning for, hvordan biokul kan anvendes i den grønne omstilling.

Inertinit-komponent fra biokul set i mikroskop

Mikroskopet har fanget et typisk eksempel på den unedbrydelige komponent maceral inertinit, som biokul kan omdannes til ved pyrolyse under de rette forhold. Foto: Sanei et al.: Assessing biochar's permanence: An inertinite benchmark, International Journal of Coal Geology, vol. 281/2024.

Geolog og seniorforsker ved GEUS Henrik Ingermann Petersen har svært ved at skjule sin begejstring, når han fortæller om den nyeste forskningsartikel, som han og forskerkollegaer fra Aarhus Universitet for nylig har udgivet i det ansete tidsskrift International Journal of Coal Geology.

Artiklen er den foreløbige kulmination på det seneste års arbejde, hvor han og professor Hamed Sanei har stået i spidsen for at undersøge biokuls egenskaber. Biokul består af organiske restprodukter (biomasse) fra landbruget og affaldssektoren og fremstilles ved pyrolyse under iltfattige forhold. Normalt ville denne biomasse blive brændt af og bidrage til udledning af drivhusgassen CO2 til atmosfæren. Men ved at omdanne den til biokul, som efterfølgende for eksempel kan pløjes ned i jorden, bliver kulstoffet i stedet bundet, hvorved det ikke længere kan indgå i dannelsen af CO2. Dette gør biokul til en potentielt vigtig brik i at nedbringe den globale udledning af CO2.

Nedbrydningstid identisk med inertinit

Der har dog hersket usikkerhed om, hvor lang tid biokullet vil være stabilt i jorden, og dermed hvor lang tid det vil kunne lagre kulstof. Inden for nogle forskningsområder har man ment, at kulstoffet i biokul kun er omkring 100 til måske 1000 år om at blive nedbrudt og frigivet. Det er ikke stabilt nok til, at biokul kan fungere som kulstoflager.

Det tidsestimat er imidlertid baseret på en modellering, hvor det geologiske perspektiv ikke er indtænkt. Ifølge Henrik Ingermann Petersen vil tidshorisonten blive en anden, hvis man inddrager den geologiske kulstofcyklus og benytter sig af geovidenskabelige analysemetoder og modelleringsværktøjer til at fremskrive nedbrydningstiden – og det er netop, hvad han og kollegaerne har gjort i den nye forskningsartikel.

”Vi har tidligere påvist, at biokul dannelsesmæssigt og kemisk set er identisk med geologisk bevaret inert kulstof, såkaldt inertinit, som generelt betragtes som det mest nedbrydningsresistente organiske materiale i jordskorpen. I vores nye studie har vi vist, hvordan man kan beskrive biokuls forkulningsgrad ved at bruge den veletablerede viden, vi allerede har om inertinits sammensætning og mikroskopiske egenskaber. I det perspektiv er nedbrydningstiden for kulstof i biokul identisk med inertinit,” siger Henrik Ingermann Petersen. 

En langtidsholdbar løsning

Mere præcist viser studiets modelleringer, at det tager omkring 100 millioner år for halvdelen af kulstoffet i biokul at blive nedbrudt – med andre ord er nedbrydningstiden uendelig.

Det ændrer markant billedet af, hvor stabilt biokul er, hvis det er omdannet til inertinit – og dermed kan vurderingen af, hvor anvendeligt materialet er til effektivt at lagre kulstof, komme til revision:  

”Nu ved vi, at lagring af kulstof i biokul er en langtidsholdbar løsning, forudsat at pyrolysen fuldstændig har omdannet biomassen til biokul bestående af inertinit. Vi har vist, at dette kræver en pyrolysetemperatur på 600 grader celsius eller højere. Så nu kan vi begynde at tale mere konkret om, hvor og hvordan vi bedst producerer og bruger biokul som et effektivt værktøj til at nedbringe vores udledning af kulstof,” fortæller Henrik Ingermann Petersen.

Skub i den grønne omstilling

Forskerholdet har desuden benyttet såkaldte refleksionsmålinger til at beregne den reelle forkulningstemperatur af biokul, som er den maksimumtemperatur, fragmenterne af biokul har været udsat for. Den værdi kan afvige fra den produktionstemperatur, som producenten opgivet, og det er ifølge Henrik Ingermann Petersen vigtig viden, der har en stor betydning i forhold til at vurdere, hvor effektiv pyrolyseprocessen er. Derved er de nye forskningsresultater med til at hjælpe producenterne af biokul med at optimere deres pyrolyseproces - og i sidste ende sætte skub i den grønne omstilling.

Biokul-piller i hånd

Fakta om biokul

  • Produktionen af biokul (på engelsk ’biochar’) er en metode til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren. Processen imiterer den geologiske organiske kulstofcyklus.
  • Biokul dannes ved kontrolleret pyrolyse, som er en forbrændingsproces, hvor biomasse opvarmes uden ilt. Det kan være organiske restprodukter som f.eks. halm og gylle. Normalt vil man skille sig af med den type restprodukter ved almindelig afbrænding (ligesom andet restaffald) og dermed bidrage til CO2-udledning. Men ved at lave det om til biokul binder man i stedet kulstoffet i kullet.
  • Ved tilstrækkelig høj pyrolysetemperatur forkuller biomassen hurtigt og transformeres til biokul, som består af den organiske komponent (maceral) inertinit, der har permanent stabilitet, når det begraves i jorden. Dette betyder, at kulstoffet forbliver bundet i biokullet praktisk taget uendeligt.
  • Biokul kan spredes på marker, hvor kulstoffet vil bindes i jorden, så man undgår at sende CO2 ud i atmosfæren. Samtidig kan biokullet være med til at forbedre dårlige jorde, så afgrøderne får bedre betingelser for at gro.
Henrik Ingermann Petersen
Professor
Geoenergi og -lagring
Telefon91333783
Publikationer