Til hovedinnhold

Denne geniale metoden binder CO2 og forbedrer jorda samtidig

Denne geniale metoden binder CO2 og forbedrer jorda samtidig

Publisert 7. september 2017
Dersom 4000 norske gårder og gartnerier lager biokull og blander det i jorda, kan utslippene fra landbrukssektoren halveres. I tillegg gir metoden sterkere og sunnere planter – helt naturlig.
Biokull kan løse flere miljøutfordringer: Fange og lagre CO2, redusere behov for gjødsel og kanskje gi økte avlinger. Det kan også rense jorda for tungmetaller. Foto: Lisbet Jære.
Biokull kan løse flere miljøutfordringer: Fange og lagre CO2, redusere behov for gjødsel og kanskje gi økte avlinger. Det kan også rense jorda for tungmetaller. Foto: Lisbet Jære.

Slik virker biokullanlegget:

Det organiske materialet mates inn i den ene enden av anlegget og drives gjennom en renne i bunnen av ovnen via en åpen skrue. Ovnen er sylindrisk, og det slippes inn litt luft høyere oppi ovnen så gasser som dannes ved oppvarmingen forbrennes og holder oven varm. I andre enden skrus kullet ut av ovnen og kjøles ned med vann så det ikke forbrenner videre til aske.

Temperaturen inni ovnen ligger mellom 500 og 700 grader. Den er laves nede ved kullet og høyest høyere opp der gassene forbrennes. Temperaturen kontrolleres på flere steder inni ovnen, og reguleres ved hjelp av et styringsprogram som varierer matingshastighet, injisering av luft (øker temperaturen) og innsprøyting av vann (senker temperaturen) fra flere rekker av dyser i ulike høyder.

Det tar cirka 20 minutter fra en mater inn organisk materiale til det kommer ut biokull på den andre siden. Anlegget produserer omtrent 60 kg tørt biokull i timen, det vil si rundt 240 liter.

Kostanden på dette spesialtegnede anlegget, levert fra Australia, er ca. 700 000 kroner. Det står i en container og kan flyttes og settes hvor som helst fordi containeren fungerer som gulv, tak og vegger. Det kan også settes på en trailer og fraktes.

Joner tror biokullet kan selges for minst 10 kroner per kilo om en for eksempel selger det til miljøbevisste hagebrukere. Om det selges til kommersielle aktører som vil bruke det i stedet for torv i jord i store kvantum, regner han med prisen blir lavere.
Han forklarer at lønnsomheten kommer an på kostnaden av råvarene som benyttes. På Skjærgaarden gartneri er råvarene nesten gratis; gammel, halvt nedbrutt flis. De vurderer også å bruke halm blandet med hestemøkk.

Anlegget produserer mye varme. Målet på Skjærgaarden er å klare å bruke overskuddsvarmen til å varme opp veksthusene vinter og vår.

 

Blant drivhusene på Skjærgaarden Gartneri i Åsgårdstrand står det en nyhet; Norges første biokullanlegg. Biokull er det samme som trekull – eller grillkull, men kan lages av forskjellig type organisk materiale og ikke bare tre.  Gartneriet er det første demonstrasjonsanlegget for biokull i Norge og er installert i samarbeid med forskningsprosjektet CAPTURE+.

– Vår motivasjon for å begynne å produsere biokull er jordforbedring, vi ønsker sterkere og sunnere planter, og få ned bruken av syntetisk plantevern og kunstgjødsel. At biokull også binder CO2 er selvfølgelig en fordel, sier Kristin Stenersen, som driver Skjærgaarden Gartneri sammen med mannen Bjørge Madsen.

– Her kan folk komme for å se hvordan det fungerer i praksis, sier Maria Kollberg Thomassen, seniorforsker i SINTEF og prosjektleder for tverrfaglige CAPTURE+.

I midten av juni fikk de besøk av et 70-talls deltakere fra både offentlig sektor og privat næringsliv, forskere og representanter fra landbruket, i forbindelse med åpningen av det nye anlegget for produksjon av biokull.

Brenner bokstavelig talt for biokull: SINTEF-forskerne Maria Kollberg Thomassen og Markus Steen på Skjærgaarden Gartneri. Foto: Lisbet Jære.

For «vanlige» bønder

Biokullteknologi er foreløpig lite kjent her til lands, men teknologien gjør det mulig å fange CO2 fra atmosfæren og lagre karbon i jorda. Samtidig har den en gunstig gevinst for landbruket fordi den gjør jorda mer næringsrik og motvirker tørke.

SINTEF-forskeren tar opp en neve med biokull som kommer ut fra anlegget som skal klare å omdanne rundt 300 kg biomasse til biokull i timen. Dette anlegget er for småskalaproduksjon og noe vanlige bønder kan bruke.

– Prosjektet er grensesprengende fordi vi på den ene siden ser på hvordan biokull-teknologien kan forbedres gjennom bio- og nanoteknologi. Samtidig ser vi på de økonomiske, sosiale og politiske sidene ved bruk av en ny teknologi, fortsetter Kollberg Thomassen.

I nabolandet vårt er biokull tatt i bruk i større utstrekning. Kollberg Thomassen har nettopp vært hos Stockholm Vatten som bruker hageavfall for å produsere biokull til beplanting av trær og planter i Stockholm by. Fordi plantene trenger mindre stell, og det også er et bra tiltak for å håndtere overvann ved mye nedbør, er det lønnsomt.

Halvere utslipp fra landbrukssektoren

– Dersom 4000 norske gårder lager biokull og blander det i jorda, kan utslippene fra landbrukssektoren halveres, sier jordforsker Erik Joner fra Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO). NIBIO er en av partnerne i CAPTURE+, og er de som har forsket lengst på biokull i Norge.

I 2010 ble det publisert en forskningsartikkel i Nature som beregnet at 12 prosent av de menneskeskapte CO2-utslippene kan fanges i biokull hvert år uten konflikter med andre formål biomasse kan brukes til.

Joner forteller at biokull bindes som stabilt karbon i jord og vil ikke gå tilbake til atmosfæren. Forkullingen endrer molekylstrukturen i materialet slik at bakterier og sopp ikke klarer å bryte det ned. Når det blandes i jorda utgjør det omtrent en halv prosent av innholdet i jorda.

I Amazonas har de funnet trekull, eller biokull laget av planterester i jorda som er mellom 1000 og 1500 år gamle. Jordsmonnet her er fortsatt den dag i dag mye mer fruktbart enn det som ikke har fått slik tilførsel av karbon.

Jordas sorte gull

Joner sammenligner biokull med humus, som han kaller «jordas sorte gull». Det er humus som gjør jorda levende og næringsrik, og uten den kunne ikke planter og trær vokse. Men humus kan ikke lages.
– Akkurat som humus, har biokull den egenskapen at det kan holde på, og gi fra seg, næringsstoffer til planter. Det har en mørk farge, som gjør at sollyset raskt varmer opp jorda om våren. Det er porøst, og det har en god evne til å holde på vann og dermed motvirke tørke.

Fra halm til hestemøkk

NIBIO har anslått at de første to millionene tonn CO2 som kan bindes årlig i biokull i Norge kan komme fra lett tilgjengelig skog- og landbruksavfall.

Fakta om prosjektet:

Capture+ ser på hvordan biokull kan bli et viktig klimatiltak i Norge. Prosjektet undersøker også hvordan incentivordninger for landbruket bør være for at bøndene skal begynne å produsere biokull. Et demonstrasjonsanlegg for biokull står klart på Skjærgaarden gartneri i Åsgårdstrand. Prosjektet avsluttes høsten 2017.

Prosessen for å lage biokull kalles pyrolyse, biomasse varmes opp til 500, 700 grader under begrenset tilførsel av oksygen. Halvparten blir til biokull, mens resten blir til olje, gass og varme. Biokull inneholder dobbelt så mye karbon som annet organisk materiale.
Gjennom bruk av bioteknologi og nanoteknologi ser forskerne i Capture+ på hvordan biomasse kan utnyttes best mulig, og gjøre pyrolyseprosessen mest mulig effektiv.
Ideen til Capture+ ble utviklet gjennom Forskningsrådets idélab i 2014 av en tverrfaglig gruppe forskere fra SINTEF, Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), Norsk senter for bygdeforskning, DNV GL og Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO). I en idelab skal deltakerne finne radikale nye løsninger på eksisterende og fremtidige samfunnsutfordringer.

– Norge gror igjen, det er mye skogsavfall som ligger og råtner. Det er en tilvekst på 25 millioner kubikkmeter i norske skoger, mens det tas ut ca 12 millioner kubikkmeter. Skogen har godt av å tynnes for opprettholde tilvekst og god skoghelse, sier Joner.

En fordel med produksjon av biokull er at alle former for organisk materiale, alt fra halm til hestemøkk, kan stappes inn i et biokullanlegg, og vil derfor ikke konkurrere ut biomasse som for eksempel brukes til biobasert flybensin som trenger høyere råvarekvalitet.

Biokull lages ved å varme opp biomassen til 500-700 grader under begrenset tilførsel av oksygen (se fakta).

Renser jorda for tungmetaller

Professor Stephen Joseph fra University of New South Wales har forsket på biokull i mange år, og har kommet til Skjærgården for å demonstrere hvordan anlegget fungerer. Han har sett hvordan biokull brukes til alt fra å rense jorda for tungmetaller, til gode resultater fra et forsøk i Australia hvor det er blitt tilsatt kufor, og hvordan Kina nå har begynt å satse på biokull som de blandet i kunstgjødsel.

På Skjærgaarden Gartneri er planen i utgangspunkt å blande biokull i komposten for å gi næring til planter og vekster. Stenersen mener biokull er et godt middel for å tilbakeføre jorda næring på en mer naturlig og skånsom måte slik det ble gjort før kunstgjødselet slo seg opp.

– Vi er i startfasen, det tar tid å finne ut av dette, men mulighetene er store. Stephen Joseph har inspirert oss til et forsøk der vi blander biokull med restavfall fra steinbrudd av larvikitt som inneholder mye silisium, for å bruke det som tillegg eller erstatning til kunstgjødsel, sier Stenersen.

Andre positive egenskaper ved tilførsel av biokull er at jorda kan få høyere PH-verdi. I dag tilfører norske bønder kalk for å øke PH-verdien.

Trenger sertifiseringsordning

Markus Steen er forsker ved SINTEF og ser på hvilke type politiske virkemidler som trengs dersom biokull skal kunne være et klimatiltak i norsk landbruk. . Han har også sett på typiske barrierer som kan oppstå ved innføring av ny teknologi.

– Dersom biokull skal inn i det nasjonale klimaregnskapet må det en sertifiseringsordning til som gjør at man er sikker på at karbonet forblir i jorda. Det er helt essensielt dersom det skal innføres en karbonkompensasjon der bønder betales for å pløye biokull ned i jorda.

Men i virkemiddelsammenheng er biokullteknologien noe annet en fangst og lagring av karbon.
Steen mener biokullteknologien ikke er tjent med at den kun frontes som et klimatiltak:

– Biokull kalles et kinderegg på grunn av alle mulighetene. Det er mulig å løse flere miljøutfordringer, redusere behov for gjødsel og kanskje få økte avlinger. Det er nok nettopp disse positive aspektene snarere enn klimaeffektene som nok vil gjøre biokull interessant for bønder.

Forsøk både i landbruk og avfallsbransjen

I oppstartsfasen mener Steen det er viktig at det stimuleres til utprøving av anlegg i forskjellig skala rundt om i landet. Det bør være nærhet til brukere slik at det blir interaksjon og fortrolighet til produktet. Kunnskapsnivået om biokull er foreløpig lavt, så det er stort behov for informasjon.

– Det offentlige har en viktig rolle, de kan gå i front og skape nisjemarked. Et godt eksempel er det interkommunale avfallsselskapet IVAR i Stavanger og Sandnes som skal investere i et biokullanlegg. Restvarmen vil de bruke til oppvarming av offentlige bygg, sier Steen.

Jon Randby, som jobber med landbruk hos Fylkesmannen i Vestfold, har fulgt utviklingen med demonstrasjonsanlegget på Skjærgaarden. Han er enig med Steen at det nå bør stimuleres til utprøving.

– Biokull kan gi store muligheter for bønder, og i dag er det mye større vilje i landbruket til å prøve ut nye tiltak enn for ti år siden. Derfor trengs det utstrakt forsøksvirksomhet som viser at det fungerer. Vi ser at jorda blir mer og mer næringsfattig, så her trengs det tiltak. Ikke minst trenger vi klimatiltak, sier Randby.

Elkem satser også på biokullanlegg

Elkem, en av verdens største produsenter av silisium og ferrosilisium, skal bruke mer biokull i produksjonen i Norge. De skal gjøre dette gjennom å øke andelen biokull i blandingen av reduksjonsmaterialer som brukes i produksjonen av silisium og ferrosilisium til 20 prosent innen 2021, og til 40 prosent innen 2030. Dette tilsvarer utslippsreduksjoner på 450.000 tonn CO2 i Norge. Utslippsreduksjonene oppnås ved å erstatte fossilt kull.

– Vi har akkurat startet det fireårige forskningsprosjektet PyrOpt med støtte fra Forskningsrådet, hvor målet er å optimalisere pyrolyseprosessen for å lage et biokull som er tilpasset Elkems beho, sier Geir Johan Andersen, prosjektleder i PyrOpt ved Elkem.

Samtidig er det et mål å utnytte alle biprodukter fra pyrolysen som bioolje eller som energi i form av damp. Det kan også være fraksjoner av biokullet som egner seg bedre til andre formål enn som reduksjonsmiddel.

– Vi ser muligheter for samarbeid med å lage et slikt biokullanlegg, og derfor er det nyttig å møte andre og være med på den type demonstrasjoner som Skjærgården har, legger han til.