Selbst eine kleine Menge Biokohle – ein holzkohleähnliches Material, das durch Verbrennung organischer Stoffe entsteht – zum Mistkompostierungsprozess einer Molkerei reduziert die Methanemissionen um 84 %, wie eine aktuelle Studie von Forschern der UC Merced zeigt.
Die Milchindustrie ist eine der Hauptquellen von Methan in Kalifornien und macht 50 % der Methanemissionen des Staates aus. Die Reduzierung dieser Emissionen ist ein entscheidender Teil der Bemühungen von Bund und Ländern zur Bekämpfung des Klimawandels.
„Dies ist ein wunderbares Beispiel für eine unerschlossene Klimalösung“, sagte Rebecca Ryals, Professorin für Lebens- und Umweltwissenschaften. „Pflanzenkohle reduziert Schadstoffemissionen aus der offenen Verbrennung von Biomasse und Methanemissionen aus verrottender Biomasse.“
Obwohl die Molkerei, an der die Forscher arbeiteten, anaerobe Fermenter verwendete, um die Abfälle ihrer Viehbestände zu behandeln, ist es nicht typisch für Molkereien, diese Technologie zu haben. Die meisten Molkereien sollen bis 2030 Fermenter haben, um die Klimaziele zu erreichen, aber im Moment hat nur ein kleiner Teil sie tatsächlich.
Milchdünger ist eine der größten Quellen für organische Abfälle im Bundesstaat. Landwirte spülen den Abfall aus ihren Scheunen und die Flüssigkeiten fließen in große, unbedeckte Teiche, während die Feststoffe angehäuft werden, erklärte Brendan Harrison, Doktorand im vierten Jahr, der bei Ryals Agrarökologie studiert. Manchmal decken Landwirte die Teiche ab, um Methangase aufzufangen, die in Generatoren eingespeist und zur Stromerzeugung verbrannt werden.
„Angesichts der derzeit verfügbaren Technologien ist es eigentlich eine ziemlich gute Möglichkeit, die Methanemissionen zu reduzieren“, sagte Harrison. „Aber was es auslässt, sind alle Feststoffe, was ein Problem darstellt, weil sie es im Grunde entweder auf angrenzenden Feldern verteilen, nur um es loszuwerden, oder sie in großen Hügeln lagern. Sie können sie sehen, wenn Sie an einer Molkerei vorbeigehen, bedeckt mit weißem Kunststoff, der mit Reifen festgehalten wird. Sie können so viel Wärme aufbauen, dass sie spontan Feuer fangen.
Die Studie befasste sich mit der Kompostierung des Mistes mit Pflanzenkohle, anstatt ihn zu lagern. Biokohle verbessert auch den kompostierten Dünger, so dass er ein besserer Dünger für Landwirte ist, den sie auf anderen Teilen ihres Landes verwenden können, sagte Maschinenbauprofessor Gerardo Diaz.
„Wir haben uns angesehen, wie wir die Emissionen reduzieren können, aber auch, wie wir der Gemeinschaft, insbesondere unterversorgten Gemeinschaften, einen gewissen Nutzen bieten können“, sagte Diaz. „Wir haben die Möglichkeit geprüft, eine mobile Einheit zu entwickeln, die wir zu verschiedenen Standorten mitnehmen können, um dort einen Teil des Materials zu verarbeiten.“
Die Studie schlug vor, dass Kleinbauern den verbesserten Dünger auf ihren eigenen Farmen verwenden könnten, um den Ertrag zu steigern, oder ihn an andere verkaufen könnten, die ihn brauchen.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Diaz arbeitete mit Philip Verwey Dairy sowie Industriepartnern wie Golden State Carbon, LLC zusammen und verwendete lokale Biomasse.
„Es besteht ein dringender Bedarf, etwas mit dieser Biomasse zu tun, da das Verbrennen im Freien ab 2025 verboten ist“, sagte Diaz. Der Prozess der Erzeugung von Pflanzenkohle beinhaltet eine geschlossene Verbrennung.
Die Forscher, darunter Diaz, Ryals und die Professoren Teamrat Ghezzehei, Asmeret Asefaw Berhe, YangQuan Chen und Catherine Keske, betrachteten das Projekt aus verschiedenen Blickwinkeln, darunter Emissionen, eine Lebenszyklusanalyse, die wirtschaftliche Tragfähigkeit solcher Arbeiten und ihre Auswirkungen auf das Projekt Boden.
Pflanzenkohle, die von indigenen Völkern in ihrer eigenen landwirtschaftlichen Praxis verwendet wurde, verbleibt in der Regel viel länger im Boden als andere Arten von Verbindungen, aber diese Lebensdauer hängt davon ab, wie das Bodenökosystem, einschließlich der vielen verschiedenen Mikroben, auf die Pflanzenkohle einwirkt dort leben. Dieses Ökosystem bestimmt, wie lange Kohlenstoff im Boden verbleibt, erklärte Ryals.
Das Endergebnis dieser Studie ist, dass Biokohle Milchbauern und dem Klima zugute kommt, und Diaz sagte, dass weitere Studien verschiedene Arten von Biokohle untersuchen werden, die zusammen mit Milchdung kompostiert werden, um Landwirte zu motivieren, diese Technologie zu übernehmen.
„Das Kompostieren von Festmist ist nicht üblich, aber wenn wir von der Bevorratung zur Kompostierung übergehen, sind wir jetzt von einer Kohlenstoffquelle zu einer Kohlenstoffsenke geworden“, sagte Ryals. „Kompostieren an und für sich ist eine sehr klimafreundliche Praxis. Und Sie können Ihre Wirkung im Grunde verdoppeln, indem Sie diesem Kompost ein wenig Pflanzenkohle hinzufügen.“
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaft und -technologie.
Mehr Informationen:
Brendan P. Harrison et al, Molkereimist-Co-Kompostierung mit Holz-Biokohle spielt eine entscheidende Rolle bei der Erfüllung der globalen Methanziele, Umweltwissenschaft und -technologie (2022). DOI: 10.1021/acs.est.2c03467