Історія виникнення біочару

Біочар – новина, яка була відома  землеробам з давніх давен.

       Коли населення планети перейшло з до осілого способу життя та вирощування харчових рослин , вони помітили, що на землі , яку вони одробляли на місцях після багаття та лісових пожеж, рослини були сильнішими та давали більші врожаї. Натомість, кількість бур’янів та хворобливих рослин помітно зменшувалась. Таким чином з’явилося, так зване  підсічне або вогневе землеробство.

    У 1541 році Франциско де Орелья́на із загоном конкістадорів,  з району теперішнього Перу , вирушили у подорож  руслом Амазонки. Пройшовши понад 5 тисяч кілометрів, з численними зупинками вони спостерігали і відкривали нову для них країну.  Нажаль значна частина екіпажу експедиції загинула у тому числі і від тропічних хвороб. Франциско де Орелья́на, якому пощастило вижити у цій складній подорожі, повернувся до Іспанії.

     У своїх щоденниках він описував, бачену ними країну з великими містами , дорогами , прокладеними через тропічні ліси. Великими ринками, наповненими як різноманітними харчовими продуктами, так і іншими виробами, у тому числі і із золота. Франциско де Орелья́на дав цій країні назву El Dorado (Ельдорадо) –Золота країна..

     Майже через сторіччя відбулася наступна експедиція іспанців до берегів Амазонки. Однак, на жаль, чарівної країни Ельдорадо вона не знайшла. Натомість , вони побачили нечисленні племена американських індіанців, що займалися полюванням і рибальством, та хащі джунглів обабіч річки. Подальші пошуки «Золотої» країни не досягли успіху і  країна «Ельдорадо»  так і залишилася у наступних поколіннях визначенням чогось казково недосяжного.

    Однак, історія про Ельдорадо отримала своє продовження наприкінці 20 століття. Виявилося що вона існувала. Така, як її описував у своїх щоденниках Орелья́на.

    Сучасний науковий прогрес дозволив задовольнити цікавість ґрунтознавців, а саме і Віма Сомброєка , науковця з  тодішньої Голландії, а зараз Нідерландів. Вони помітили ділянки землі  в Перу з надзвичайною родючістю грунтів. Індіанці дали їм назву Terra Preta, що в перекладі з іспанської Чорна Земля. Слід зазначити, що земля у руслі Амазонки, відрізняються, подібно усім тропічним грунтам слабкою родючістю через значний вміст оксидів алюмінію, заліза  та інших металів ( оксізолові грунти ).

       Натомість землі Terra Preta відзначалися надзвичайною родючістю і мали глибокий чорний колір. На цих ділянках збирали і збирають великі врожаї без додавання будь-яких добрив. Рівень родючості цих грунтів настільки високий, що місцеві фермери розгорнули продаж цієї землі для квіткових господарств, що займаються вирощуванням хатніх квіткових рослин.

     Вім Сомброек, який досліджував ґрунти Перу , з’ясував , посилаючись на місцевих фермерів, що  верхній шар цієї землі ( близько 20 см) має дивовижну здатність відновлюватись продовж 20 років повністю без будь-якого додаткового втручання. Сомброєк Надалі підтвердив цей факт особисто і визначив швидкість відновлення грунту ( на подібних ділянках ), яка дорівнює 1 см на рік.

     Надзвичайно дивним здається, що червона або жовта земля , яка знаходиться всього за кілька десятків метрів від Terra Preta майже практично безплідна.

     Проведений хімічний аналіз обох зразків зазначених грунтів показав, що  за хімічним складом вони виявилися однаковими.

    Геологічні дослідження продемонстрували також їхнє однакове геологічне походження. Відмінність складу полягала у присутності  у родючих грунтах значної  кількості деревного вугілля у межах , від 10% до 30%. Вірогідно чорні ґрунти мали антропогенне походження. За радіо-вуглецевим аналізом вік деревного вугілля міг бути понад 2000 років.

     Розкопки, проведені на цих ділянках,  виявили присутність предметів господарської діяльності людини – залишків глиняного посуду, тощо. Виникло питання, чи це були стоянки давніх індіанців, чи значні поселення людей (площа цих ділянок сягала сотен гектарів) . Тобто можливо існування давньої цивілізації!

   Таких ділянок Terra Preta виявилося у руслі Амазонки понад 20 і Багато менших  ділянок розмірами сучасної Франції.

   За оцінками фахівців населення цих територій сягало 3 мільйонів осіб. Там виявлено розвинену цивілізацію із складною соціальною структурою. Це підтверджувалось етнографічною експедицією, яка виявила звичаї та традиції індіанських племен Амазонки , які притаманні великим цивілізаціям.

     У такому разі куди  ж поділася ця цивілізація?

     Припускають, що, експедиція Франциско де Ореллана принесла  індіанцям Амазонки захворювання, до яких у індіанців не було імунітету, і невдовзі індіанці загинули від масової епідемії. Потім ця територія була поглинута джунглями. Тому вже за 100 років після Ореллана європейці нічого не виявили.

    Як зазначалося раніше ці латки Terra Preta з ознаками цивілізації проіснували понад 4000 років і мабуть годували своє населення завдячуючи  своїй родючості.

    Однак інтерес до Terra Preta у всьому світі все більше зростає. Найзагальніше питання – чому ця земля залишається родючою і через 4000 років потому без додаткового живлення?

     Зараз стало відомо, що населення поселень вносили звичайне деревне вугілля . яке отримали при спалюванні дерев, що росли поблизу .

    Цей спосіб значно відрізняється від сучасної підсічно-вогневої системи землеробства, яку використовують у сільському господарстві:

    На ділянці випалюють ліс, потім ця ділянка експлуатується певний час, після чого її заорюють. Такий підхід не є дуже ефективним, але застосування хімічних добрив є ще менш дієвим на тропічних грунтах.

    Однак відомо, що деревне вугілля є  хімічно інертною субстанцією. Чому ж він дає такий дивний ефект – зробити грунт родючим на тисячоліття, та ще й без усіляких добрив?

     Почнемо з отримання деревного вугілля. Його,  натепер,  отримують шляхом холодного ( повільного ) згоряння деревини при обмеженому доступі кисню. Таке вугілля має наступні властивості:

1. Хімічно інертна субстанція може пролежати у землі тисячоліття, практично не змінюючись.
2. Така субстанція має високу адсорбційну здатність, тобто може увібрати в себе надлишок, наприклад, оксидів металів, яких дуже багато в тропічних грунтах, що значно пригнічують ріст та розвиток кореневої системи рослин.
3. Таке вугілля має велику пористість і внаслідок цього величезною загальною площею поверхні, якщо вважати і поверхню пор.

Однак  найголовніше, чого не знали і не враховували ґрунтознавці -, що при згорянні деревини таким способом, при температурах 400-500 градусів, смоли , які присутні в деревині не згоряють, а покривають тонким шаром поверхню деревини у тому числі і  пори вугілля і тверднуть

    Таке вугілля  (холодного спалу) є виробничим браком. Якщо звернутися до фахівців по виробництву деревного вугілля, то вони підскажуть потрібний температурний режим , який потрібний для отримання якісного пористого  деревного вугілля.  

  Так склалося в моєму житті що я був присутній 22-23 квітня 2010 р. у Києві (“Український Дім”) на 2-м Українському біопаливний форум, який об’єднав міжнародну дводенну конференцію, тематичну виставку та семінари за новими можливостями для компаній у бізнесі з твердого біопалива. Там я познайомився з Юдкевичем Юрієм Давидовичем ,світовим фахівцем в галузі термічної обробки органічних біополімерів. В процесі роботі зним я почув слідуючу тезу : “Ринок деревного вугілля має чітке опис , обсяги,статистику,прогнози розвитку,тренди. Ринок біочару тільки зароджується і він не має границь ,він значно буде більший чин ринок деревного вугілля.”. В той час мене заінтересувала співпраця по деревному вугіллю з деревної тирси  з полімеризованих брикетів які я навчився виготовляти. Це було дуже перспективно так як виробництво деревного вугілля стримувало розвиток виробництва сирцю полікремнію який виготовляється з кварцового піску який в Україні мае світові поклади. Потім з полікремнію на потужностях НПО Монокристал виробляють кремнієві пластини які використовувались для виробництва підложок мікросхем та чіпів  та виробництва сонячних панелей.Слова Юдкевича Ю.Д врізались в память і я начав збирати інформацію про біочар та технологію виробництва.

  В 2021 році я познайомився з з українським вченим з Державної наукової установи «УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ПРОГНОЗУВАННЯ ТА ВИПРОБУВАННЯ ТЕХНІКИ І ТЕХНОЛОГІЙ ДЛЯ СІЛЬСЬКОГОСПО­ДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА ІМЕНІ ЛЕОНІДА ПОГОРІЛОГО» професором Таргоней Василем Сергійовичем. Так началась наша співпраця в напрямку впровадження активованих вуглецевих нано-продуктів виготовлених з органічних полімерів в аграрному секторі. Ми з ним розробили гіпотезу яка стосується всплеску врожайності землі Terra Preta. В ті часи не було механізації , люди почали будувати міста ,піднялась концентрація мешканців  і виріс попит на їжу. Мешканці міст  почали випалювати навколишні ліси щоб вирощувати продукти харчування. Лісовий масив біля міст мав три агрегатних стана : 

1. Ліс росте ,дерева відмирають,на поверхні грунту звичайне компостування лісове.
2. Випалювання лісу  це криволінійна крива лісового пожару .
3. Ліс згорів. На поверхні грунту багато деревної золи,вугільного недопалу та невелика частина деревного вугілля

 Але в тропічному кліматі часто бувають тропічні зливи які в 10 раз більші чим в Україні. Тропічна злива заливала полоску лісового пожару і велика маса води заливала розкалені стволи дерев які горіли і тушили лісове багаття.Якщо подивитися на дану подію з точки зору хімії та фізики то ми знайдемо важливий момент а саме хімічну реакцію активації раскаленного деревного вугілля. Фактично створювалися полоски на поверхні грунту з активованого деревного вугілля. Після багаторазових дослідів ми стверджуємо що активоване деревне вугілля яке некваліфіковані люди називають лексичним терміном “біочар”підвищує швидкість розвитку мікробіологічних структур в 3 рази а це 300 % . Активовані вуглецеві нано-продукти отримані з органічних полімерів стали каталізатором біоценозних процесів для всплеску врожайності землі Terra Preta. Степові пожежі трав’янистих рослин стали основою зародження чернозему.

 Подальше вивчення впливу розробленого БМ нанобіочар Gren на мікробіологічні колонії де ми побачили 20 кратний всплеск росту мікрорганізмів дозволило розробити слідуючу гіпотезу впливу активованих вуглецевих структур виготовленних з ксилемних частин органічних біополімерів. Фактично активований вуглець це тісні коморки-квартири в багатоквартирному будинку для мікроорганізмів.Тіснота  накладає на колонії мікроорганізмів обмеження яке викликає активні процеси  іммобілізації яке виражається в різкому збільшенні темпу росту мікроорганізмів. Фактично активовані вуглецеві структури з ксилемних тканин рослини виступили підложкою для розвитку колоній мікроорганізмів. 

  Публікації про “biochar” у світі зашкалюють. Захоплення, запевнення у незвичайних результатах його застосування сиплються як із рогу достатку. Я зберігаю переконання, що за правильних доз і для певних с.г. рослин його застосування корисне. Але той бум, який влаштований у пресі (переважно англомовної), мене насторожує. До справи, що обіцяє дивіденди, підключилося безліч дилетантів, які бажають урвати свій шматок пирога. Що таке biochar? Це лише дрібне вугілля з рослинної сировини. Це цілком може бути відсів звичайного деревного вугілля, а, через його відсутність, можуть бути перевуглені будь-які рослинні залишки, чим і займаються деякі виробники “біовугілля”. Не будучи фахівцями, вони гордо розповідають про технологію, яка представляє собою різноманітні бочки та ящики. Парогази викидаються у навколишнє середовище, отруюючи навколо більше, ніж користі від вугілля. Добра справа перетворилася на змагання примітивних технологій рівня 18-19 століття.

Я не хотів би, щоб у Україні пішли цим шляхом, що тягне галузь назад від досягнутого рівня. Переробляти в бочці, як це часто роблять у США та Канаді, гілки зі свого саду, порожнє заняття. У будь-якого вуглепалу досить дрібних відходів, придатних для використання в сільському господарстві і не треба озиратися на “передовий” Захід. Там теж вистачає шарлатанів і просто малограмотних “винахідників”. А мода підштовхує їх на публікації власних конструкцій, які викликають жах у фахівців.

 Зверніть увагу  на таблиці 01, від яких чинників змінюється відносний приріст мікроорганізмів, %. Головний вплив це активація вуглецевих структур які отримані з ксилемних тканин рослин.

 Табл 01

Лексична проблема термообробленої деревини
Активація							Активація реж 1	Активація реж 2	Активація реж 3
Температура термообробки,С	300	400	500	600	700	800	800	800	800
Вміст вуглецю, %	40	50	60	70	80	90	90	90	90
Вміст летючих речовин, %	20	30	40	50	60	70	70	70	70
Питома площа активної поверхні пор, м.кв/г	50	100	150	250	300	350	600	700	800
Відносний приріст мікроорганізмів, %	5	8	12	15	30	45	100	200	300
Лексична назва 1	Торефікована біомасса 20%	Торефікована біомасса 30%	Торефікована бімасса 40%	Торефікована біомасса 50%	Торефікована біомасса 60%	Торефікована біомасса 70%
Лексична назва 2				Вугільний недопал	Неякісне деревне вугілля	Якісне деревне вугіля
Лексична назва 3							Неякісне активоване деревне вугіля	Активоване деревне вугіля	Якісне активоване деревне вугіля
Лексична назва 4	біочар він різний

  Вчені США розглядають нову модель очищення атмосфери від CO2. Нове дослідження передбачає використання біоенергетичної системи біовугілля, тобто деревного вугілля, отриманого при обвуглюванні рослинних решток. Після того як рослинні залишки перетворюються на ізолюючий вуглець деревне вугілля, його можна помістити в ґрунт як заміну мінеральних добрив і підвищити врожайність культур. Хоча цей спосіб не був у списку основних у боротьбі з вуглецем досі, нова модель показує, що з’явилися варіанти, що дозволяють досягти економічно ефективного видалення вуглецю діоксиду швидше, ніж це було можливо раніше.

 

Читайте нас у Telegram