Biooglje ohranja rodovitnost zemlje

Oglarjenje kot obrt se je začelo že v egipčanskih časih, 3600 let pred našim štetjem. V bakreni, bronasti in železni dobi je bilo kuhanje oglja ključna tehnologija za taljenje in predelavo rud, največ oglja na naših tleh pa se je porabilo za taljenje železove rude v 18. stoletju. Lesni katran, ki je nastal pri oglarjenju, so prav tako koristno uporabili pri gradnji ladij za zaščito lesa, ki je prihajal v stik z vodo. 

Staro znanje o kuhanju oglja danes pridobiva nove dimenzije, kajti oglje, znano po tem, da nase veže škodljive snovi, ni uporabno zgolj v medicini in filtrirni tehnologiji za čiščenje voda, zadnje raziskave so pokazale, da je njegova uporabnost veliko širša. K ponovnemu  vzponu oglarjenja je sicer največ pripomogel razvoj kulture peke na žaru, ki je v zadnjih desetih letih postala izjemno priljubljena tudi pri nas.

»Vendar pa moč oglja ni zgolj v spodbujanju zabave in medsebojnega druženja, oglje ima izjemno vlogo predvsem v okviru reševanja okoljskih problemov človeštva – biooglje denimo je zlasti pomembno kot sredstvo za izboljševanje in obnovo tal,« pojasni agronom dr. Rok Mihelič s Katedre za pedologijo in varstvo okolja Biotehniške fakultete v Ljubljani. 
 

Biooglje ni oglje za žar

Biooglje je zelo obetaven proizvod, ki tako v Evropi kot v Ameriki postaja vedno bolj pomembno pri revitalizaciji kmetijskih površin, obnovi prsti oziroma izboljšanju tal, torej ohranjanju rodovitne zemlje. V desetletjih intenzivne kmetijske pridelave smo zemljo mnogokje po svetu močno izčrpali, zato je razvoj ukrepov za obnovo prsti nujen za zagotavljanje varnosti pridelave hrane.

»Z dodajanjem biooglja povečamo sposobnost tal za vezavo hranil, srkanje vode in naselitev mikroorganizmov,« pojasni dr. Mihelič. Prst lahko z ogljem odlično popravimo, vendar ne z vsakim; biooglje se namreč precej razlikuje od običajnega oglja za žar, ki se pridobiva v kopah ali v pečeh, v  katerih temperatura ne preseže 300 ˚C. Proizvodnja biooglja je izključno industrijska, saj so za kuhanje biooglja potrebne mnogo višje temperature, ki jih ni mogoče doseči s tradicionalnim načinom oglarjenja, temveč so za to potrebne specializirane pirolizne peči, ki omogočijo, da se iz oglja sproti odstranijo lesni katrani, obenem pa v oglju nastanejo večji medprostori, da to pridobi lastnosti vezave. 

Biooglje je proizvod, ki nastane v procesu pirolize v območju temperatur med 350 °C in 1000 °C, pri čemer je najbolj ustrezno območje med 450 °C in 600 °C  v atmosferi z nizko vsebnostjo kisika (O2). »Les, ki je osnovni vir za pridobivanje oglja, v tesno zaprtih kotlih zažgemo, počakamo, da se v celoti pregreje, in zapremo dovod kisika, medtem ko pri visoki temperaturi poteka razkroj organske snovi,« nadaljuje Mihelič. V t. i. procesu pirolize se razkrajajo lahko razgradljive organske substance, kot so sladkorji, celuloza, ostajajo pa težje razgradljivi deli. V tem postopku se zmanjšuje delež kisika, povečuje pa delež ogljika in na koncu procesa dobimo oglje, ki vsebuje bistveno večji delež ogljika kot izvorna snov, les.
 

Aktivno in aktivirano oglje

»V tradicionalnih oglarskih kopah dosežejo temperaturo do 350 ˚C – tako pridobljeno oglje vsebuje še precej hlapnih snovi, ki se kondenzirajo kot smole in katrani. V njih so lahko prisotni tudi kancerogeni poliaromatski ogljikovodiki, zato takšno oglje ni uporabno kot sredstvo za obogatitev kmetijskih tal. Da bi odstranili škodljive katrane, moramo povečati temperaturo kurjenja vsaj na 600 do 650 ˚C,« pojasni dr. Mihelič.

Če bi segrevali še naprej, bi pri 900 do 1000 ˚C dobili neke vrste grafit, to je oglje, ki bi vsebovalo skoraj 90 odstotkov ogljika. Takšno oglje za kmetijstvo ni primerno, ker se v njem zmanjša delež aktivnih kemičnih skupin, ki so sposobne vezave drugih elementov, pri temperaturi 600 do 650 ˚C pa dobimo snov, ki ima zelo veliko aktivno površino. 

Poleg biooglja velja omeniti še medicinsko oglje, ki je narejeno tako, da se oglje namoči z magnezijevimi, kalijevimi solmi ali z bazami in ponovno hitro segreje; pri tem pride do ekpanzije (nastanejo mikro eksplozije vodne pare), kar močno poveča njegovo aktivno površino. »Biooglje ima aktivno površino delcev 200 do 300 kvadratnih metrov na gram mase, pri aktiviranem, medicinskem oglju pa se ta površina lahko poveča skoraj za desetkrat,« pojasni dr. Mihelič. 

Uporablja se za odstranjevanje strupov iz telesa in za prečiščevanje snovi v filtrih. Zaradi velikega povečanja aktivne površine se za medicinsko oglje uporablja tudi izraz aktivno oglje. »Včasih se zamenjuje izraz aktivno oglje z izrazom aktivirano biooglje, ki pa je nekaj povsem drugega. Z aktivacijo razumemo obogatitev biooglja z mikroorganizmi in hranili. Biooglje je namreč biološko mrtva in sterilna organska snov, ki zaradi energetske osiromašenosti ni dobra hrana, temveč je predvsem prostor za naselitev mikroorganizmov,« pripomni dr. Mihelič.
 

Začelo se je z arheologijo

Z razvojem kmetijstva so ljudje že v Mezopotamiji in kasneje v starem Rimu hitro ugotovili, da sta pepel in oglje koristna za izboljševanje tal. Zanimanje za biooglje kot sredstvo za izboljševanje tal v sodobnem času pa je razmeroma novo. Spodbudile so ga raziskave arheologov v tropskem pragozdu  Amazonije, kjer so tla pod plitvim humusnim slojem večinoma zelo revna in slabo rodovitna.

»Med raziskovanjem starih naselbin so arheologi odkrili nekaj za to območje zelo nenavadnega – tla v naseljenih predelih so bila globoko rodovitna. »Izkazalo se je, da je pomembna sestavina teh tal prav oglje, in to spoznanje je dalo zagon raziskavam oglja pri izboljševanju prsti po vsem svetu zlasti po letu 2000,« pripomni dr. Mihelič. 

Biooglje samo po sebi ne izboljšuje prsti, temveč s svojo strukturo omogoča prostor za naselitev koristnih mikroorganizmov, ki nato pomagajo rastlinam pri dobavi hranil. Tla v tej obliki delujejo kot spužva, najprej nase vežejo koristne snovi, nato pa jih sproščajo nazaj v okolje. »Če poenostavimo, biooglje deluje kot nekakšna hiša za mikroorganizme, kjer se lahko razvijajo,« pojasni Mihelič.

Rastline se s koreninami oprimejo drobnih delcev oglja, ki jih vmešamo v prst: med rastjo izločajo topne organske snovi, ki so hrana mikroorganizmom, obenem pa oglje posrka nase organsko snov in prepreči njeno razgradnjo. »Tako dodatno odstranimo ogljik iz ozračja in spodbudimo nastanek humusne plasti prsti,« nadaljuje Mihelič.

Z dodajanjem biooglja povečamo sposobnost tal za vezavo hranil, srkanje vode in naselitev mikroorganizmov. Tla z dodajanjem biooglja postanejo bolj rahla, lažje jih je obdelovati, poveča se njihova poroznost, zmanjša se izpiranje snovi iz tal, saj padavinska voda lepše pronica v tla, ki niso zbita, kar je sicer pogosto posledica tlačenja in mehanske obdelave. Obenem biooglje v tleh nase veže ostanke težkih kovin ali pesticidov, jih zadrži v obliki, v kateri se ne sproščajo v okolje; toksične organske snovi razpadejo na CO2 in vodo v talnih delcih, ki so tesno povezani z delci oglja. 
 

Biooglje kot sredstvo za varovanja okolja

Kako pa na zanimanje javnosti za biooglje vpliva aktualno vprašanje ukrepov za blaženje podnebnih sprememb? »Biooglje in ukrepi za zaščito okolja gredo skupaj z roko v roki,« odgovarja dr. Mihelič in dodaja: »Pri pirolizi gre približno 50 odstotkov ogljika v obliki ogljikovega dioksida, monoksida, metana in drugih hlapnih ogljikovodikov v zrak. Ker so ti plini gorljivi, jih lahko zajamemo in vodimo v usmerjen sežig za pogon turbine, kjer lahko proizvajamo elektriko ali pa preprosto uporabljamo energijo za segrevanje vode oz. ogrevanje stavb.« 

Energija, ki prihaja iz pirolizne naprave, ni nujno izgubljena, saj jo je mogoče koristno uporabiti. Biooglje vsebuje 50 odstotkov izvornega ogljika, ki, če ga damo v tla, tam ostane za tisoče let. Tako iz ozračja odvzamemo (sekvestriramo) ogljik, ki ga je rastlina (drevo) s fotosintezo vgradila v les, ter ga shranimo v tla. »To je tisto, kar je v okviru načrta t. i. razogljičenja družbe zanimivo. Tako ubijemo dve muhi na en mah,  najprej ogljik odvzamemo iz ozračja, nato pa z njim še povečamo rodovitnost tal,« pojasni Mihelič.

V slovenski kmetijski praksi biooglja za zdaj še ne uporabljamo, saj še ni  uradno priznano kot sredstvo za izboljševanje prsti. »Najprej bi morali stroka in Ministrstvo za kmetijstvo biooglje vključiti v izračune bilanc toplogrednih izpustov, s čimer bi ga priznali kot način za znižanje ogljičnega odtisa. Potem bi se nenadoma 'splačalo' bio oglje tudi proizvajati,« pripomni dr. Mihelič, saj trenutno to ni rentabilno.  Na evropski ravni so se stvari začele premikati konec leta 2019, in šele z letošnjim letom je biooglje na ravni EU zakonsko priznano kot sredstvo za izboljševanje tal. »V Sloveniji še nismo sprejeli dopolnitev teh izračunov, ki jih sicer pripravljata Gozdarski in Kmetijski Inštitut, za kar imata leto dni časa. Treba je opredeliti tudi mejne vrednosti, določiti, kakšne lastnosti mora imeti biooglje, itd.,« nadaljuje Mihelič.
 

Biooglje kot izvozni artikel

Skoraj 60 odstotkov Slovenije je pokrite z gozdovi, kar jo uvršča med najbolj gozdnate države na svetu. Po izračunih bi letno s proizvodnjo biooglja lahko iz ozračja odvzeli 200 tisoč ton ogljika, kar znese cca milijon ton ogljikovega dioksida, vezanega v biooglju.

V zadnjih petnajstih letih smo v povprečju posekali približno 3 milijone kubičnih metrov lesa na leto: od tega je bilo dve tretjini rednega in tretjina sanitetnega poseka lesa. Iz tega milijona kubikov manjvrednega lesa bi lahko pridelali 200.000 do 250.000 ton biooglja na leto, kar v tržni vrednosti pomeni cca 300 do 400 milijonov evrov, ob tem pa bi iz ozračja odstranili 900.000 ton ogljikovega dioksida (če je vrednost 1 tone CO2 50 evrov, bi vrednost sekvestracije preko biooglja pomenila 45 milijonov evrov letno). 

Certificirano biooglje, ki ga zdaj proizvajajo v Avstriji, prodajajo po 1500 evrov za tono, medtem ko tona manjvrednega lesa stane 50 evrov. »Razkorak med ceno surovine in ceno končnega izdelka predstavlja precejšnjo dodano vrednost,« pripomni Mihelič. Za izdelavo biooglja je namreč primeren tudi poškodovan les, les, ki ga je načel lubadar, ali les, ki je ostal po žledolomu, vetrolomu itd. Dodatni surovinski vir za proizvodnjo biooglja so še slama, luščine, vejevje in sploh vse vrste odpadnega lesa.

Biooglje bi lahko Slovenci izvažali v države, ki imajo malo gozda in veliko njivskih površin, kot so na primer Nemčija, Danska in Nizozemska. Od Leta 2014, ko je žled poškodoval več kot polovico slovenskih gozdov, smo iz sanitetnih razlogov posekali še več lesa kot običajno, in sicer 4 milijone kubičnih metrov letno, kar navedene vrednosti še poveča.
 

Razvoj piroliznih peči

Sodobne peči  za kurjenje biomase so narejene za popoln sežig in čistijo dimne pline tako, da jih pošiljajo nazaj v tok pepela, v katerega se ujamejo škodljivi katrani. Namesto popolnega sežiga lesa do pepela pa v piroliznem postopku izkoristimo samo polovico energije za proizvodnjo toplote in elektrike, drugo polovico pa shranimo v biooglju, s čimer dobimo tri glavne proizvode: toploto, elektriko ter oglje. Piroliznih peči, ki bi omogočale proizvodnjo biooglja, v Sloveniji še nimamo. Gre za zelo drage naprave, ki jih za zdaj sicer lahko kupimo v tujini, vendar bi bilo smiselno, da bi jih izdelovali tudi sami. 

Rok Mihelič: »Želimo si spodbuditi razmišljanje o zasnovi takšnih peči. Kolegi iz Znanstvenoraziskovalnega središča Bistra Ptuj so v sodelovanju s strojnim inženirji že naredili prototipno peč, primerno za slovenske družinske kmetije, zlasti takšne, ki imajo svoj gozd in se ogrevajo na lesno biomaso.«

Pirolizna peč jim omogoča, da  ogrevajo hišo, hlev, mlekarno in druge obrate, hkrati pa lesa ne skurijo do pepela, ampak do oglja, s katerim bi lahko izboljševali  tudi prst na svojih njivah ali ga prodajali kot tržno blago. »Proizvodnja in uporaba biooglja na kmetijah je korak h krožnemu gospodarstvu in k varovanju okolja,« izpostavi Mihelič. Večje naprave bi lahko delovale tudi kot elektrarne in proizvajale elektriko celo za manjša naselja, npr. 500 stanovanjskih hiš. 

V Sloveniji se žal za zdaj še nihče resno ne ukvarja z razvojem piroliznih peči, saj obstoječi sistem krožnega gospodarstva ni naklonjen njihovemu razvoju. »Potrebujemo zakonodajo, ki bo biooglje priznala kot sredstvo za izboljševanje kmetijskih zemljišč, s čimer se bo oblikoval tudi trg zanj, ki ga zdaj nimamo, zato se podjetja za takšno investicijo ne bodo odločila,« pojasni Mihelič.

Pri projektu biooglje morajo namreč sodelovati tako gozdarji, ki imajo tehnično manj kakovosten les, kot lesarji, ki razpolagajo z ostanki (odrezki) od proizvodnje lesenih izdelkov, strojni inženirji, ki znajo narediti primerne peči, v partnerstvu s kemijskimi tehnologi ter seveda končni uporabniki biooglja, kmetje, ki bi proizvodnjo biooglja lahko kombinirali s proizvodnjo organskega gnojila na kmetiji ali v kmečki skupnosti. 
 

Brez smradu v primestnih naseljih

V Sloveniji imamo cca 200.000 hektarov njiv (skupaj z vinogradi in sadovnjaki). »Priporočljivi odmerek za vzdrževanje dobre kakovosti tal je pol tone biooglja na hektar letno, kar pomeni, da bi v Slovenji, če bi se za ta model izboljševanja tal odločili, potrebovali 100.000 ton oglja na leto,« pripomni Mihelič. Biooglje za kmetijstvo pomeni pomembno vrednost, saj ni koristno zgolj za izboljševanje kmetijskih površin, temveč zelo ugodno vpliva tudi na prehrano živali. »Če ga v majhnih odmerkih vmešamo v krmo, izboljša črevesno floro. To prispeva k zmanjšanju drisk, kar je zelo pomembno pri mladih živalih, denimo pujskih in teletih, ki lahko zaradi teh težav tudi poginejo. Nekateri kmetje ga že redno uporabljajo.« 

»Pri tem dosežemo še en pozitiven učinek, saj izločki živali, pomešani z bioogljem, manj smrdijo,« pripomni Mihelič. Ta lastnost biooglja je še posebej dobrodošla v primestnih naseljih, kjer se stanovalci pogosto pritožujejo zaradi smradu, ki nastane, ko kmetje po njivah škropijo gnojevko, ki v velikih količinah nastaja na živinskih farmah. »Če gnojevko pomešamo z bioogljem, dobimo čvrsto organsko gnojilo za izboljševanje tal, ki zaradi dodanega biooglja izrazito manj smrdi, saj ta zmanjša izpuste amoniaka in drugih hlapnih snovi.«

Članek je bil objavljen v reviji Gea

Gea spodbuja dejaven življenjski slog in vseživljenjsko radovednost ter navdušuje z aktualnimi raznolikimi temami o dogajanju okrog nas.

Več o reviji Gea >