Biokol är framtidens multiverktyg för miljö och klimat:

Det nya svarta guldet

Du kanske inte tänker på det när du fyller grillen med kol, men de svarta bitarna är ett fantastiskt material. Bortsett från att göra ­flintasteken genomstekt så är
det ett ­material med ­potential att förbättra ­skördar, hålla vatten rent, göra kor friskare, förbättra din matsmältning, isolera hus och mycket annat.
Dessutom kan det hejda klimatförändringarna. Uppmärksam­heten kring biokol – egentligen samma sak som vanligt träkol – ökar nu över hela världen.

Kolmilor var ett klassiskt sätt att framställa träkol på. Det bygger på pyrolys, alltså att träet får brinna med mycket begränsad syretillförsel. Bild: IBL

Kolmilor var ett klassiskt sätt att framställa träkol på. Det bygger på pyrolys, alltså att träet får brinna med mycket begränsad syretillförsel. Bild: IBL

Under 1960-talet upptäcktes lämningar efter stora städer vid bland annat floderna Rio Negro och Madeira i Sydamerika. Det var mitt inne i regnskogen och hur dessa städer med hundratusentals invånare hade försörjts med livsmedel var en gåta. Det tunna och näringsfattiga jordlager som fanns i regnskogen kan knappast ha räckt till för så storskaliga odlingar som krävts. Regnskogen är helt enkelt ett uselt ställe att bedriva ­jordbruk på.
Antropologer och andra forskare grep sig an problemet och började titta närmare på de gamla städerna och omgivningarna. Det var då de upptäckte ”terra preta”, den svarta jorden i Sydamerikas regnskogar.
Jorden var uppenbarligen inte naturlig utan hade framställts med hjälp av människor. Forskare undersökte den mikroskopiskt, kemiskt och ­fysiskt för att avslöja vad den bestod av och hur den ­uppkommit.
De hittade allt möjligt; gammal keramik, kycklingben, kol, aska, mänsklig avföring, fiskben och en mängd annat organiskt material bildade ett betydligt tjockare humuslager än vad regnskogen själv kunde producera. Indianerna som levde i de stora städerna tycks ha haft sedvänjan att strö allt möjligt avfall på åkrarna, vilket gjorde att det växte så det knakade på den svarta jorden. Man förstod också att en viktig ingrediens i terra preta var kol.
Kolet i sig var dock inget gödningsämne, men det var en utmärkt bärare av olika näringsämnen och en perfekt livsmiljö för diverse mikroorganismer.
Forskare har räknat ut att en hektar terra preta-jord kunde försörja 15-20 personer, men bara om näring tillfördes kontinuerligt. Indianerna hade ingen tamboskap som kunde förse åkrarna med gödsel, utan det var människor som stod för det.

Biokol
Att gödsla med mänsklig avföring innebär dock en fara för att sjukdomar och parasiter sprids. Men risken tycks ha minskats i och med att gödslet blandades upp med annat avfall som kol, keramik och benrester. Genom att invånarna regelbundet strödde sådant över kloakerna och dassen minskade inte bara stanken utan också sjukdomsspridningen. Dessutom hjälpte kolet till att hålla närings­ämnen på plats när de tunga tropiska regnen föll som ­riskerade att skölja ut allt i floderna.
Det är inte säkert att människorna i regnskogens storstäder visste hur deras avfall påverkade jorden och skördarna. Kanske var det hela ett lyckokast och inte någon medveten strategi för att försörja en stor befolkning. Tvärtom kan befolkningen ha växt på grund av de goda skördarna. Men hur det än var, så tycks det ha fungerat mycket bra.
Hemligheten med terra preta låg inte bara i att man använde kol på åkrarna, utan också i ett system där man återvann näringsämnen i ett kretslopp i naturen. Bara genom att återvinna allt biologiskt avfall kunde man få tillräckligt bördig mark i de annars näringsfattiga jordarna.
Upptäckten av terra preta är ett exempel där arkeologer och antropologer snubblade över uråldrig teknik som kan få stor betydelse när det gäller att lösa de stora miljöproblemen vi brottas med i modern tid. Det finns forskningsresultat som pekar på att dagens jordbruk producerar upp till fyra gånger sämre skördar än vad indianerna i Sydamerika gjorde på sina terra preta-jordar.
Kolet de använde kom framför allt från ofullständigt förbränt trä och till viss del från benrester från djur. I princip är det samma sak som det träkol man använder i grillen, men när det används i ­odlingssammanhang kallas det för biokol.
Biokolet är ett extremt poröst material med mycket stor sammanlagd yta tack vare alla håligheter. Det kan hålla fast fem gånger sin egen vikt av vatten vilket gör det till en utmärkt reglerare av fuktighet i marken. Biokol kan också binda till sig positiva joner som ammoniak och ammonium och göra dessa ämnen tillgängliga för mikroorganismer som behöver dem. Den håliga strukturen utgör ­sedan en perfekt livsmiljö för mikroorganismerna som omvandlar näringen i jorden så den blir ­lättillgänglig för växter. Idag används stora mängder konstgödsel i jordbruket, inte minst i Sverige. Men långt ifrån all den näring som finns i konstgödslet kommer växterna till nytta, utan mycket läcker ut i vattendrag och i luften. Följden är övergödning av sjöar, algblomning till havs och andra mindre önskvärda effekter. Här kan biokolets förmåga att knyta till sig näringsämnen och förhindra dem från att sköljas bort ur jorden komma till nytta.

Algblomning beror till stor del på övergödning av jordar. Med hjälp av biokol är det lättare att hålla ner mängden gödnings­ämnen genom att de bättre hålls på plats och gör dem ­effektivare. Bild: SPL

Algblomning beror till stor del på övergödning av jordar. Med hjälp av biokol är det lättare att hålla ner mängden gödnings­ämnen genom att de bättre hålls på plats och gör dem ­effektivare. Bild: SPL

Mata kor med kol
Kol kan också komma till stor nytta inom boskapsskötseln. Produktiviteten hos kor är till stor del beroende av hur deras matsmältning fungerar, vare sig de är mjölkproducenter eller köttdjur. Att upprätthålla en balans i mag-tarmfloran för djuren är av största vikt för deras välmående.
Det finns en trend mot att jordbruk och boskapsskötsel skiljer på sig. Fler och fler bönder specialiserar sig på det ena eller andra, och många nötkreatur får inte gå ute och beta som de är menade att göra. Deras tarmflora får därför svårt att anpassa sig.
Många studier har gjorts på kor där det konstateras att biokol ökar näringsupptaget, matsmältningen blir bättre, metanutsläppen blir mindre och mjölkproduktionen ökar. 90 procent av den biokol som produceras i Europa används idag vid boskapsuppfödning. Det blandas i fodret, strös ihop med gödsel eller används i slambildning och har snabbt blivit en populär produkt. Fördelarna är många; boskapen mår bättre och är friskare, gödsel­lukten kan reduceras, näringsläckaget minskas­ och så ­vidare.
Ett annat bekymmer för de alltmer trångbodda korna är att de drabbas av diverse elaka bakterier, som exempelvis de giftiga och sporbildande bakterierna clostridium. Det har visat sig att biokol kan binda och absorbera de giftiga bakterierna.
Biokol har också visat sig vara effektivt för att förhindra diarré och i Tyskland rekommenderas bönderna att ge kol till unga djur i förebyggande syfte. I norra Vietnam har man sett att getter ökar i vikt när man tillsätter kol utvunnet ur bambu i deras mat.
Andra exempel på när biokol kan hjälpa livsmedelsproducenterna är inom kycklingindustrin där man kämpar med samma typer av sjukdomar som övriga köttindustrin. Dessa sjukdomar kan ofta spåras tillbaka till farliga mikroorganismer och ammoniak i gödsel. Även där har biokol visat sig vara framgångsrikt – genom att strö ut det på golven kan giftig ammoniak från fåglarnas avföring reduceras och fuktigheten i omgivningen kan regleras. Hudproblem på fötterna minskar hos fåglarna inom bara några dagar när man tillsätter kol. Om man dessutom matar fåglarna med kol påverkas deras tarmflora positivt och de växer sig större.

Amazonas är ett jättelikt regnskogsområde där marken, trots den ymniga växtligheten, är mager och knappast lämpar sig för jordbruk. Men ändå levde stora samhällen där på just jordbruk redan för ett par tusen år sedan. Svaret på gåtan heter terra preta – den svarta jorden – som uppskattningsvis täcker en till tre promille av hela Amazonas. Bild: USGS/WWF

Amazonas är ett jättelikt regnskogsområde där marken, trots den ymniga växtligheten, är mager och knappast lämpar sig för jordbruk. Men ändå levde stora samhällen där på just jordbruk redan för ett par tusen år sedan. Svaret på gåtan heter terra preta – den svarta jorden – som uppskattningsvis täcker en till tre promille av hela Amazonas. Bild: USGS/WWF

Kolsänkor
Bortsett från fördelar i odling och boskapsskötsel har biokol sin kanske största potential i ett annat sammanhang – som bot mot klimatförändringar.
Kolet på jorden befinner sig i ett kretslopp. Den korta och förenklade versionen är att växter plockar kol ur atmosfärens koldioxid, och när de dör släpper de tillbaka kol till atmosfären i form av koldioxid. Idag bränner vi som bekant stora mängder fossilt kol med följden att koldioxidhalten i ­atmosfären ökar och kolets kretslopp hamnar i obalans när växterna inte hinner med.
Det innebär i sin tur större växthuseffekt och jorden blir varmare. Hur mycket varmare det kommer att bli och hur mycket vi människor påverkar det debatteras det om, men de allra flesta forskare är överens om att klimatförändringarna är inducerade av mänsklig aktivitet, i första hand koldioxidutsläpp.
Den ökande mängden koldioxid i atmosfären kan bromsas på två sätt – vi kan skicka ut mindre kol, eller vi kan ta tillbaka mer kol. Med det senare menas att vi plockar koldioxid ur atmosfären och lagrar det på något sätt så att det inte kommer tillbaka ut i luften. Och det enklaste sättet är att utnyttja växter som gör just detta med sin fotosyntes – de slår isär koldioxidmolekylerna till syre och kol, och kolet använder de i nya molekyler, bland annat för att bygga upp sina cellväggar.
Så länge kolet befinner sig i en levande växt hålls det borta från atmosfären, och kan vi hitta på ett sätt att bevara det som vanligt kol även efter ­växtens död så kan det hållas borta ur atmosfären ännu längre.
Allt som håller kol borta ur atmosfären kallas kolsänkor. Levande organismer, havens förmåga att lagra koldioxid, döda växter som inte ruttnar och så vidare, är kolsänkor.
De stora lager av fossilt kol i form av olja, gas och stenkol som finns är också naturliga kolsänkor där kol från döda växter och djur lagrats långt under marken i miljoner år. Tanken är att vi skulle kunna göra något liknande, fast kanske med siktet inställt på hundratals år eller så. Och det är då biokol kommer in i bilden. Om vi omvandlar biomassa, alltså det organiska materialet från växternas fotosyntes vilket i princip är hela växten, till biokol så hindrar vi det från att komma ut i atmosfären som det gör när ­växten ruttnar efter att den dött.
Hur lång tid biokol fungerar som kolsänka beror på en mängd olika faktorer, som hur och från vad biokolet är producerat, omgivningens temperatur, fukthalt och mängden mikroorganismer. Under vissa förhållanden kan det vara stabilt i tusentals år. Oavsett om biokolet är stabilt i hundratals eller tusentals år kan det ge oss tid att minska koldioxid­utsläppen.

Biochar 1000 är en av de moderna ”kolmilor” som utvecklas. Stoppa in biomassa i ena änden, och ur den andra kommer det biokol.

Biochar 1000 är en av de moderna ”kolmilor” som utvecklas. Stoppa in biomassa i ena änden, och ur den andra kommer det biokol.

Att tillverka biokol
Biokol görs genom att organiskt material upphettas i frånvaro av syre. Denna process kallas pyrolys och ett exempel är de gamla kolmilorna där träkol framställdes ända in på 1900-talet. Där täcktes ved över med sand, jord och annat för att sedan få glöda med mycket låg och kontrollerad syretillförsel. Resultatet blev träkol som i första hand användes som bränsle. Kolets struktur blir som en tvättsvamp och det är mycket svårnedbrutet i naturen. Med moderna former av pyrolys kan upp till 65 procent av kolet i biomassan koncentreras och stabiliseras i form av biokol.
Biokol är lite av ett multiverktyg. Det kan till exempel blandas i kompost för att få större effekt av näringen där och minska läckaget av växthusgaser. Precis som indianerna i Amazonas kan man blanda det i mulltoaletter och få sin egen terra preta. Både djur och människor kan äta det för att förbättra matsmältningen, och det kan förbättra vattenkvaliteten i fiskodlingar. Pyrolyserat avfallsslam kan användas som gödning. Och så vidare.
Biokol har också använts på prov för isolering av hus, som lagringsmedium i batterier och som råmaterial för kolfiber och plast.
Det finns många idag outnyttjade källor av biomassa som man skulle kunna göra biokol av, till exempel kläder och andra textilier. Tyskland, Österrike och Schweiz är tre länder som satsar mycket på att sätta upp produktions­enheter som kan ta fram stora mängder biokol årligen. Flera företag som exempelvis Pyreg arbetar med att utveckla sina egna pyrolysanläggningar och hoppas kunna nå marknaden inom kort.

Material från
Allt om Vetenskap nr 5 - 2015

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter