「一種古老的技術:生物炭」作為刀耕火種的替代品

2021-01-11 自己動手做

生物炭可作為固態燃料,或與土壤摻配,作為土壤改良材料,具有復育土壤、促進作物生長及固碳之效果,將生物炭應用於農作上土壤改良材料的行為,目前在國內外農業社會已相當廣泛。

何謂生物炭(biochar)?

生物炭的形成是一種古老的技術,在亞馬遜盆地和中美洲已經使用了數千年。過去農民焚燒田地就類似於製作生物炭。早期西方科學家在研究亞馬遜盆地時,發現一種有機炭含量高達35%的黑色土壤,其中主要成分為木炭「也就是生物炭」,以及一些骨頭和有機肥,應該是透過當時農民焚燒而得,而土壤的肥沃度也歸功於此。這片黑土具有數千年的歷史,其存在證明了生物炭不易腐壞,且有助於幫助土壤改良、增加土攘肥沃度及作物產量的特性。

生物炭的功效:

1/生物炭為鹼性,放入土壤中可改善酸鹼值,也可替代石灰。由於不同材料以及不同的燒裂溫度,炭的酸鹼值都會有所不同,因此建議須根據土壤檢測來搭配合適鹼度的生物炭使用。

2/生物炭為多孔性結構,這些細小且密集的孔隙,可以吸附空氣中的有害物質,達到除臭的效果,此外亦可吸收水氣,有除溼效果,可放入鞋子、櫥櫃或雞舍中使用。現在有人將此視為商機,裂作精美的生物炭除臭禮盒銷售。

3/炭對於微生物來說不易分解,因此生物炭不容易腐壞,此外生物炭的多孔性結構,可供微生物寄存,放入土壤中可增加微生物多樣性。

4/由於生物炭的多孔性結構,透過這些細小且密集的孔隙,可以吸附水中的雜質,達到淨化的效果,但通常用於過濾淨化的多為活性炭。

5/植物體在生長時會匯集大氣中的二氧化碳 ,將植物體燒成生物炭,並用於土壤中 ,便相當於將二氧化碳固存在土裡,可減少大氣中的碳。

6/生物炭為多孔性結構,所以可以更好的釋出物質。不僅具備良好的吸附效果能夠吸附土壤中的有機汙染物,以減少作物對汙染物的吸收;若在放入土壤前,先與有機肥料混合,更可以吸收其中養分,透過其孔隙之優勢,達成延長釋放養分時效之用。

生物炭的結構孔徑,可以改變土壤的孔隙、粒徑大小與分布密度,土壤的性質直接或是間接地受到影響,使土壤的物理性質與化學性質更加的穩定。而在不同生物炭顆粒大小的使用上,日本樹木醫使用生物炭數十年經驗中,其建議生物炭使用之顆粒大小為 2cm,將最適合用在都市林土壤的改善。如果生物炭粒徑小於 2cm,可能會造成土壤孔隙過度密實現象,並減低土壤排水性與透水性。

如何製作生物炭:

生物炭是利用植物或作物殘殼,通常會使用農業廢材來當原料,經過熱裂解「有機物質在無氧狀態下的高溫分解反應」,而製成的黑色炭物,溫度大約控制在300-700度左右,可作為土壤改良劑或是固態燃料,一般農民會將生物炭粉碎後翻攪進土中利用。

製作生物炭時,將燒柴時產生的煙或氣體冷卻液化,可產出附加物質——「木醋液和焦油」,一種屬水相、一種屬油相,可藉由油水分離提取出兩種產品,但都必須經過稀釋後才能使用,是現代農業的新寵兒。

木醋液用途:

具有特殊氣味,可防治土壤中或葉片上的部分蟲害及細菌

適當加入農藥中,可幫助作物有效吸收,減少農藥使用量(不提倡使用)

促進對土壤有利微生物繁殖,增加土壤生物多樣性及肥沃度

可增加根及葉片活性,幫助作物吸收水分、養分,延緩老化速度

改善產品外觀及品質,增加果實的色澤及甜度,並延長果實存放時間

製作有機肥時加入,可增加發酵速度,加速有機物的分解速度,減少惡臭。

Ps/木醋液的燒制溫度越高,酸度越高,品質也越好。由於溫度升高,其中對人體有害物質,會慢慢被分解,一些木醋液甚至可以食用。

焦油用途:

可用於製作一些電擊材料

塗抹在樹表皮上,可以防止病蟲害

品質最差的焦油,可用於工業鋪柏油

經處理後,可用於製作消毒劑、防腐劑

木焦油經加工提取,可製作許多名貴藥材

屬耐高溫、防水材料,可用於造船、油漆工業。

最簡單的生物炭製作方法:

無需任何投資,僅使用天然建築材料即可自制生物炭。挖出一個圓錐形的土坑,使用粘土夯實,將石頭平整的圍在土坑上面做為護盾。

這種在土坑中製作生物炭是一項古老的技術,已有數千年的歷史了。當然,與普通鐵質爐相比,有幾個缺點:無法使用底部營養豐富的液體進行淬火,並且很難回收淬火液體。由於土坑中使用粘土做面壁,粘土是絕緣體而不是反射器,因此土坑窯中的溫度不太均勻,並且熱解氣體的燃燒也不太理想。以下是土坑製作生物炭演示:

挖一個直徑2米,深度1米的圓錐形土坑

如果土壤是沙質或包含太多石頭,使用粘土夯實土坑壁面

第一次燒制後,粘土灰泥可以使土坑防水並回收淬火液

加一層石頭作護圈,用來防風

把一些幹原料放在坑中間,在頂部生火

讓火從圓錐型的土坑頂部燃燒到大約1/3,從而產生強烈的向上氣流,將空氣吸入坑的側壁。 然後將原料投入到底部。

燒焦第一層

當足夠的空氣到達坑底使其著火時,將燃燒的木材調平,為第一層炭化層創造火焰。

然後逐層添加新原料

如果你做對了最好控制:不產生煙

根據原料及其含水量,火焰會升高或降低,但最重要的是:無煙

當灰燼出現在木頭上時,再放一層木頭。炭化在火焰下繼續。

炭化溫度在650至700度

火焰表面的溫度約為620至660度,這取決於原料的溼度。

用水淬熄窯爐,清潔生物炭的孔隙結構和增強表面

或用牛尿將其充熱製成生物炭肥料

或用土壤淬火併等待24小時

2小時內即可製成500公升生物炭

註:建造涉及許多技能,雖然本公號努力提供儘可能最清晰的信息,但無法保證您的建設成功。對於您或您的設備造成的任何損壞,材料或非物質,概不負責。

願世界上所有相同磁場的人都可在這裡相逢。我是Jane,謝謝你的閱讀!

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