Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Klimaat- en ecologische crises en de stijgende vraag naar voedsel vereisen een drastische verandering van ons landgebruik en onze voedselproductie. De landbouw is verantwoordelijk voor grofweg een derde van het klimaatprobleem en klimaatverandering, en bodemdegradatie zorgen voor risico’s voor onze voedselproductie. We moeten hiervoor oplossingen zoeken binnen de landbouw. Technologieën die bijdragen aan klimaatbestendige bodems zullen een belangrijke rol spelen in de toekomst. We gaan in op de potentie van biochar – verkoolde biomassa – in ons voedselsysteem.

Auteur: Dan Mulder.

Economisch haalbare voedselproductie valt of staat met een gezonde bovenlaag van de bodem. Wat men daarbovenop doet zorgt voor opbouw of afbraak van die laag. De opbouw gaat op natuurlijke wijze met ongeveer drie centimeter per duizend jaar, maar als we niets veranderen aan de conventionele landbouw, die de laag in een sneller tempo afbreekt, hebben we wereldwijd nog zo’n zestig jaar te gaan voordat die vruchtbare laag op landbouwgronden verdwenen is [1]. De verandering in weerpatronen zoals intensere en langere periodes van droogte, maar ook overstromingen, zijn een extra risicofactor voor onze voedselproductie. Deze ontwikkelingen zorgen voor een stijgende interesse in technieken die helpen bij het creëren van gezonde bodems en was een van de redenen voor de Verenigde Naties om in 2019 de Decade on Ecosystem Restoration aan te kondigen.

De vruchtbaarheid van een bodem hangt af van veel verschillende factoren maar is enigszins te versimpelen tot een handjevol kwantificeerbare parameters, zoals watervasthoudend vermogen, bodemstabiliteit en kationenomwisselingscapaciteit, oftewel de mate waarin de bodem elektrisch geladen nutriënten – zoals kalium (K⁺), calcium (Ca²⁺) en nitraat (NO^3-) – kan uitwisselen.

Biochar is biomassa die in een zuurstofarme omgeving is verhit. Dat zorgt ervoor dat een deel van de biomassa wordt omgezet in syngas (voornamelijk CH₄, H₂, CO en CO₂, te gebruiken voor warmte- of elektriciteitsproductie) en de rest als houtskool achterblijft. Deze vorm van houtskool krijgt, mits hij aan een aantal criteria voldoet, het predicaat biochar. In figuur 2 is te zien dat deze verwerking van hout, genaamd pyrolyse, ervoor zorgt dat slechts de celstructuur van het plantaardig materiaal overblijft. Biochar bestaat voornamelijk uit koolstof en is bestand tegen mineralisatie door micro-organismen. Dit in tegenstelling tot ‘rauwe’, niet-levende biomassa, die in de natuur vrijwel volledig wordt omgezet in CO₂ door oxidatie.

Lees het volledige artikel in het julinummer van het NTvN.