Biomasse-aske gavner - både som gødning og CO2-lagring

[gerda vilholm]

På dtu.dk læste jeg idag oplysningen om at aske efter forbrænding af biomasse både kan være gødning og lagre kulstof i jorden.
Se her:
http://www.dtu.dk/Nyheder/Nyt_fra_DTU.aspx?guid={7F2DCAF6-1705-4B71-BCA9-CB05413500AA}

Skribenten må have misforstået noget.
Aske efter forbrænding af organisk materiale indeholder mineraler der er letomsættelige og kan virke som gødning. Det kan derimod ikke gemme kulstof da det hurtigt nedbrydes i jorden.

Hvis man derimod opvarmer organisk materiale uden luftens adfang får man trækul ( af nogle kaldet biochar) som ikke er aske men som derimod er næsten rent uforgængeligt kulstof, som hvis det gemmes i jorden kan opbevare kulstof samtidig med at det forbedrer jorden. Det har vi debatteret om tidlige, og det gøres allerede i Danmark på Barritskov Gods (Årstidernes Grønthandel).

Venlig hilsen   Gerda

[harbst]

Så vidt jeg ved består trækul hovedsageligt af kulstofrige organiske forbindelser. Det er ikke rent kulstof.

Emnet falder nok mere ind under Mortens ekspertise.

Så vi vil da gerne høre ,hvad han kan bidrage med.

[Morten Jødal]

Jamen jeg kan da let bidrage med noget - faktisk har jeg skrevet Ph.D ved Institut for Kemiteknik, DTU, som er hovedansvarlig for projektet - selv om mit hovedområde var miljøforhold ved kulkraftværker.

Tre hovedlinier i svaret:

1. Der står udtrykkeligt i artiklen forgasning. Herved forstås normalt en proces, hvor man opvarmer organisk materiale uden ilttilgang (eller med meget begrænset ilttilgang), så der frigøres brændbare gasser, men kulstoffet bliver tilbage som "char" - eller trækul.
Ved traditionel milebrænding har man udført den proces ineffektivt, så al gassen er blevet brændt som energikilde til processen eller er blevet udledt til atmosfæren. I moderne industriel udgave kan den laves med et betydeligt energioverskud, og resultatet bliver en miljøvenlig gas.
Ifølge artiklen er der også et gødningstilskud af uorganisk materiale, og det er ganske naturligt, da den uorganiske del af biomaterialet naturligvis indgår i den faste aske. Den bindes imidlertid ikke ret godt til trækul, så især kalium og phosphor vil frigøres til jorden, når asken bliver våd. Kvælstof vil i vid udstrækning være omdannet til N₂ (atmosfærisk kvælstof) under forgasningen og er derfor ikke tilgængeligt for planterne. Og naturligvis vil alle spormineraler også være bevaret i asken og vil gradvis frigøres.

2. Jeg synes alligevel ikke om ideen, da det uforbrændte kulstof udgør en meget stor del af enerigen i biomaterialet.
Det er blevet et mantra at "genvinde" kulstof, men jeg mener personligt, at man kunne få mere ud af at brænde trækullet, så det substituerer stenkul eller olie Den enkleste måde at undgå CO₂-udslip fra fossile brændsler på, er nu engang at lade fossilerne blive i jorden!
Aske fra bioforbrænding kan udmærket udbringes på de arealer, biomassen er blevet høstet fra, blot man ikke blander den med stenkulsaske (efter danske regler, i England har jeg set dyrkningsforsøg på stenkulsaske).

3. Det er helt korrekt, at trækul ikke er rent kulstof, men i høj grad aromatiske forbindelser, hvoraf en del er kræftfremkaldende. Det aspekt er med i overvejelserne, fremgår det af DTU-artiklen. Men det ville blive helt overflødigt, hvis man gennemførte en fuldstændig forbrænding (jfr. mun svarlinie 2).
Så med andre ord er jeg fagligt set ikke alt for begejstret for dette projekt.

[John Larsson]

3. Det er helt korrekt, at trækul ikke er rent kulstof, men i høj grad aromatiske forbindelser, hvoraf en del er kræftfremkaldende. Det aspekt er med i overvejelserne, fremgår det af DTU-artiklen. Men det ville blive helt overflødigt, hvis man gennemførte en fuldstændig forbrænding (jfr. mun svarlinie 2).
Så med andre ord er jeg fagligt set ikke alt for begejstret for dette projekt.

Såvidt jeg har forstået har jern (stål) udvundet vha. trækul en langt højere kvalitet end afgasset stenkul (cokes). Hvordan kan det være med alle de urenheder, eller er det bare sådan at cokes er endnu mindre rent?

[Morten Jødal]

er det bare sådan at cokes er endnu mindre rent?

Sandsynligvis er det forklaringen. Bl.a. er svovlindholdet i de fleste typer stenkul langt højere end i træ, og en del af dette svovl vil findes tilbage i de koks (sådan staves ordet på dansk), der dannes ved afgasning.
Da svovlforbindelser også er en forureningskilde, og da alt svovl frigøres ved forbrænding, er det et yderligere argument for hellere at brænde trækul (evt. som led i stålproduktion) og lade stenkul blive i jorden.

Stålproduktion er vi dog uden for min kernefaglighed - selv om der snart ikke er grænser for hvilke kemiske emner jeg har beskæftiget mig perifert med i løbet af min karriere.

P.S. Forklaringen på, at biobrændsel er renere end fossilt brændsel, er tilblivelsen. Det fossile brændsel har engang været levende planter, men inden det ender som stenkul eller olie er der gået mange processer, herunder diverse former for forrådnelse, som har fjernet en del af kulstoffet som CO₂, men har efterladt alle de uorganiske dele i den faste masse. Tilmed er der i den tidlige del af omdannelsen indgået kemiske forbindelser med den omgivende jord.
Alt dette medvirker til, at selv om brændværdien af stenkul generelt er højere end af træprodukter, er mængden af uønskede biprodukter det også!

[John Larsson]

Da svovlforbindelser også er en forureningskilde, og da alt svovl frigøres ved forbrænding, er det et yderligere argument for hellere at brænde trækul (evt. som led i stålproduktion) og lade stenkul blive i jorden.

Det er nok helt urealistisk, Morten, lige så urealistisk som det vel er at lukke jernmalmsminerne! Den store stålrevolution mellem 1740 og 1790 var helt baseret på de processer som gjorde det muligt at bruge stenkul i stålproduktionen i stedet for det dyre trækul. Prisen på stål faldt i den periode til 1/10! Man kan godt lave stål, hvor selve smelteprocessen ikke bruger kul (koks) som brændsel, men noget kulstof skal der til i stållegeringer. Elektrostål har en høj kvalitet, men prisen er meget høj og omstillingen af den traditionelle stålindustri ville være en meget voldsom investering, bl. a. fordi der skal leveres meget store elektriske effekter til elektrostålværkerne.

[Morten Jødal]

Du  har sikkert ret.
Jeg kan fastholde min negative mening om biomasseforgasningsprojektet med en professionel tilgang.
Men stålproduktion ved jeg for lidt om.

[Morten Jødal]

En eftertanke:
I et P.S. til mit næstsidste indlæg nævnte jeg, at stenkul både har højere brændværdi og højere askeindhold end biobrændsel.
Da jeg genlæste indlægget, kom jeg selv til at undre mig, selv om jeg godt kender svaret - som jeg derfor nu bringer i kort form:

Biomasse består - meget groft forenklet - af kulhydrater plus en lille smule andre stoffer.
Bruttoformlen for et kulhydrat er noget i retning af CH₂O. Når stoffet brænder, bliver det til CO₂ og H₂O. Det kan ses sådan at C-delen brænder, hvorimod H₂O allerede er til stede og ikke bidrager med energi.
Husk: Dette er den MEGET grove forenkling.

Ved udrådning under anaerobe forhold frigøres vand fra materialet, og en del ilt binder sig til andre stoffer, så bruttoformlen for den brændbare del af stenkul nærmere er CH. Vand og alle opløselige fremmedstoffer presses ud af materialet under det høje tryk, og den øgede brændværdi af resten opvejer mere end rigeligt, at der også bliver faste askestoffer tilbage i kullet.

P.S. Johns indvending mod mine tanker om stålproduktion bekræfter også, at trækul er et værdifuldt materiale - alt for godt til at grave ned i jorden. Jeg tror mere på at gødske med helt udbrændt træaske.

[gerda vilholm]

Min kritik af artiklen var mest sproglig.

Det ser ud til at man kalder alle forbrændingsprodukter - også trækul - for aske

Men helt udbrændt træaske indeholder intet kulstof - det er forbrændt

i artiklen står der:

Biomasseaske er faktisk verdens ældste mineralske gødningsstof, kendt blandt andet fra de frugtbare områder omkring Amazonas, kaldet terra preta; alligevel udnyttes asken kun i ringe grad i moderne landbrug.

Det man her kalder biomasseaske er i virkeligheden trækul og ikke helt udbrændt aske.

Venlig hilsen   Gerda

[John Larsson]

P.S. Johns indvending mod mine tanker om stålproduktion bekræfter også, at trækul er et værdifuldt materiale - alt for godt til at grave ned i jorden. Jeg tror mere på at gødske med helt udbrændt træaske.

Trækul har historisk også haft en anden og lidt mere speciel anvendelse, som skelmarkering! Man satte gerne en spids sten op på højkant som var understøttet af et antal mindre sten. Idéen var at lave noget som naturen selv ikke kunne finde på at lave, men for at være rigtig sikker var der under stenen en fordybning som var fyldt med flere slags materialer, som kun mennesker kunne finde på at begrave sammen. Det var fx. trækul, skærver fra ituslåede brændte lervarer (senere tegl) eller slagger fra en esse!

[Morten Jødal]

Det ser ud til at man kalder alle forbrændingsprodukter - også trækul - for aske

Ja, det ser ud til, at Institut for Kemiteknik savner kontakt til virksomheder, der beskæftiger sig med forbrænding. Det har man ellers haft, for jeg skrev Ph.D. under erhvervsforskerordningen og var ansat hos Aalborg Boilers i samarbejde med Kemiteknik. Mit gamle firma (nu Aalborg Industries) har dog siden droppet al interesse i landkedler, og den ansvarlige hos Kemiteknik for det nye projekt kender jeg ikke.

Men vi skelnede nøje mellem 3-4 forskellige restprodukter fra forbrænding: flyveaske, bundaske/slagge (som i visse sammenhænge var to forskellige ting) og "uforbrændt". Mængden af den sidste fraktion (som fysisk normalt var opblandet i flyveasken) skulle holdes så lavt som overhovedet muligt - bl.a. af økonomiske hensyn.

Trækul har historisk også haft en anden og lidt mere speciel anvendelse, som skelmarkering!

Den anvendelse kendte jeg ikke - er det mon en svensk specialitet? I de fleste danske egne ville en stenvarde være så tydeligt menneskeskabt, at den var fuldt tilstrækkelig.
Men til de specielle anvendelser kan jeg da føje, at trækul på grund af sin porøsitet er vandbindende og derfor i mange sammenhænge kan bruges som jordforbedringsmiddel (det har vi diskuteret tidligere).
Jeg ser dog ingen antydning af noget sådant i det omtalte projekt og fastholder min skepsis.

[John Larsson]

Den anvendelse kendte jeg ikke - er det mon en svensk specialitet? I de fleste danske egne ville en stenvarde være så tydeligt menneskeskabt, at den var fuldt tilstrækkelig.

Næh, det skulle være en skik der er væsentlig ældre end Sverige!  ;-)

Jeg har godt nok lært det i den svenske historieundervisning og jeg kan se at der er mange svenske Google-hits. Umiddelbart fandt jeg ikke nogen på dansk, men det kan jo være at jeg ikke brugte de rigtige søgeargumenter! Jeg fandt det her på engelsk, ( http://www.cantab.net/users/michael.behrend/repubs/bg_pioneers/pages/black_bl.html ), som antyder at det i hvert fald er noget fra romertiden!

[Morten Jødal]

Tjah, vi er jo ved at fjerne os noget fra emnet ...
Men spændende er det da, og dit link har næsten overbevist mig om, at skikken med at lægge menneskeskabte, men værdiløse, ting i skelvarderne, har været i brug i Romerriget.
Nu har Danmark jo aldrig været en del af Romerriget, og selv den indflydelse, som er blevet postuleret i tidsbetegnelsen "romersk jernalder", er vist mindre end tidligere antaget. Selv indførelsen af romerfoden, som blev "påvist" af  Poul Nørlund ved udgravningen af Trelleborg, er senere blevet tilbagevist ved korrekt statistisk behandling af hans egne opmålinger (en del historikere uden forstand på matematik nægter dog stadig at afmontere Nørlunds store opdagelse).

Nå, men Sverige har jo heller aldrig været en romersk provins, så jeg tror mere forklaringen ligger i hvad jeg hævdede først, at Danmark er så fattigt på klippefast undergrund, at enhver stenrøse i sig selv er ubestrideligt menneskeskabt, så der var ingen grund til at lave yderligere anstrengelser. Når fænomenet med potteskår og trækul åbenbart findes i England, også i mere flade egne, er det vel fordi romerne bragte skikken med sig. De er faktisk ansvarlige for ganske meget, der stadig kan ses i England.
Men jeg erkender gerne, at dette er et gæt uden dokumentation.

Og jeg har forøvrigt heller ikke mere at sige om trådens hovedemne.