Biochar

Définition

Le biochar est un matériau riche en carbone (charbon de bois) produit en brûlant de la biomasse organique en absence totale (pyrolyse) ou en absence partielle (gazéification) d'oxygène à des températures allant de 300 à 1 000 °C. Le biochar est un amendement prometteur pour les biofiltres afin d'améliorer l'élimination des agents pathogènes du ruissellement des eaux pluviales.

Du biochar :

L'ajout de biochar aux sols a été étudié par plusieurs chercheurs pour étudier l'atténuation des émissions de gaz à effet de serre, mais à l'heure actuelle, il existe encore plusieurs points de vue contradictoires, par exemple, le biochar favorise-t-il ou supprime-t-il réellement les émissions de gaz à effet de serre ?

Explications

Le biochar peut éliminer les agents pathogènes par plusieurs processus : déformation, fixation, inactivation, suppression de la croissance et remobilisation réduite pendant un écoulement intermittent.

Cependant, la pertinence de chaque processus sur l'élimination des agents pathogènes par le biochar peut varier en fonction des propriétés du biochar et de leur altération dans des conditions naturelles. La taille des particules de biochar joue un rôle essentiel dans l'élimination des agents pathogènes, car les particules fines augmentent considérablement la surface globale et augmentent l'élimination des agents pathogènes par filtrage.

D'autres propriétés qui augmentent l'élimination comprennent une surface élevée, une teneur élevée en carbone, tandis que la teneur en carbone volatil et les cendres diminuent la capacité du biochar à éliminer les agents pathogènes des eaux pluviales.

La capacité d'élimination peut encore varier en fonction de la manière dont le biochar est appliqué dans les biofiltres : distribution de la taille du biochar, fraction de biochar dans le mélange de médias, configuration en couches ou de mélange, niveau de compactage et teneur en humidité pendant le compactage.

Bien que le biochar soit un amendement recommandé pour augmenter l'élimination des agents pathogènes bactériens, la capacité du biochar à éliminer les virus est limitée. Dans ce cas, la modification de la surface du biochar pour inactiver le virus peut améliorer l'élimination. La plupart des résultats sont basés sur des études de colonne en laboratoire où certaines des conditions pertinentes sur le terrain ne sont pas testées. Les études futures devraient valider la capacité du biochar dans les études sur le terrain.

✅ L'incorporation d'argile avec du biochar améliore le biochar pour qu'il devienne un meilleur matériau adsorbant pour l'assainissement de l'environnement qui ne peut être réalisé par l'utilisation de biochar vierge et d'argile, individuellement.

Sources et types de biochar

Le biochar est produit à partir de la biomasse. La biomasse et la matière première à partir de laquelle le biochar est produit proviennent principalement de divers matériaux. La biomasse agricole est considérée comme la ressource renouvelable la plus abondante. Les principales sources et matières premières de biochar comprennent la paille et les résidus de cultures, le fumier animal, les noyaux de fruits, les brindilles et les déchets forestiers de litière de feuilles ainsi que les restes de nourriture et la bagasse. Le matériau pour la production de biochar joue un rôle central dans la composition du biochar résultant (éléments, matières volatiles et teneur en cendres).

Le type de biochar dépend de la température de pyrolyse et de la matière première. La température pyrolytique et la matière première ont divers effets sur le type et la composition du biochar. Les types de biochar peuvent être grossièrement classés en biochar de bois, biochar de paille, biochar de coquille, biochar de bambou, biochar de boue, biochar de fumier et autres types de biochar.

Applications en sciences de l'environnement et technologies de remédiation

Des études approfondies ont été entreprises sur l'utilisation du biochar pour la réduction de la pollution (remédiation, bioremédiation) dans diverses matrices environnementales. Le biochar possède un excellent potentiel d'adsorption en raison de sa grande surface spécifique, de sa structure poreuse et de ses groupes multifonctionnels par rapport aux autres adsorbants. Le biochar est également connu pour être économiquement plus viable et respectueux de l'environnement, car il est dérivé de matériaux organiques. Les modifications du biochar sont assez courantes pour améliorer la capacité d'adsorption du biochar vis-à-vis des polluants organiques et inorganiques. Afin d'améliorer les performances du biochar, les stratégies de prétraitement et de post-traitement du biochar telles que les méthodes physiques (broyage, tamisage, lavage, etc.), chimiques (traitement acide, chargement de précurseurs, agents fonctionnels, etc.) et thermochimiques (température et durée de la pyrolyse) ont été menées.

Les composites à base de biochar sont recherchés pour avoir des propriétés améliorées telles qu'une surface et une porosité élevées par rapport au biochar ordinaire, y compris des altérations des groupes fonctionnels sur les surfaces du biochar. Ainsi, développer un composite de biochar pour compenser tout inconvénient que le biochar vierge retient, serait être une option viable qui mène potentiellement à l'assainissement d'un plus large éventail de polluants dans les matrices environnementales. Un composite de biochar et d'argile est avantageux par rapport à d'autres stratégies d'assainissement de l'environnement puisque les deux matériaux sont rentables et possèdent de bonnes performances d'adsorption. Par conséquent, l'objectif principal de ce chapitre est d'examiner comment l'adaptation du biochar avec des argiles en tant qu'adsorbant multifonctionnel peut aider à améliorer les propriétés du biochar et son efficacité dans l'assainissement de l'environnement.

Sols médiés par le biochar pour une utilisation efficace des produits agrochimiques

Le biochar a attiré une attention remarquable pour l'amélioration des sols en raison de leur fertilité accrue du sol, de l'immobilisation des nutriments et du stockage du carbone à libération lente, qui font partie des quelques avantages des amendements de sol réalisés avec le biochar. Ces propriétés améliorées sont le résultat des effets cumulatifs résultant des changements dans les activités microbiennes dans les sols avec l'application agrochimique.

La structure communautaire du biote du sol se modifie, les taux de transformation des nutriments changent, de même que la libération de nutriments par les produits agrochimiques appliqués. Ce chapitre passe en revue les liens entre les applications de biochar dans les sols et les nutriments disponibles pour la croissance des plantes résultant des applications agrochimiques aux sols. De plus, l'altération des mécanismes d'absorption des nutriments pour la croissance des cultures vivrières a également été examinée lors des amendements de biochar dans les sols.

Le biochar affecte de manière significative les conditions du sol et la croissance des plantes, ce qui doit être mieux compris. Le chapitre donne un aperçu des orientations futures en ce qui concerne les implications et les inconvénients de l'utilisation du biochar comme amendement du sol pour une interaction efficace entre le biochar et les éléments nutritifs des plantes.

Progrès et développement futurs

Les progrès futurs dans la mise en oeuvre du biochar seront probablement centrés sur la résolution de la question des normes de qualité du biochar et des attentes de performance pour le développement du marché des biochars.

La plupart des entreprises qui vendent aujourd'hui du biochar produisent de l'énergie comme projet principal en attendant les données de recherche agronomique pour quantifier la valeur d'une application donnée de biochar. Comme la qualité du biochar varie considérablement en fonction des matières premières et des conditions de traitement, le développement d'un système de notation est essentiel. Des groupes de travail interdisciplinaires de plusieurs pays travaillent à l'élaboration de normes concernant la durabilité des processus de production (c'est-à-dire une évaluation du cycle de vie du biochar), la méthodologie de caractérisation et l'étiquetage des produits.

Une fois ce type de cadre de développement en place, les producteurs de biochar, les consommateurs et les décideurs politiques seront en mesure de faire des comparaisons plus significatives entre les biochars et les systèmes de biochar qui influenceront les décisions concernant le type de biochar à fabriquer, le produit de biochar à acheter et lequel. systèmes de biochar à soutenir dans la nouvelle législation.

D'autres domaines de recherche critiques dans un avenir proche développeront des modèles économiques pour évaluer et prédire les effets de la mise en oeuvre du biochar, ainsi que des approches plus fondamentales pour comprendre comment les conditions et les propriétés de production du biochar sont liées et les mécanismes influençant les effets du biochar sur l'environnement du sol.

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