Время — тоже проблема. Животноводство производит навоз круглосуточно и без выходных — даже если вывозить его в поле непрактично или неразумно.
Перенос навоза в поле необходимо согласовывать с потребностями в питательных веществах, уровнем влажности почвы и температурой. Как фермерам решить эту проблему выбора времени, а также другие проблемы с навозом?
В городах с отходами жизнедеятельности человека обращаются канализация и водоочистные сооружения. На фермах лагуны для хранения навоза могут удерживать навоз до его созревания. Это решает проблему выбора времени и доставки, но как насчет запаха и выбросов газа?
Помимо неприятного запаха, навоз может выделять газы, связанные с загрязнением воздуха и изменением климата. Примерами являются метан, закись азота, аммиак и сероводород. Ученый Брайан Догерти и его коллеги исследовали методы, чтобы уменьшить эти негативы, потенциально добавляя некоторые положительные: покрытия biochar.
Биочар — это растительное вещество, такое как солома, древесные опилки или стебли кукурузы, нагретое до высоких температур в среде с низким или нулевым содержанием кислорода. В результате получается черный, богатый углеродом материал, похожий на древесный уголь.Догерти говорит, что biochar похож на губку. «Biochar обеспечивает структуру с большим количеством пустых пор», — говорит он. «Внешняя поверхность может казаться маленькой, но внутренняя поверхность абсолютно огромна. Несколько унций биоугля могут иметь внутреннюю поверхность размером с футбольное поле.
Там есть большой потенциал для удержания воды и питательных веществ».В дополнение к своей скрытой емкости, поверхность биоугля имеет химический заряд. Это дает biochar способность притягивать и удерживать ионы азота, фосфора и калия, металлов и других соединений.
Biochar также может плавать (некоторые типы больше, чем другие). Этот атрибут означает, что он может задерживать газы на поверхности воды.Выросший на молочной ферме, Догерти не привыкать к хранению навоза. «Когда я понял свойства biochar, я подумал, что у него хороший потенциал для укрытия лагуны», — говорит он.
В исследовании Догерти изучались два жидких молочных навоза с разным содержанием питательных веществ. Также были изучены два типа биочаров, изготовленных при разных температурах.
Biochar несколько непостоянен, демонстрируя разные свойства при создании при разных температурах. Он также включил ведра с навозом с соломенной крышкой для сравнения и au natural без крышки в качестве контроля.Исследование показало, что биочар собрал больше питательных веществ из более концентрированного навоза с более высоким содержанием питательных веществ. «Биочар будет поглощать все, что может, поэтому, если доступно больше питательных веществ, потенциал для поглощения питательных веществ будет больше», — говорит Догерти. Азот, фосфор и калий являются питательными веществами, имеющими наибольшую экономическую ценность на ферме, но их применение сверх того, что может поглотить культура, может привести к потере питательных веществ в водораздел.
Догерти также измерил аммиак в верхней части каждого ведра. Аммиак и сульфаты являются основными источниками запаха навоза.
Биоуголь, изготовленный в кулере, показал себя лучше всего, сократив содержание аммиака на 72-80%. Также он лучше плавал. Но поскольку он лучше плавал и имел тенденцию отталкивать воду, он был менее эффективным в привлечении и прикреплении питательных веществ, чем более теплый биоуголь.Biochar в настоящее время дороже, чем солома, но Догерти не боится.
Biochar может иметь хорошую экономическую отдачу: излишки сельскохозяйственных и лесных остатков могут быть использованы для создания biochar на месте. Этот процесс генерирует энергию, которую можно использовать для обогрева воды и обогрева зданий в холодные месяцы. Также существует потенциал для производства электроэнергии, топлива и других побочных продуктов с использованием более сложного оборудования.
После использования в лагуне, biochar можно было рассыпать по полям по мере необходимости. Любой излишек можно было продать как удобрение с высокой стоимостью.И biochar имеет большие экологические преимущества. «Все, что вы можете сделать, чтобы предотвратить утечку газов из лагуны, — это хорошо, — говорит Догерти. «Биоуголь, применяемый к почвам, особенно к почвам более низкого качества, очень полезен. Изготовление биоугля также может помочь снизить уровень углекислого газа в атмосфере.
Часть углекислого газа, которая была поглощена во время роста растений, превращается в очень стабильную форму углерода. в почве. Общая картина имеет множество преимуществ ».Исследования Догерти не избежали очевидного.
Что лучше всего улучшить воздухом в молочных фермах — биочар или солома? Поскольку человеческий нос знает, Догерти собрал судейскую коллегию.
Однако помешала погода: низкие температуры и дождь повлияли на интенсивность запаха в течение 12-недельного испытания. Несмотря на эти проблемы, было показано, что три разных биочара уменьшают запах жидкого молочного навоза, в то время как соломенное покрытие не было эффективным.«Следующим важным шагом будет определение оптимального сочетания свойств биочара», — говорит Догерти. «Дополнительные исследования могут помочь найти правильную температуру производства биоугля, размер частиц, pH и свойства плавучести. Потенциал есть».
Эту часть исследования еще предстоит вынюхать.Узнайте больше об исследовании biochar Догерти в журнале качества окружающей среды.
Это исследование профинансировали Фонд сельскохозяйственных исследований Университета штата Орегон и Образовательная программа по биоэнергетике в области сельскохозяйственных наук.