Bodemwetenschapper Jim Ippolito gelooft in lokale oplossingen voor lokale problemen. Het probleem waar hij aan werkt is verontreinigde grond in de buurt van verlaten mijnen.

In het westen van de Verenigde Staten 160, 000 verlaten mijnen vervuilen de bodem in de regio. Ippolito, universitair hoofddocent bodemkunde aan de Colorado State University, hoopt dit probleem op te lossen met biochar, een houtskoolachtige stof die de toxische gevolgen van mijnbouw voor metalen kan verminderen.

Biochar wordt gemaakt door plantaardig materiaal te verbranden in een zuurstofarme oven. Ippolito stelt voor om plantaardig materiaal uit de westerse staten te gebruiken, zoals dode pijnbomen of vervelende, hinderlijke bomen - zoals de invasieve tamarisk - als voer voor de oven.

"Ik dacht, waarom gebruiken we dit spul niet gewoon om biochar te maken?" zei Ippolito. "Het gebruikt lokale materialen om een ​​lokaal probleem op te lossen."

Verlaten mijnsites komen veel voor in westerse staten. Door de jaren heen, het winnen van edele metalen zoals goud of zilver liet een erfenis van hoge zuurgraad achter in door mijnbouw aangetaste bodems.

"Als je gaten in de grond graaft via mijnbouw en steen eruit haalt die de atmosfeer in miljoenen jaren niet heeft gezien, de materialen ondergaan een verandering, "zei Ippolito. "Deze materialen kunnen gaan verzuren."

Wanneer bepaalde gesteentemineralen worden blootgesteld aan de atmosfeer, ze kunnen zwavelzuur vormen. Het zwavelzuur verspreidt zich als een infectie, rotsen eromheen afbreken. Sommige van deze rotsen bevatten zware metalen, zoals lood of koper, en meestal zijn de metalen onschadelijk. De zware metalen worden een probleem wanneer ze biologisch beschikbaar worden - of wanneer planten ze kunnen opnemen. Zwavelzuur maakt metalen meer biologisch beschikbaar voor planten door metalen uit rotsen vrij te maken.

"Een goede analogie zou zijn dat het proces ongeveer hetzelfde werkt als de manier waarop ons maagzuur werkt om voedsel af te breken in componenten die biologisch beschikbaar zijn voor ons, ' zei Ippolito.

De biologisch beschikbare zware metalen kunnen in de celmembranen van planten terechtkomen en de plant vergiftigen. "Je zult plaatsen vinden in de buurt van verlaten mijnen die volledig vrij zijn van vegetatie vanwege verhoogde biologisch beschikbare metalen, ' zei Ippolito.

De meeste mensen die oude mijnsites opruimen, mengen kalk in de grond om de zuurgraad te verminderen. Minder zuur in de bodem betekent minder kans voor planten om zware metalen op te nemen, omdat de metalen van vorm veranderen van meer naar minder biologisch beschikbaar in aanwezigheid van kalk.

In plaats van kalk, Ippolito wil biochar gebruiken om de zuurgraad van de bodem te verminderen. Biochar wordt meestal geproduceerd door plantmateriaal te verwarmen in een afgesloten omgeving. "In principe neem je hout, doe het in een trommel, verzegel het, en eronder vuur maken, "zei Ippolito. "Het materiaal dat in de trommel is achtergebleven, lijkt op houtskool."

Het onderzoek naar het gebruik van biochar is uitgebreid:het is getest als waterzuiveraar, een meststof, een koolstofput en meer. Ippolito's biochar is speciaal omdat het is gemaakt van lokale bomen die problemen opleveren in westerse staten. Een van de bomen is de dennenboom. Bergpijnboomkevers hebben miljoenen hectaren van de dennenboom in de westelijke staten en Canada gedecimeerd. Rijen en rijen bomen lagen als lucifers. In droge gebieden, Gekapte dennen zijn een tondeldoos voor bosbranden. Ippolito zei iets bruikbaars te maken van ontvlambaar, verspilde bomen kunnen alleen maar goed zijn. Hij stelt ook voor om tamarisk te gebruiken als grondstof voor biochar. Tamarisk is een invasieve soort in westerse staten. Het verstopt stroomgebieden, beroven van voedingsstoffen en water van inheemse soorten.

De onderzoekers maakten biochar van beide bomen en mengden het in vier verschillende bodems van verlaten mijnsites in Colorado en Idaho. Ze analyseerden de biologische beschikbaarheid van de metalen in de bodem. Beide biochar-types verlaagden de zuurgraad van de bodem in alle vier de bodems. De biochar onderbrak met succes de giftige combinatie van verzuurde bodems en zware metalen, het omzetten van die metalen in minder biologisch beschikbare vormen.

De volgende stap van Ippolito is om zijn lokaal geproduceerde biochar het veld in te nemen. Hij zei dat hij klaar is om het in gebruik te nemen. "Ik heb minstens een decennium besteed aan het testen van biochars in het laboratorium en in de kas, "zei hij. "Het is eindelijk tijd om de biochar op sommige mijnsites toe te passen." Ippolito werkt samen met de USDA Agricultural Research Service om de biochar te testen op een mijnsite in het westen van de VS en in Missouri.

Ippolito werkte samen met een team van wetenschappers van de USDA-Agricultural Research Service, de Universiteit van Idaho, en twee particuliere entiteiten in Colorado (Confluence Energy in Kremmling, CO en Ascension Soil Co. in Evergreen, CO). Hun werk is gepubliceerd in de Tijdschrift voor Milieukwaliteit .