Mest is een realiteit bij het fokken van landbouwhuisdieren. Mest kan een nuttige meststof zijn, het teruggeven van gewaardeerde stikstof, fosfor, en kalium naar de bodem voor plantengroei. Maar mest heeft problemen. Geur aanstootgevend, uitstoot van gassen, afvoer van voedingsstoffen, en mogelijke watervervuiling zijn er maar een paar.

Timing is ook een probleem. Vee produceert 24/7 mest - zelfs als het onpraktisch of onverstandig is om het naar het veld te verplaatsen. Het afleveren van mest op het veld moet worden afgestemd op de voedingsbehoeften, bodemvochtgehalte, en temperatuur. Hoe kunnen boeren omgaan met dit timingprobleem, en andere mestproblemen?

In steden, rioleringen en waterzuiveringsinstallaties verwerken menselijk afval. Op boerderijen, mestopslaglagunes kunnen de mest vasthouden tot de tijd rijp is. Dit lost het timing- en leveringsprobleem op - maar hoe zit het met geur- en gasemissies?

Naast het ongemak van geur, uit mest kunnen gassen vrijkomen die verband houden met luchtvervuiling en klimaatverandering. methaan, lachgas, ammoniak, en waterstofsulfide zijn voorbeelden. Wetenschapper Brian Dougherty en collega's hebben methoden onderzocht om deze negatieven te verminderen en mogelijk enkele positieve punten toe te voegen:biochar-covers.

Biochar is plantaardig materiaal, zoals stro, houtachtig puin, of maïsstengels, dat is verwarmd tot hoge temperaturen in een omgeving met weinig tot geen zuurstof. Het resultaat is een zwarte, koolstofrijk materiaal vergelijkbaar met houtskool.

Dougherty zegt dat biochar als een spons is. "Biochar zorgt voor een structuur met veel lege porieruimte", zegt hij. "Het buitenoppervlak lijkt misschien klein, maar het binnenoppervlak is absoluut enorm. Een paar ons biochar kan een intern oppervlak hebben ter grootte van een voetbalveld. Er is daar veel potentieel om water en voedingsstoffen vast te houden."

Naast de verborgen opslagcapaciteit, het oppervlak van de biochar heeft de neiging om een ​​chemische lading te hebben. Dit geeft biochar het vermogen om stikstof aan te trekken en vast te houden, fosfor, en kaliumionen, metalen, en andere verbindingen. Biochar kan ook drijven (sommige soorten meer dan andere). Dat kenmerk betekent dat het gassen aan het wateroppervlak kan vasthouden.

Opgegroeid op een melkveebedrijf, Dougherty is geen onbekende in de uitdagingen van mestopslag. "Toen ik me de eigenschappen van biochar realiseerde, Ik dacht dat het een goed potentieel had voor een lagunedek, " hij zegt.

Dougherty's onderzoek bestudeerde twee vloeibare melkmeststoffen met verschillende nutriëntenniveaus. Het bestudeerde ook twee soorten biochars, gemaakt bij verschillende temperaturen. Biochar is enigszins wispelturig, presentatie van verschillende eigenschappen wanneer gemaakt bij verschillende temperaturen. Hij nam ter vergelijking ook emmers mest mee met een stroafdekking, en au natural zonder dekking als zijn controle.

Uit het onderzoek bleek dat de biochars de meeste voedingsstoffen oppikten uit de meer geconcentreerde mest met een hoger gehalte aan voedingsstoffen. "De biochar zal alles opnemen wat hij kan, dus als er meer voedingsstoffen beschikbaar zijn, is het potentieel voor opname van voedingsstoffen groter, " zegt Dougherty. Stikstof, fosfor, en kalium zijn nutriënten met de grootste economische waarde op een boerderij, maar als ze meer worden gebruikt dan wat het gewas kan opnemen, kan dit leiden tot verlies van voedingsstoffen naar het stroomgebied.

Dougherty mat ook de ammoniak aan de bovenkant van elke emmer. Ammoniak en sulfaten zijn de belangrijkste bron van de geur van mest. De koeler gemaakte biochar deed het hier het beste, vermindering van ammoniak met 72-80%. Het zweefde ook beter. Maar omdat het beter dreef en de neiging had om water af te stoten, het was minder effectief in het aantrekken van en hechten aan de voedingsstoffen dan de warmer gemaakte biochar.

Biochar is momenteel duurder in aanschaf dan stro, maar Dougherty is onverschrokken. Biochar zou een goed economisch rendement kunnen opleveren:overtollige landbouw- en bosresten zouden kunnen worden gebruikt om de biochar ter plaatse te maken. Dit proces genereert energie die tijdens de koudere maanden kan worden gebruikt voor warmtewater en warme gebouwen. Er is ook potentieel voor het opwekken van elektriciteit, brandstoffen, en andere bijproducten met behulp van meer geavanceerde apparatuur. Na gebruik in de lagune, de biochar kan naar behoefte op velden worden verspreid. Een eventueel overschot kan worden verkocht als een hoogwaardig kunstmestproduct.

En biochar heeft grote voordelen voor het milieu. "Alles wat je kunt doen om te voorkomen dat gassen uit de lagune ontsnappen, is een goede zaak, " zegt Dougherty. "Biochar toegepast op bodems - met name bodems van mindere kwaliteit - is zeer nuttig. Het maken van biochar kan ook helpen het kooldioxidegehalte in de atmosfeer te verlagen. Een deel van de kooldioxide die tijdens de plantengroei werd opgenomen, komt als een zeer stabiele vorm van koolstof in de bodem terecht. Het totaalbeeld heeft meerdere voordelen."

Dougherty's onderzoek ging niet om het voor de hand liggende. Zou biochar of stro de melklucht het beste verbeteren? Aangezien de menselijke neus weet, Dougherty rekruteerde een jury. Het weer kwam tussenbeide, echter, met vriestemperaturen en regen die de geurintensiteit tijdens de proef van 12 weken beïnvloeden. Ondanks deze uitdagingen, drie verschillende biochars bleken de geur van vloeibare melkmest te verminderen, terwijl een stroafdekking niet effectief was.

"Het bepalen van de beste afweging van biochar-eigenschappen zal een belangrijke volgende stap zijn, "zegt Dougherty. "Meer onderzoek zou de juiste biochar-productietemperatuur kunnen vinden, deeltjesgrootte, pH, en drijfeigenschappen. De potentie is er." Dit deel van het onderzoek moet nog worden uitgestippeld.