Negli ultimi anni la produzione e l’applicazione del biochar sta crescendo in tutto il mondo, poiché di fatto rappresenta un attore importante nei processi di mitigazione del cambiamento climatico, nello sviluppo di un modello sostenibile di agricoltura, nel controllo e risanamento ambientale.
Le proprietà fisico-chimiche del biochar anticipano l’ampio spettro di prospettive applicative di questo prodotto come: ammendante del suolo, additivo per il compost, materiale da costruzione, carbone attivo, promotore della digestione anaerobica. Ma l’elenco dei potenziali usi è in continua espansione.
La definizione del’ EBC (European Biochar Certificate) è la seguente: il biochar è una sostanza eterogenea, ricca di carbonio aromatico e minerali. È prodotto dalla pirolisi della biomassa, ottenuta in modo sostenibile, in condizioni controllate con tecnologie pulite, e può essere utilizzato per qualsiasi scopo che non comporta la sua rapida mineralizzazione a CO₂.
Attualmente gli standard per la produzione e l’impiego di biochar più utilizzati a livello globale sono: l’International Biochar Initiative (IBI) (America) e lo European Biochar Certificate (EBC) (Europa). Questi standard sono stati sviluppati per aiutare a ridurre i rischi per la salute e l’ambiente che possono derivare dalla produzione e dall’utilizzo di biochar.
Il biochar mostra una struttura porosa in grado di fornire un’ eccellente capacità di adsorbimento dell’ acqua e dei nutrienti, nonché dei contaminanti; inoltre, la superficie fornisce siti di attacco per i microbi del suolo.
La produzione di biochar implica un processo chimico-fisico in cui la biomassa subisce decomposizione, depolimerizzazione e condensazione, in condizioni anossiche o a basso contenuto di ossigeno e ad alte temperature (350-1000 °C).
Nel complesso dal processo di pirolisi si ottengono tre prodotti: syngas (gas), bio-oil (liquido) e biochar (solido).
La temperatura e le velocità di riscaldamento caratterizzano i tipi di pirolisi che, in base alle condizioni fisiche, possono produrre diverse miscele dei tre prodotti. La pirolisi lenta (cioè bassa velocità di riscaldamento e temperatura moderata) favorisce la formazione di biochar, mentre una pirolisi rapida (cioè alta velocità di riscaldamento e temperatura elevata) favorisce la produzione di bio-oil, la gassificazione, invece, consente la produzione di syngas. Bio-oil e syngas, a loro volta, possono subire un ulteriore processo di combustione per la generazione di acqua calda, vapore e/o elettricità generata da turbine.
È importante sottolineare che la decomposizione termica avviene grazie a biomassa di vario tipo come residui forestali, agricoli, industriali e urbani (ossa, pneumatici di scarto, carta, legname, ortofrutticoli). Questo aspetto è fondamentale perché consente allo stesso tempo di ridurre i rifiuti prodotti e i costi di smaltimento ad essi associati quando vengono convertiti in biochar.
– Agricoltura: l’applicazione agricola e orticola del biochar è stata ampiamente testata in laboratorio e sul campo. Oggi questo prodotto viene applicato come componente di fertilizzanti chimici o come ammendante del suolo per migliorare la produttività delle colture, aumentando la disponibilità di nutrienti, l’ attività microbica del suolo e la rigidità dei terreni argilloso-sabbiosi, suggerendo una notevole efficacia nel miglioramento della capacità di ritenzione idrica in tali terreni.
Il biochar è anche in grado di ristabilire il pH dei suoli, aumentando, ad esempio, il pH di terreni altamente acidi. L’applicazione del carbone su terreni estremamente acidi migliora notevolmente la sua capacità di adsorbimento e ritenzione dei nutrienti minerali, quindi disponibili per le piante.
Inoltre, contribuisce alla mitigazione di metalli pesanti presenti nel suolo.
È bene specificare che, sebbene il biochar sia un tipo di ammendante, differisce dal compost e dal processo di compostaggio. Il compostaggio è la biodegradazione naturale dei substrati organici da parte della comunità microbica, in condizioni aerobiche. La materia organica nel compost degrada e mineralizza rapidamente, quindi i suoi effetti benefici sono di breve durata rispetto al biochar che è in grado di persistere nel suolo a lungo termine (Tratsch et al., 2019 ).
– Sequestro di CO₂: l’utilizzo di questo nuovo materiale si è rivelato fondamentale nel processo verso la carbon neutrality. Infatti, contribuisce ad attirare il carbonio dall’atmosfera e ad immagazzinarlo nel suolo per centinaia o migliaia di anni, prevenendo la sua rapida mineralizzazione ad anidride carbonica.
– Additivo per il compostaggio: il biochar, preparato mediante pirolisi lenta, ha mostrato effetti positivi nello stimolare la decomposizione dei composti organici.
– Industria edile: una delle applicazioni emergenti del biochar è come costituente di materiali da costruzione cementizi, in particolare come alternativa sostenibile a cemento, sabbia o altri additivi ad alta intensità energetica utilizzati per la produzione del calcestruzzo (Akhtar e Sarmah, 2018). Le prestazioni meccaniche e la durabilità delle miscele biochar-malta o del biochar-calcestruzzo dipendono da alcuni fattori fisici, come le dimensioni delle particelle di biochar, la porosità, la superficie totale.
– Trattamento acque reflue: Il biochar svolge anche un ruolo importante come filtro naturale nella rimozione di prodotti farmaceutici, pesticidi e antibiotici da acque reflue industriali.
Il biochar risulta, quindi, un’opzione vantaggiosa per tutti poiché può fungere sia da pozzo di carbonio che da ammendante del suolo per migliorarne la qualità (fertilità) e la capacità di ritenzione idrica, e prevenirne il degrado.
Esso può avere implicazioni fondamentali nello sviluppo di un’economia circolare in ambito agricolo, poiché può essere integrato nelle pratiche di fertilizzazione convenzionali, in particolare nei sistemi di produzione alimentare gestiti biologicamente per ridurre l’impatto ambientale del processo e, cosa ancora più interessante, consentirebbe di aumentare il valore agronomico degli ammendanti organici.
Inoltre, consentirebbe di ridurre lo smaltimento di rifiuti ed a generare energia per la stessa produzione, limitando le emissioni di carbonio.
Chen Dexiang et al., (2021), “Biochar industry to circular economy”, Science of The Total Environment Vol. 757, 25 February 2021, 143820
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