Ph.d. på Risø DTU: Biochar er hvad vi har!

	Blå bog Navn: Esben Wilson Bruun Uddannelse: Biolog fra Københavns Universitet 2003 med speciale i vandrensning Projekttitel: Effect of biochar on soil nutrient dynamics, GHG emissions and plant growth Vejleder: Henrik Haugaard-Nielsen og Per Ambus Ansættelse på Risø: Marts 2008 – februar 2011 Du kan læse mere om biochar her

Fra undervisning om spildevand til kulsort biochar
Efter i nogle år at have arbejdet som informationsmedarbejder på Spildevandscenter Avedøre - et stort renseanlæg syd for København - fik jeg lyst til at komme mere ned i detaljen igen og vende tilbage til naturvidenskaben. Det resulterede i, at jeg i foråret 2008 begyndte i en ph.d.-stilling i programmet NRG (eNeRGy) i Biosystemer.

Springet til stillingen på Risø DTU var et af de større. Fra i mit tidligere job at have det daglige ansvar for et besøgscenter med 5000 årlige besøgende, fra folkeskoleelever til universitetsstuderende, med en hverdag bestående af formidling og drift af centret, blev jeg nu kastet ud i (eller snarere ind i) forskningsmiljøet.

’Forkælede’ ph.d.-studerende
Fra udadvendt generalist til krumbøjet grubler kunne man sige. Eller det var måske lidt den fordom, jeg havde om ph.d. studiet, inden jeg startede på Risø. Jeg har siden måttet sande, at ph.d.-studiet er meget mere end kaffekopper og artikler op til begge ører: Som ph.d. på Risø samarbejder jeg med folk med vidt forskellige faglige baggrunde og nationaliteter og har skullet formidle min viden både videnskabeligt og i en mere populær form (som her) på seminarer, kurser, konference og undervisning på DTU.

Det var ikke svært at falde til i det program, hvor jeg blev ansat, da her er en god social atmosfære med rare (samfunds)engagerede kollegaer, som også kan tale om andet end lige deres forskningsfelt/arbejde. Over frokosten og i kaffepausen diskuteres energi, politik, miljø eller helt andre ting – et miljø, som jeg synes er spændende at være en del af.

Der er ikke så mange studerende som på mere traditionelle undervisningsinstitutioner, da Risø først og fremmest er en forskningsinstitution, og som ny studerende er det både godt og skidt. Skidt, da der godt kunne være lidt mere spræl i den engang i mellem, men samtidig godt, fordi man som studerende bliver ’forkælet’ lidt mere.

Der er mere tid til vejledning, større adgang til udstyr og teknisk assistance, og jeg føler, at jeg bliver anset som ’fuldgyldig’ kollega til de fastansatte frem for blot studerende, som det måske kan være tilfældet på steder med rigtig mange ph.d.-studerende.

BIOCHAR og biolie ud fra halm
Mit projekt er en del af et større samarbejdsprojekt mellem mit program NRG i Afdeling for Biosystemer og Kemiteknik DTU. Projektet går kort fortalt ud på at producere bioolie ud fra halm og samtidig udnytte koks-restproduktet – kaldet biochar.

I processen, der foregår i en ’pyrolyse-reaktor’, opvarmes findelt halm til omkring 500 grader uden ilt (pyrolyseproces), og der dannes bioolie, pyrolysegas og biochar. Bioolien kan bruges på fx kraftværker, pyrolysegassen internt til at drive processen, og biocharen kan bruges som jordforbedringsmiddel og samtidig modvirke klimaforandringerne gennem kulstoflagring.

En ’carbon-negativ’ teknologi
Min forskningsopgave er at undersøge biochars nedbrydelighed i jord og dets indvirkning på en række mikrobielle jordprocesser, herunder drivhusgasemissionerne. Modsat nedmuldning af halm direkte på marken, hvor den primære del af halmen omsættes til CO2 i løbet af kort tid (nogle år), er biochar meget langsomt nedbrydeligt.

Så ved at omdanne halmen til svært nedbrydeligt biochar ’fanges’ det kulstof, der oprindeligt blev indbygget i hveden via fotosyntesen og langtidslagres i århundreder i jorden. Biochar-’teknologien’ bliver derfor kaldt ’carbon-negativ’, fordi der rent faktisk langtidsfjernes kulstof fra atmosfæren i modsætning til ’carbon-neutrale’ teknologier som vind- og solenergi. Kulstoflagring via biochar er en af de metoder, der skal diskuteres på klimatopmødet i København til december.

Biochar til jordforbedring
Ud over kulstoflagring har adskillige studier også vist, at biochar har jordforbedrende egenskaber. En af hemmelighederne bag dette er biochars store porøsitet; et gram biochar har typisk et overfladeareal på 3-500m2. Den store overflade gør biochar i stand til at fastholde næringsstofferne i jorden. Forsøg har vist, at mængden af tilførte næringsstoffer (gødning) kan reduceres på sandede jorde iblandet biochar, da der her sker mindre udvaskning.

Da forskningsfeltet ’biochar’ er et relativt nyt område, hvor langt det meste forskning hidtil er foregået i troperne, er der mange åbne spørgsmål endnu – især under vores breddegrader. Fx:

• Ses der samme stigninger i afgrødeudbyttet med tilførsel af biochar på frugtbare skandinaviske jorde som i meget ældre tropiske jorde? 
• Hæmmer biochar emissionen af drivhusgasser – med fokus på lattergas i mit projekt?
• Forøger biocharen lerjordes evne til at holde på vandet (markkapaciteten)?
• Er der eventuelle giftige forbindelser i biocharen?
• Hvordan responderer mikroorganismerne på biochar?

’Brændemærket’ biochar
For tiden er jeg i gang med et inkubationsforsøg med 13C-isotop mærket biochar. Dette gør mig i stand til at besvare spørgsmål omkring biochars (korttids)nedbrydelighed og dermed biochars potentiale for at lagre kulstof. Og det giver mulighed for at skelne biochar-kulstof fra jordens kulstof (12C ) bundet i forskellige organiske fraktioner og dermed følge kulstofpuljen fra biochar rundt i jordsystemet.

Til sommer starter jeg et potteforsøg op i klimakammer, hvor jeg bl.a. vil teste planteresponset på biochar i henholdsvis lerjord og sandjord, med og uden gødning. Forhåbentlig får jeg hjælp fra en sommerstudent, så jeg kan træne mine undervisningskompetencer og samtidig få genereret endnu flere data.



Esben Bruun