Biochar: Applications en agriculture – Progressive Dairy

Le biochar est un outil émergent pour la gestion des déchets et l’amélioration des sols avec une variété d’applications, en particulier dans l’industrie laitière. Un webinaire de Texas A&M AgriLife Extension a détaillé les connaissances et les fonctions actuelles de la substance et les recherches en cours.

“Le biochar est un matériau semblable au charbon de bois fabriqué à partir de différents déchets, en particulier des déchets agricoles”, a déclaré le Dr. Eunsung Kan, professeur de recherche associé à Texas A&M AgriLife Research et Tarleton State University.

Le biochar peut être fabriqué à partir de diverses substances, notamment du fumier, de l’herbe, du foin, des résidus de récolte, du bois et des biosolides provenant des usines de traitement des eaux usées. Le processus de production est appelé pyrolyse. Pour les utilisations agronomiques, la matière première est chauffée entre 572 °F et 662 °F pendant une demi-heure à deux heures dans un environnement à faible teneur en oxygène.

Kan a déclaré que des expériences sont effectuées avec un petit réacteur biochar à l’échelle du laboratoire en plus d’un réacteur de taille commerciale. La grande unité peut produire plusieurs tonnes de biochar par jour.

Le processus produit également de la bio-huile similaire au pétrole brut qui peut être convertie en diesel, et du gaz de synthèse qui est utilisé pour soutenir le processus de production de biochar.

James P. Muir, écologiste des prairies chez Texas A&M AgriLife Research, a expliqué que le biochar est assez différent du carbone organique composté et de la matière organique brûlée (cendres) en termes de composition et d’impact.

Utilisations du biochar

Le biochar peut être utilisé de différentes manières. Tout d’abord, il peut être utilisé pour purifier le biogaz afin qu’il puisse être utilisé comme carburant. Il peut également être ajouté à un digesteur anaérobie utilisé pour produire du biocarburant, où selon les recherches de Kan, il augmente la production de carburant de 30% à 60% et réduit le temps de traitement de 33%.

Dans le traitement de l’eau et des eaux usées, le biocharbon activé peut être utilisé comme le charbon actif pour absorber les contaminants tels que les métaux lourds, les pesticides et les agents pathogènes, et récupérer les nutriments. Le biochar qui a capturé le phosphore peut être utilisé comme engrais pour les cultures. Kan a estimé que si chaque laiterie aux États-Unis utilisait du biochar pour capturer le phosphore des eaux usées, cela rapporterait 35 millions de dollars par an en coûts d’engrais réduits. Il existe également des possibilités d’utiliser le biochar dans le recyclage des eaux usées laitières, parmi d’autres utilisations émergentes de la substance.

Avantages pour le sol

Les applications du biochar au sol ont un impact considérable et les chercheurs sont loin d’avoir toutes les réponses. Muir s’est concentré sur les connaissances actuelles sur l’utilisation du biochar comme amendement du sol, en particulier dans les zones de pâturage comme l’ouest du Texas avec des sols plus sableux et des précipitations limitées, présentant son propre travail ainsi que des recherches effectuées par son partenaire Paul de Laune, écologiste des sols chez Texas A&M. Recherche AgriLife.

Muir a déclaré que les applications de biochar sont un investissement à long terme, bénéficiant aux sols pendant des centaines d’années. Cela peut aider à rendre les systèmes de pâturage et l’utilisation des engrais plus efficaces.

En général, l’ajout de biochar contribue à améliorer les propriétés physiques du sol, comme l’ajout de carbone organique, l’amélioration de la capacité de rétention d’eau, plus d’espace poreux et une capacité d’échange cationique accrue.

Kan a fait des recherches en serre sur la croissance des plantes, et l’herbe des Bermudes a mieux poussé lorsque plus de biochar a été ajouté au pot. Le biochar standard et le biochar avec des nutriments filtrés provenant des eaux usées de laiterie ont été utilisés dans l’étude.

Son application avec de l’azote inorganique a amélioré le rendement du maïs et l’utilisation de l’azote dans les sols sablonneux pauvres, mais pas dans les sols limoneux argileux d’après les recherches actuelles.

“L’efficacité du biochar dépend de la texture du sol”, a déclaré Muir. « Si vous avez un sol sablonneux, le biochar est une bonne chose. Si vous avez quelque part un sol riche en argile ou riche en matière organique comme les bas-fonds, alors peut-être que le biochar n’est pas nécessairement pour vous.

La raison en est que les particules d’argile et d’humus retiennent bien les nutriments, mais pas le sable, de sorte que le biochar peut s’accrocher à l’engrais d’une manière qu’un sol de sable typique ne peut pas.

L’impact exact de l’application de biochar sur le sol dépend d’un certain nombre de facteurs, tels que le type (fumier, foin, bois, etc.), la finesse du broyage du biochar, la température à laquelle il a été produit (des températures plus élevées brûlent plus d’azote) , quelle quantité est appliquée et si elle est appliquée sur la surface ou incorporée.

Muir a déclaré que des particules plus grosses de biochar (0,2 à 10 millimètres) améliorent l’infiltration de l’eau dans les sols à texture grossière, mais que le biochar pulvérulent (moins de 0,2 millimètre) réduit l’infiltration dans les sols à texture fine.

Le biochar peut modifier le pH du sol et offre une alternative à la chaux. Étant donné que le biochar a une composition nutritive relativement faible et qu’il retient les nutriments dans le sol pour les libérer à long terme, il ne doit pas être considéré principalement comme un engrais.

“Le biochar n’est normalement pas ajouté pour fournir des nutriments”, a déclaré Muir. “Il est ajouté pour gérer les nutriments.”

Le biochar peut lier les nutriments, en particulier les micronutriments, juste après l’application, il a donc averti les producteurs d’avoir une vue d’ensemble de la place du biochar dans le programme de nutriments et d’encourager les analyses de sol après l’application du biochar pour voir quelles carences à court terme pourraient exister.

“C’est une arme à double tranchant : si vous appliquez du biochar aux pâturages et aux champs de culture sans augmenter l’application de nutriments provenant d’autres sources, vous allez avoir une diminution de la productivité à court terme”, a expliqué Muir. “A long terme, vous aurez une utilisation plus efficace de ces nutriments.”

Lorsque le biochar est appliqué avec du compost ou du fumier, il réduit le ruissellement de 5 à 50 %. L’érosion du sol est réduite de 11% à 78%. La réduction de la lixiviation de l’azote varie de 2 % à 88 %.

Muir encourage les producteurs à examiner les avantages à long terme du biochar, en particulier à mesure que les coûts des engrais augmentent, à évaluer le retour sur investissement et à évaluer si le biochar a un sens économique pour l’opération.

Bien que la recherche soit préliminaire, certains résultats intéressants proviennent d’études sur la façon dont le biochar interagit avec la vie du sol qui fait partie intégrante de la productivité des terres.

Olabiyi Obayomi, post-doctorante à Texas A&M, étudie l’impact du biochar sur les microbes du sol.

“Différents types de biochar affectent différemment la diversité microbienne, et l’augmentation des taux de chargement de biochar augmente la diversité microbienne”, a-t-il résumé.

En général, lorsque plus de biochar est ajouté au sol, quel que soit son type, la diversité microbienne augmente. Les études ont comparé le fumier et le biochar de bois et un mélange 50-50 des deux. En général, le fumier produit plus de diversité, suivi du mélange, suivi du bois à la plus faible augmentation.

Les communautés microbiennes ne se contentent pas de grossir – elles changent également de composition avec l’ajout de biochar, avec plus de microbes qui se développent dans des environnements riches en nutriments et à pH plus élevé qui peuvent métaboliser le phosphore, l’azote et le carbone.

Obayomi s’intéresse au potentiel de conversion du fumier laitier en biochar comme outil de gestion des déchets, ainsi que pour améliorer le sol et prévenir les émissions de gaz à effet de serre, entre autres avantages.

Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre, il existe déjà une myriade de façons d’incorporer le biochar dans les exploitations laitières.

Un certain nombre d’études sont en cours, certaines financées par l’USDA et le NRCS, qui plongent dans la variété des utilisations et des impacts du biochar, donc plus d’informations seront disponibles dans les prochaines années et au-delà.

Photo de courtoisie.

Martha Hoffman Kerestes est une rédactrice indépendante basée dans l’Illinois.

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