Harald Cederlund, Elisabet Börjesson and John Stenström Biochar ett Win-Win-Win scenario? Oxisol vs.terra Preta soil + Bioenergiproduktion + Markbördighet + Kolsekvestrering + Hög adsorption av bekämpningsmedel 1
Spridning av bekämpningsmedel i miljön Potentiella lösningar Minska användningen av bekämpningsmedel Minska doserna Öka nedbrytningen (t.ex. biobäddar, co-formulering) Ökad adsorption 2
Ökad adsorption är inte bara bra + Minskar utlakning? + Minskar biotillgänglighet och giftighet? - Minskar effektiviteten hos vissa bekämpningsmedel? - Minskar nedbrytningshastigheten? Vårt mål/våra metoder Utveckla metoder för proaktiv användning av biokol för att minska utlakningen av bekämpningsmedel - Sorption och desorption av bekämpningsmedel med olika egenskaper - Effekter av biokolfilter på utlakning i kolonn- och lysimeterförsök - Förändra biokolets egenskaper genom olika behandlingar 3
- Träkol producerat från björk och gran - Pyrolys med max temp of 390-430º C - Användningsområden: grillkol, tjältining, industriellt Ett heterogent material Björk större kärl (Ø = 30-100 µm) och mindre fiberceller (Ø = 5-15 µm) Gran trakeider (Ø = 20-30 µm) 4
Våra modellsubstanser Kemisk struktur Typ Vattenlöslighet * H Bentazon herbicid hög N SO 2 (570 mg L -1 ) Klorpyrifos insekticid mycket låg Cl N OP(OCH 2 CH 3 ) 2 (1.05 mg L -1 ) Cl Cl Diuron Cl NHCON(CH 3 ) 2 herbicid låg (35.6 mg L -1 ) Glyfosat O herbicid mycket hög HO P (10 500 mg L -1 ) HO Cl N CH(CH 3 ) 2 O S CH 2 NHCH 2 CO 2 H MCPA Cl OCH 2 CO 2 H herbicid mycket hög (29 390 mg L -1 ) CH 3 Rörlighet i mark* måttligt rörlig (Kfoc 86) inte rörlig (Koc 8151) låg rörlighet (Kfoc 1067) inte rörlig (Kfoc 28700) rörlig (Koc 74) * values from FOOTPRINT PPDB Adsorption till biokol och sand 5
Utlakning i jordkolonner Bekämpningsmedlet sätts till en mindre mängd sand 0.01 M CaCl 2 tillsätts med 0.3 ml min -1 Keramikplatta Sanden sätts till toppen av kolonnen Sand (Ø = 0.5 mm) Biokolskikt 1,25-10 cm Keramikplatta Uppsamling av fraktioner Klorpyrifos Måttlig utlakning - ingen effekt av biokol förutom av det tjockaste lagret. Låg utlakning om bekämpningsmedlet presorberas till biokolet. 6
Diuron Måttlig utlakning - stor effekt av biokol. Låg utlakning om diuronet presorberas till biokolet. Glyfosat Låg utlakning ingen effekt av biokol förutom av det tjockaste lagret. Låg utlakning om glyfosat presorberas till biokolet. 7
MCPA Hög utlakning stor effekt av biokol. Låg utlakning om glyfosat presorberas till biokolet. Utlakning i lysimeterförsök 8
Utlakning av bentazon 2013 2014 Tunna lager med biokol (1-2 cm) reducerar utlakningen ungefär 50-75 % Jämförelse mellan olika adsorbenter i ett växthusförsök Lager med sorbenter (tjocklek 1.5-3.5 cm) placerade på sand Bekämpningsmedel sprutade med 4 x dos Bevattnat med 3 mm om dagen Kraftig bevattning vid försökets slut Bark, 3.5 cm Biokol, 1.5 cm Torv, 3.5 cm 9
Utlakade mängder av sju bekämpningsmedel vanliga i växthus Utlakad mängd ( % av tillsatt) Utlakad mängd (% av tillsatt) 60,0 3,0 50,0 2,5 40,0 2,0 30,0 20,0 bark biochar peat 1,5 1,0 bark biochar 10,0 0,5 0,0 0,0 Sammanfattning Biokol är olika bra på att binda och reducera utlakning beroende på typ av bekämpningsmedel (diuron > bentazon/mcpa > klorpyrifos >>glyfosat) Mycket låg utlakning om bekämpningsmedlen först adsorberas till biokolet (90-98% reduction) Lysimeterförsöken visar att ett tunt lager med biokol kan reducera utlakningen under fältförhållanden Växthusförsöken visar att biokolfilter har stor potential 10
Värmebehandling 140 120 Vätbarhet 100 Tid (s) 80 60 40 20 0 obehandlad 450 grader 500 grader Värmebehandling gör kolet mindre hydrofobt och ökar adsorptionen av de mer vattenlösliga bekämpningsmedlen (bentazon och MCPA) Ytbehandling Ytbeläggning med magnetit kan binda glyfosat och gör biokolet magnetiskt 11
Ytbehandling 4,0 adsorbed amount PO 4 -P (mg g -1 ) 3,0 2,0 1,0 0,0 3 5 7 9 11 ph Magnetiten adsorberar även fosfat Finansiärer Tack till: Daniel Lundberg Ingmar Persson Gulaim Seisenbaeva Matthew Riddle Gunnar Fent Christian Staffa, Institut für Agrarökologie, Germany 12
Thank you for your attention! 13