Produire, caractériser et quantifier le biochar dans les bois à l’aide de fours à chapeau à flamme portables

Dans de nombreuses régions du monde, y compris l’ouest des États-Unis, le changement climatique, la sécheresse et les espèces exotiques envahissantes ont créé une crise des incendies de forêt qui menace les écosystèmes et les communautés. Lorsque les forêts et les zones boisées brûlent de manière incontrôlable, de grandes quantités de particules et de gaz à effet de serre sont émises dans l’atmosphère, avec des conséquences dévastatrices pour la santé humaine et le climat. Par exemple, on estime que les incendies de forêt en Californie en 2020 ont libéré environ 127 millions de mégatonnes d’émissions de gaz à effet de serre, soit environ deux fois le montant total des réductions d’émissions de GES de la Californie de 2003 à 2019¹. De plus en plus, les scientifiques et les gestionnaires des terres étudient les actions humaines qui peuvent aider à restaurer ces forêts et ces terres boisées et leurs services écosystémiques. L’éclaircissage manuel et l’élimination de l’excédent de biomasse est l’une des actions les plus importantes à entreprendre². L’enlèvement de la biomasse comprend son élimination, et lorsque la biomasse est située dans des endroits éloignés et difficiles d’accès, il y a peu d’autres options que l’incinération sur place dans des tas de déblais non gérés. Les tas de brûlis non gérés éliminent les combustibles du paysage, mais ils endommagent les sols forestiers, car la chaleur concentrée sous les tas incinère l’horizon organique du sol, laissant derrière lui un sol nu vulnérable à l’érosion et à la colonisation par des espèces envahissantes. Il peut s’écouler des décennies avant que l’horizon organique du sol ne se régénère dans une cicatrice de tas de brûlis³. Les tas de brûlis non gérés sont également une source d’émissions de particules et de gaz à effet de serre. La fumée provenant du brûlage des tas de déblais limite également la fenêtre de combustion dans les bassins versants où la qualité de l’air est limitée, ce qui rend plus difficile l’exécution du travail.

Des chercheurs du Service des forêts de l’USDA ont examiné l’alternative de la production de biochar à partir de matériaux de coupe et ont identifié plusieurs techniques prometteuses, notamment la possibilité d’utiliser de petits fours à biochar mobiles dans la forêt⁴. La conversion des déblais forestiers en biochar sur place présente de nombreux avantages écologiques par rapport à la pratique actuelle d’élimination des déblais par incinération dans des tas de brûlis, notamment une réduction du réchauffement du sol et des émissions de particules. Le biochar produit sur place peut être retiré et utilisé dans l’agriculture, ou il peut être laissé en place où il remplit plusieurs fonctions dans la restauration de la santé des forêts et l’amélioration de l’adaptation au changement climatique et à la sécheresse. Étant donné que jusqu’à 50 % du carbone total dans de nombreux sols forestiers est du charbon de bois provenant d’incendies naturels historiques⁵, laisser du biochar sur le site où il est fabriqué peut restaurer le charbon de bois du sol forestier qui est souvent absent des horizons de sol récents en raison de la suppression des incendies, avec des impacts inconnus sur les processus écosystémiques⁶. Le biochar laissé en place sur les sols forestiers peut imiter les effets du charbon de bois produit par le feu naturel et produire des effets similaires sur la teneur en carbone du sol et les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol⁷.

Au cours des dernières années, un réseau international de travailleurs forestiers, de propriétaires forestiers, de chercheurs et de consultants en biochar a mis au point une série de méthodes de carbonisation pour convertir les déblais forestiers en biochar sur place comme alternative à l’incinération des tas de déblais. Ces méthodes sont basées sur le principe de la carbonisation à la flamme, d’abord développé et commercialisé au Japon sous le nom de « four de carbonisation sans fumée » proposé par la société Moki⁸. Ce four à anneau d’acier produit du biochar bien carbonisé avec une efficacité de conversion de la biomasse en biochar de 13 % à 20 %, selon la matière première utilisée⁹.

Le processus de production de biochar ou de charbon de bois est souvent appelé pyrolyse, la séparation des composants de la biomasse par la chaleur en l’absence d’oxygène. C’est généralement ce qu’on appelle la pyrolyse de l’autoclave, où la biomasse est physiquement isolée de l’air dans un récipient chauffé de l’extérieur. Cependant, la pyrolyse peut également avoir lieu en présence d’un air limité, comme dans la gazéification et la carbonisation à la flamme, car les combustibles solides comme le bois brûlent par étapes. Lorsque la chaleur est appliquée à la biomasse, la première étape de la combustion est la déshydratation, car l’eau s’évapore du matériau. Vient ensuite la dévolatilisation et la formation simultanée de carbonisation, également connue sous le nom de pyrolyse. Un gaz volatil contenant de l’hydrogène et de l’oxygène est libéré et brûlé dans une flamme, ajoutant continuellement de la chaleur au processus. Au fur et à mesure que le gaz est libéré, le carbone restant est converti en carbone aromatique, ou carbon. L’étape finale de la combustion est l’oxydation du charbon en cendres minérales¹⁰.

Étant donné qu’il s’agit de phases discrètes qui se produisent dans un processus de combustion ouvert, nous avons la possibilité d’arrêter le processus après la formation de la carbonisation en éliminant l’air ou la chaleur. Ceci est accompli pendant le processus de production de biochar en ajoutant continuellement de nouveaux matériaux au tas de brûlage afin que le charbon chaud soit enterré par un nouveau matériau qui coupe le flux d’oxygène. Le charbon de bois chaud s’accumule dans le fond du tas et est empêché de brûler en cendres tant que la flamme est présente, car la flamme consomme la majeure partie de l’oxygène disponible. Lorsque tout le combustible a été ajouté au tas, la flamme commence à s’éteindre. À ce stade, le charbon de bois chaud peut être conservé en éliminant l’oxygène et la chaleur, généralement en pulvérisant les charbons avec de l’eau et en les ratissant finement pour les refroidir¹¹.

Le principe de base du fonctionnement est celui de la combustion à contre-courant. L’air de combustion à contre-courant maintient la flamme basse et empêche l’émission de braises ou d’étincelles. La flamme brûle également la majeure partie de la fumée, ce qui réduit les émissions. En résumé, les principes suivants expliquent le fonctionnement de la combustion à contre-courant dans un four à chapeau de flamme : (1) le gaz s’écoule vers le haut tandis que l’air de combustion s’écoule vers le bas, (2) le flux à contre-courant est établi lorsque le combustible en combustion aspire l’air vers le bas, (3) les flammes restent basses et proches du combustible, minimisant ainsi les fuites de braises, (4) La fumée brûle dans la zone chaude, (5) Parce que tout l’air de combustion vient d’en haut, il est consumé par les flammes (6) Très peu d’air est capable d’atteindre les charbons non brûlés qui tombent au fond du four, (7) Les charbons sont conservés jusqu’à la fin du processus lorsqu’ils sont trempés ou éteints.

En plus de ses avantages pour le sol, le biochar est également une méthode de pointe d’élimination du carbone pour l’atténuation du changement climatique. Jusqu’à la moitié du carbone de la biomasse ligneuse peut être convertie en carbone aromatique stable sous forme de biochar¹². Cependant, toutes les technologies de pyrolyse ne produisent pas la même quantité de carbone récalcitrant qui reste stable dans les sols pendant 100 ans ou plus (la mesure clé pour déterminer la valeur d’élimination du carbone). La stabilité du biochar est étroitement corrélée à la température de production. On estime que la température adiabatique de la flamme du bois brûlé est proche de celle du propane, soit 1 977 °C¹³. La production de biochar dans un four à chapeau de flamme est étroitement couplée à la flamme, sans perte de transfert de chaleur par conduction à travers une paroi métallique, comme dans la pyrolyse de l’autoclave. Par conséquent, nous nous attendons à ce que la température de production soit élevée tant qu’une flamme est maintenue pendant le processus. Une étude de l’omble chevalier à l’aide de la spectroscopie Raman¹⁴ a révélé qu’un échantillon de biochar provenant d’un four à chapeau à flamme (fourni par l’auteur principal Kelpie Wilson) figurait parmi les trois échantillons présentant la température apparente de formation de l’omble la plus élevée, de l’ordre de 900 °C.

Des thermocouples sont nécessaires pour accéder à l’intérieur de la combustion et mesurer avec précision la température de production de biochar dans un four à chapeau de flamme ou un tas de brûlure, et ceux-ci sont coûteux et ne sont pas disponibles pour les producteurs de faible technologie. C’est pourquoi nous avons utilisé une méthode décrite par des chercheurs travaillant en Amazonie brésilienne qui utilise des crayons chauffants (utilisés par les soudeurs pour vérifier la température des pièces métalliques) qui fondent à une température calibrée¹⁵. Les briques sont marquées avec des crayons de couleur, enveloppées dans du papier d’aluminium et placées à divers endroits dans le four pendant la production. Nous avons utilisé cette méthode à plusieurs reprises et avons déterminé que les températures du four dépassaient 650° C, car les marques de crayon étaient complètement fondues. Il s’agira d’une méthode utile pour confirmer les températures de production si nécessaire ; Cependant, le principal point de vérification sera de documenter la présence de flammes partout.

Il n’y a pas beaucoup de données publiées sur les caractéristiques du biochar fabriqué par des méthodes de carbonisation à la flamme de faible technologie. Cependant, des échantillons de biochar fabriqués par des méthodes de carbonisation à la flamme dans plusieurs types de fours ont été analysés par Cornellissen et al. et se sont avérés conformes aux normes du certificat européen de biochar (EBC) pour le biochar, y compris une faible teneur en HAP et une grande stabilité du biochar. De plus, le biochar produit à partir de matières premières ligneuses et herbacées avait une teneur moyenne en carbone de 76 %¹¹. La station^{de recherche 16} du Service des forêts des États-Unis dans les montagnes Rocheuses a analysé cinq échantillons de biochar provenant de fours à chapeau de flamme et de tas de brûlis fabriqués lors d’une journée sur le terrain en Californie en 2022. La teneur moyenne en carbone des échantillons était de 85 %. Compte tenu de ces résultats, nous pouvons conclure qu’il est probable que le biochar fabriqué à partir de résidus ligneux dans les fours à chapeau de flamme répondra aux exigences de base pour une élimination vérifiée du carbone : une teneur élevée en carbone et une grande stabilité du biochar.

Deux protocoles d’élimination du carbone pour la production de biochar low-tech et basée sur le lieu ont maintenant été publiés par Verra¹⁷ et le protocole C-Sink¹⁸ de l’European Biochar Consortium Global Artisan C-Sink. Ces protocoles nouvellement développés sont prometteurs ; Cependant, ils présentent certaines limites lorsqu’ils sont appliqués aux forêts, aux terres boisées et à d’autres paysages menacés par la sécheresse et les incendies de forêt. En conséquence, cet article décrira une nouvelle méthodologie, la méthodologie CM002 V1.0, de AD Tech¹⁹, qui est en cours d’élaboration spécifiquement pour la carbonisation à la flamme des débris ligneux dans le cadre d’activités de gestion de la végétation et de réduction de la charge de combustible. L’analyse du cycle de vie confirme que la séquestration du carbone du biochar à l’aide de la production de biochar sur site à partir de la biomasse ligneuse dans les fours à chapeau de flamme produit un avantage net d’élimination du carbone²⁰. La mise en œuvre réussie de protocoles d’élimination du carbone peut aider à soutenir financièrement les travaux vitaux de réduction des combustibles qui doivent être entrepris pour protéger les communautés et les écosystèmes contre les incendies de forêt et la dégradation des écosystèmes. Afin d’accéder aux paiements d’élimination du carbone, les mesures sur le terrain et les méthodes numériques de surveillance, de déclaration et de vérification (D-MRV) sont intégrées en tant que pratiques de routine dans la méthodologie de production de biochar décrite ici. Les détails de la plate-forme sont abordés dans les informations supplémentaires (fichier supplémentaire 1).

Bien que plusieurs modèles de fours à chapeau de flamme à source ouverte soient fabriqués par des particuliers pour leur propre usage²¹, à notre connaissance, à l’heure actuelle, il n’y a qu’un seul four à chapeau de flamme d’une capacité supérieure à un mètre cube qui est produit en série pour la vente en Amérique du Nord, le four du Cercle de feu²², Un four à chapeau de flamme léger et portable conçu pour faciliter la mobilité à l’aide d’équipes manuelles. Le four se compose d’un anneau intérieur composé de six feuilles d’acier doux fixées ensemble. Un anneau extérieur composé d’acier de calibre plus léger se boulonne sur les supports qui maintiennent l’anneau intérieur ensemble. L’anneau extérieur sert de bouclier thermique qui retient la chaleur pour une meilleure efficacité. Le haut du four est ouvert à l’air, et c’est là que se forme le chapeau de flamme. L’air qui circule à travers l’espace annulaire entre le corps du four principal et le bouclier thermique fournit de l’air de combustion préchauffé au four, ce qui augmente encore l’efficacité de la combustion (Figure 1)

Figure 1 : Schéma montrant le débit d’air, les caractéristiques de la flamme et l’accumulation de charbon dans le four du Cercle de feu. L’air de combustion à contre-courant attire la fumée dans la zone chaude, où elle brûle. L’air qui circule à travers l’espace annulaire entre le corps du four principal et le bouclier thermique fournit de l’air de combustion préchauffé au four, ce qui augmente encore l’efficacité de la combustion. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Le diamètre du four est de 2,35 m, formant un cylindre d’un mètre de haut pour un volume total de 4,3 m³. En pratique, le four n’est jamais complètement rempli jusqu’en haut, de sorte qu’un lot de production typique remplira le four entre 1/2 et 3/4 pour un volume de biochar compris entre 2 et 3 mètres cubes.

Étant donné que le four à anneau de feu est de conception normalisée, il est adopté comme première technologie certifiée pour une utilisation dans la méthodologie des composants CM002 qui fournit des procédures normalisées pour la quantification des avantages en matière de gaz à effet de serre (GES). Des étapes de mesure et de collecte de données répondant aux exigences de la CM002 sont intégrées à la méthode. Le signalement se fait par le biais d’une application pour téléphone intelligent en répondant à de courts questionnaires tout au long du processus et en téléchargeant des photos et des clips vidéo sur l’application mobile.

REMARQUE : Cette méthodologie utilise l’application pour téléphone intelligent Ikhala (ci-après dénommée application D-MRV ; Table des matériaux) d’accéder aux paiements d’élimination du carbone, aux mesures sur le terrain et à la surveillance, à la production de rapports et à la vérification numériques.

1. Collecte des matières premières et confirmation de leur adéquation

1. Sélectionnez et signalez la taille de la matière première.
2. Choisissez un matériau ligneux de moins de 15 cm de diamètre. Assurez-vous que tous les matériaux sont ramifiés ou de forme non uniforme afin qu’ils ne s’entassent pas trop et n’empêchent pas la circulation de l’air dans le four.
3. Sur l’application D-MRV, cliquez sur le bouton Prendre une photo dans la section Matières premières pour ouvrir l’appareil photo. Avec l’appareil photo ouvert, visez le sujet (piles de matières premières sèches avec un bâton de mesure) et capturez l’image en appuyant sur le bouton de l’obturateur à l’écran.
4. Déclarer les espèces de matières premières : Ouvrez l’application D-MRV et répondez au court questionnaire numérique indiquant les quantités de chaque type d’espèce. Les rapports sont basés sur des estimations visuelles.
5. Déterminer et déclarer l’humidité de la charge d’alimentation.
   1. À l’aide d’un humidimètre à bois de chauffage standard, effectuez une lecture en insérant les broches au milieu de la plus grande pièce de chaque type de matière première.
   2. Sur l’application D-MRV, prenez une photo de chaque lecture d’humidimètre. Cliquez sur le bouton Prendre une photo dans la section de l’humidimètre et saisissez la valeur affichée sur l’humidimètre dans le champ de texte. Soumettez une photo et un texte pour chaque lecture de l’humidimètre.

2. Assemblage, chargement et allumage du four

1. Sur un sol plat, dégagez les matières organiques inflammables d’un cercle d’environ 3 m de diamètre. Assemblez les 6 panneaux intérieurs du four en un cylindre à l’aide des supports de connexion,
2. À l’aide d’une pelle ou d’un outil similaire, scellez le bord inférieur du cylindre avec une petite berme de terre minérale ou d’argile afin que l’air ne puisse pas pénétrer dans le four par le bas.
3. Fixez les 6 panneaux de bouclier thermique aux supports de connecteur, en veillant à ce qu’un espace d’air soit laissé au bas du bouclier thermique afin que l’air puisse circuler à travers l’espace annulaire entre les cylindres intérieur et extérieur. Fixez l’étiquette d’identification du four au bouclier thermique à l’aide du matériel du bouclier thermique.
4. Identifiez les fours utilisés dans le lot. Dans la section Préparation à la combustion , cliquez sur le bouton Prendre une photo pour prendre des photos du four assemblé et de l’étiquette d’identification et les soumettre pour chaque four sur le site.
5. Chargez le four : Utilisez un matériau plus petit (2 à 6 cm d’épaisseur est idéal) et plus sec pour le chargement initial du four. Emballez le matériau jusqu’au bord du four, en disposant tout matériau non ramifié, comme les poteaux, de manière à ce qu’il ne soit pas trop serré et ne limite pas la circulation de l’air.
   REMARQUE : L’objectif est de s’assurer que le matériau est suffisamment serré pour soutenir une flamme, mais aussi pour permettre à l’air de combustion d’atteindre le bas de la pile.
6. Allumez le four : Ajoutez de petits matériaux d’allumage secs sur le dessus du four chargé. Utilisez un accélérateur si nécessaire et allumez-le avec une allumette, ou utilisez un chalumeau au propane. Allumez le four à plusieurs endroits sur le dessus afin qu’un chapeau de flamme se développe rapidement sur l’ensemble du four.
7. À l’aide de l’application D-MRV, prenez un clip vidéo de 30 s dès que le capuchon de flamme est établi. Dans la section Démarrer la gravure , cliquez sur le bouton Prendre une vidéo , puis cliquez sur le bouton Soumettre la vidéo .

3. Alimentation et entretien du four

1. Au cours de la première phase de fonctionnement, l’air est aspiré du haut vers le bas du four, tandis que la charge initiale brûle principalement jusqu’à une couche de charbon. Assurez-vous que la première charge produit un bon lit de charbon avant d’ajouter plus de matériau. Ajoutez une nouvelle couche de matière première lorsque la couche précédente commence à montrer une pellicule de cendres blanches.
2. Transition vers le chargement continu : Chargez de nouveaux matériaux dans le four à un rythme régulier. Essayez de garder chaque couche de bois du même diamètre pour que la carbonisation soit uniforme.
   1. Utilisez la flamme comme indicateur de la vitesse de chargement : laissez la flamme être le guide pour l’ajout de nouveaux matériaux. Assurez-vous qu’une bonne flamme forte est maintenue sur le dessus car c’est la source de chaleur pour faire du charbon.
   2. Si l’opérateur charge trop, trop vite, la flamme sera étouffée. Si cela se produit, faites une pause et attendez que la flamme revienne. Si l’opérateur ne charge pas assez de matériau, la flamme s’éteindra et le charbon commencera à brûler en cendres. Si cela commence à se produire, ajoutez plus de matériau pour maintenir la flamme.
3. Vérifiez la présence de la flamme pendant la combustion comme indicateur d’une combustion propre et chaude qui minimisera les émissions de méthane et maximisera la formation stable de carbonisation.
   1. À l’aide de l’application D-MRV, prenez une vidéo de 30 s de la flamme environ 1 h après l’allumage du four. Accédez à la section Preuve de la qualité de la gravure et cliquez sur le bouton Preuve de la brûlure à la première heure .
   2. Cliquez sur le bouton Prendre une vidéo , appuyez sur Enregistrer pendant au moins 30 secondes, puis cliquez sur le bouton Soumettre la vidéo .
4. Ajoutez le plus gros matériau au milieu de la brûlure pour qu’il ait le temps de carboniser complètement. Le four se remplira de biochar à des taux différents, en fonction du type de matière première, de la taille et de l’humidité.
5. À l’aide de l’application D-MRV, prenez une vidéo de 30 secondes de la flamme à la fin de la deuxième heure de combustion. Cliquez sur le bouton Proof of Burn at Second Hour (Preuve de brûlure à la deuxième heure ), puis sur le bouton Prendre une vidéo . Appuyez sur Enregistrer pendant au moins 30 secondes et cliquez sur le bouton Envoyer la vidéo .
6. À l’aide de l’application D-MRV, prenez une vidéo de 30 secondes de la flamme à la fin de la troisième heure de combustion. Cliquez sur le bouton Proof of Burn at Third Hour (Preuve de brûlure à la troisième heure ), puis sur le bouton Prendre une vidéo . Appuyez sur Enregistrer pendant au moins 30 secondes et cliquez sur le bouton Envoyer la vidéo .
7. Au fur et à mesure que le four se remplit de charbons rougeoyants, faites les dernières couches de matériau de taille moyenne pour permettre aux plus gros morceaux de finir de carboniser.

4. Finition, trempe et mesure du biochar

1. Terminez la combustion lorsque le biochar accumulé se trouve à moins de 10 à 20 cm du bord supérieur du four, lorsque la matière première est entièrement utilisée ou lorsque la journée de travail se termine.
2. La carbonisation est terminée lorsqu’il n’y a plus de flammes. Attendez 10 à 15 minutes après avoir ajouté le dernier morceau de matière première pour que les flammes s’éteignent. Il y aura toujours quelques gros morceaux qui ne se carbonisent pas complètement, ce qui n’est pas un problème.
3. Avant la trempe, utilisez un râteau en acier pour niveler les charbons chauds et incandescents dans le four.
   1. Placez un bâton de mesure verticalement dans le four, contre la paroi du four, de manière à ce qu’une extrémité touche le charbon de niveau. Sur l’application D-MRV, prenez une photo du bâton de mesure qui indique la profondeur de la carbonisation dans le four en naviguant jusqu’à la section Mesure du biochar et cliquez sur le bouton Prendre une photo .
   2. Dans le champ de saisie de texte de la question Quelle est la lecture du haut du biochar au sommet du four, entrez la valeur sur le bâton de mesure.
   3. Répétez cette mesure et l’enregistrement de la photo deux fois de plus à différents endroits dans le four en cliquant sur le bouton Soumettre et ajouter une autre photo .
4. Immédiatement après avoir signalé les mesures de la profondeur de carbonisation, prenez une photo de l’étiquette d’identification du four à des fins de vérification.
5. Mesurez la densité apparente de l’omble.
   1. Lorsque le lot de biochar est terminé, mais avant la trempe, remplissez un seau en métal avec des charbons incandescents chauds sortis du four. Pesez le seau pour obtenir le poids à vide à l’aide d’une balance suspendue. Prenez une photo pour noter le poids.
   2. Remplissez le seau de charbons ardents et pesez-le en prenant une photo pour noter le poids.
   3. Répétez la procédure d’échantillonnage (4.5.1-4.5.2) deux fois de plus, en prélevant des échantillons dans différentes parties du four et en enregistrant la valeur avec une photo.
6. Tremper à l’eau.
   1. Commencez à pulvériser de l’eau à basse pression dans le four jusqu’à ce que le bouclier thermique soit suffisamment froid pour être touché. Retirez tous les panneaux de bouclier thermique et empilez-les à l’écart.
   2. Pendant que vous pulvérisez de l’eau, retirez plusieurs panneaux du four et ratissez le charbon en une fine couche pour qu’il refroidisse. Continuez à pulvériser et à ratisser jusqu’à ce que l’omble soit complètement refroidi. Le biochar doit être suffisamment froid pour y mettre la main.
7. Retirez et enregistrez les morceaux non brûlés. Retirez les morceaux partiellement carbonisés et disposez-les sur l’un des panneaux du four en une seule couche, avec le bâton de mesure posé à côté. À l’aide de l’application D-MRV, prenez une photo des morceaux incomplètement carbonisés.

Un lot de biochar bien organisé et mis en œuvre à l’aide du four Ring of Fire produira 2 à 3 m3 de biochar en 4 à 5 h de temps de combustion. L’utilisation de la méthodologie des composants CM002 et l’enregistrement des paramètres de combustion dans l’application D-MRV sont destinés à permettre à un vérificateur certifié de confirmer le volume de production de biochar par lots et la qualité du biochar. De plus amples renseignements sur la méthodologie sont fournis dans les renseignements supplémentaires (fichier supplémentaire 1).

Les points de vérification du processus pour un lot typique de biochar fabriqué dans le four du Cercle de feu sont répertoriés ici (Figure 2). Le tableau 1 donne les valeurs typiques mesurées sur le terrain ou déterminées par vérification.

1. Déclarez le type de charge d’alimentation.
2. Taille de la matière première : image de la pile de matières premières avec une règle en place.
3. Humidité de la matière première : une image montrant la lecture de l’humidimètre de la plus grande pièce de chaque espèce de matière première.
4. Allumage : Une vidéo de 30 secondes montrant le début de la combustion du four et l’heure d’enregistrement du démarrage. La vidéo montre qu’un fort chapeau de flamme s’est développé.
5. Vérification de la température de production basée sur la présence de flammes : trois vidéos de 30 secondes montrent une forte présence de flamme pendant la combustion.
6. Volume de biochar : trois images de bâton de mesure dans le four pour montrer la hauteur du charbon de niveau dans le four à trois endroits. Les distances mesurées entre le haut du four et le charbon sont moyennées à une valeur pour les calculs.
7. Densité apparente : Une image de la balance montrant le poids à vide du seau. Trois photos de balance montrant le poids de l’omble et du seau. Charbon prélevé à 3 endroits dans le four. Les trois mesures de poids sont moyennées à une seule valeur pour les calculs

Figure 2 : Infographie montrant les points de vérification du processus. Les points de vérification du processus pour un lot typique de biochar fabriqué dans le four du Cercle de feu. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Valeurs représentatives utilisées pour vérifier les résultats de production et les paramètres de traitement d’un lot typique de biochar produit dans un four à biochar du Cercle de feu.

À l’aide de ces points de contrôle, le vérificateur détermine que le biochar a été fabriqué avec des matières premières appropriées et à une température supérieure à 600 °C pour répondre aux exigences de la méthodologie CM002 Component pour une stabilité à long terme. Cela permet d’appliquer le facteur de stabilité du carbone de 0,74 pour une permanence de 100 ans au lot de biochar. Pour déterminer le volume du lot de biochar, le vérificateur utilise le volume du four vide tel que vérifié par l’étiquette d’identification du four (4,3 m3) et la hauteur du niveau de charbon dans le four (1 m - 0,4 m = 0,6 m). Comme le four est rempli à 60 %, le volume de charbon est de 0,6 x 4,3 m3 = 2,6 m3. Le vérificateur calcule ensuite la densité apparente du biochar en fonction des mesures du seau. En soustrayant le poids du seau de 0,6 kg de chaque mesure, on obtient des valeurs de 1,2 kg, 1,3 kg et 1,4 kg qui sont moyennées à 1,3 kg/7 L. Cela équivaut à 185,7 kg/m3. Par conséquent, le poids sec du biochar produit est de (185,7 kg/m3) x (2,6 m3) = 483 kg.

Le vérificateur peut prendre la teneur en carbone du biochar à partir d’une base de données, ou dans ce cas, d’un simple test de laboratoire qui a confirmé une teneur en carbone de 86,8 % à partir d’un lot de bois résineux mélangés produits dans un four du Cercle de feu dans le comté de Sonoma, en Californie, en 2021. Le test a été effectué par Control Laboratories de Watsonville, CA23. Le facteur de stabilité du carbone de 0,74 est appliqué. Par conséquent, la teneur en carbone organique stable sur la base du poids sec du biochar est dérivée de la masse de biochar, de sa teneur en carbone organique et du facteur de stabilité sur 100 ans pour une valeur finale de (483) x (0,868) x (0,74) = 310,2 kg de carbone stable. Pour arriver à la valeur finale de l’élimination du carbone, les fuites du projet sont soustraites et les marges de sécurité appropriées sont appliquées ainsi que le facteur de conversion du carbone solide en dioxyde de carbone, comme décrit dans le fichier supplémentaire 1. La valeur certifiée d’élimination du biochar du biochar dépend de la vérification finale que le biochar a été appliqué sur le sol ou le compost et qu’il n’est pas brûlé ou oxydé d’une autre manière.

Fichier supplémentaire 1 : Informations détaillées sur la méthodologie et les calculs. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

L’auteur Kelpie Wilson est l’inventeur et le fabricant du four à biochar Ring of Fire. L’auteur Wihan Bekker est copropriétaire d’African Data Technologies (Pty) Ltd., développeur de la méthodologie des composants CM002 et de la plate-forme de reporting Ikhala D-MRV.