Continue productie van biochar in het hout met behulp van een op een aanhanger gemonteerde luchtgordijnbrander

Samenvatting

We beschrijven het gebruik van een plaatsgebonden mobiele pyrolyse-eenheid uitgerust met een luchtgordijn om continu biochar te creëren. De technologie vermindert de noodzaak van open slash pile burning, wat resulteert in lagere emissies en minder impact op de bodem. Het protocol bevat richtlijnen voor het selecteren, laden en blussen van locaties.

Samenvatting

Brandstofbehandelingen en andere praktijken voor het uitdunnen van bossen zijn gericht op het verminderen van het risico op bosbranden en het vergroten van de veerkracht van bossen tegen droogte, insecten en ziekten en het vergroten van de bovengrondse koolstofvastlegging (C). Brandstofbehandelingen genereren echter grote hoeveelheden onhandelbare houtachtige biomassaresten die vaak worden verbrand in open stapels, waarbij aanzienlijke hoeveelheden broeikasgassen en deeltjes vrijkomen en de grond onder de stapel mogelijk wordt beschadigd. Luchtgordijnbranders bieden een oplossing om deze problemen te verminderen, helpen om rook en deeltjes van verbrandingsactiviteiten te verminderen, biomassaresten vollediger te verbranden in vergelijking met paalverbranding en het directe en intense vuurcontact te elimineren dat de grond onder de schuine streep kan beschadigen. In een luchtgordijnbrander vindt de verbranding plaats in een gecontroleerde omgeving. Rook wordt tegengehouden en gerecirculeerd door het luchtgordijn, en daarom kan de verbranding worden uitgevoerd onder verschillende klimatologische omstandigheden (bijv. wind, regen, sneeuw), waardoor het brandseizoen voor de verwijdering van slash-materiaal wordt verlengd. De mobiele pyrolyse-eenheid die continu biochar maakt, is speciaal ontworpen om resterende houtachtige biomassa te verwijderen bij houtaanlandingen, groen hout op stortplaatsen of geborgen gekapte materialen en daarbij biochar te creëren. Deze koolstofrijke biochar-output kan worden gebruikt om de veerkracht van de bodem te vergroten door de chemische, fysische en biologische eigenschappen te verbeteren en heeft potentiële toepassingen bij het saneren van verontreinigde bodems, inclusief die op verlaten mijnlocaties. Hier beschrijven we het algemene gebruik van deze apparatuur, de juiste plaatsing, laadmethoden, blusvereisten en lessen die zijn geleerd over het gebruik van deze nieuwe technologie.

Inleiding

In de VS zijn veel bosopstanden toegenomen in aantal staande bomen bij afwezigheid van frequente branden met een lage intensiteit, historisch aangestoken door inheemse volkeren en onderdrukt in de moderne tijd ^1,2. Door deze uitsluiting van branden vormen de resulterende overvolle opstanden een uitdaging voor landbeheerders die ernaar streven de weerbaarheid van bossen tegen bosbranden, plagen, ziekten en droogte-effecten te vergroten³. Standaard beheerpraktijken voor het verminderen van het boomvolume zijn onder meer voorgeschreven vuur, pre-commercieel uitdunnen en het oogsten van volwassen opstanden. Deze bewerkingen genereren aanzienlijke hoeveelheden laagwaardige en laagwaardige houtachtige biomassa, vaak residuen genoemd. In de 15 staten van het westen van de VS bijvoorbeeld wordt geschat dat oogstoperaties elk jaar bijna 8 miljoen droge tonnen residuen produceren⁴. Verder heeft de USDA Forest Service een crisisplan voor bosbranden geïmplementeerd, dat over een periode van 10 jaar nog eens 50 miljoen acres (20 miljoen hectare) zal behandelen. Dit zal resulteren in de noodzaak om extra onverkoopbaar materiaal weg te gooien en vereist waarschijnlijk het gebruik van een verscheidenheid aan plaatsgebonden opties. Hoewel toppen, takken en onverkoopbare bomen kunnen worden gebruikt voor bio-energie of biobrandstoffen, leiden beperkte marktkansen er vaak toe dat deze residuen worden opgestapeld en verbrand. Het bouwen van slash-palen heeft tot doel het risico op bosbranden en insecten te verminderen, groeiruimte te creëren voor onderbegroeiing en andere doelstellingen op het gebied van landbeheer aan te pakken.

Open stapelverbranding is een goedkope, relatief snelle methode om het houtvolume te verminderen, maar het produceert ook rook en luchtverontreinigende stoffen, waaronder broeikasgassen^. Verder kan het ook ongewenste effecten hebben op de fysische, chemische en biologische eigenschappen van de bodem, wat leidt tot brandwondenlittekens die tientallen jaren kunnen aanhouden^. Om de schadelijke bijwerkingen van open verbranding te verminderen, zijn alternatieve benaderingen nodig die de negatieve effecten op klimaatverandering, het risico op bosbranden en de gezondheid van de bodem verminderen⁷.

Hier richten we ons op het gebruik van een nieuwe methode voor continue biochar-productie, ontwikkeld via een Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) tussen het Amerikaanse ministerie van Landbouw, Forest Service, Rocky Mountain Research Station en Air Burners, Inc. (Palm City, FL). De resulterende technologie, hierna aangeduid als de biochar-producerende luchtgordijnbrander (BACB; Figuur 1), produceert continu biochar uit houtachtige residuen terwijl de uitstoot van rook en deeltjes wordt beperkt. In vergelijking met open verbranding vermindert de functionaliteit van de BACB het brandrisico en de verspreiding van rook⁸, waardoor wegen worden gecreëerd voor de veilige uitbreiding van operationele brandvensters. In tegenstelling tot traditionele methoden die residuhopen op het landschap achterlaten waar ze bijdragen aan brandstofophopingen⁹ of alternatieve verbrandingsmethoden die voornamelijk rook en as produceren, vermindert de BACB effectief de brandstofbelasting terwijl het de bodem beschermt en biochar creëert, een consistente, koolstofrijke houtskool, die kan worden gebruikt voor bodemherstel op of nabij de plaats van verwerking. Verder is de BACB mobiel en kan deze gemakkelijk worden geplaatst, bijvoorbeeld bij een aanlegsteiger voor boomstammen, langs een kant van de weg of op een camping. Het kan ook nat of droog hout, gemengde grondstofsoorten en -maten verbranden, en kan worden gebruikt bij slecht weer en op momenten dat de weersomstandigheden te riskant zijn voor het verbranden van open stapels.

Biochar geproduceerd in de BACB is over het algemeen 70%-90% koolstof, zeer poreus en consistent in deeltjesgrootteverdeling, waardoor het geschikt is voor het saneren van aangetaste bodems, vaak te vinden bij verlaten mijnen, houtaanlandingen, rempaden, oevergebieden of landbouwlocaties. Biochar kan ook worden gebruikt als mix met compost of in veevoeders om voedingsstoffen te adsorberen en geur te verminderen. Over het algemeen zijn de beste bodemtoepassingen voor biochar van houtachtige residuen het verminderen van erosie en nitraatuitspoeling, terwijl de stabiliteit van het bodemaggregaat en het beschikbare water in bodems met een grove textuur en weinig organische stof worden verbeterd^10,11.

Figuur 1: Mobiele biochar-producerende luchtgordijnbrander. De testlocatie toont de algemene configuratie van de schuine streep en de biochar-producerende luchtgordijnbrander. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Overzicht van ontwerp en werking
Hoewel er verschillende soorten luchtgordijnbranders beschikbaar zijn, maakt de BACB continu biochar aan. De unit is ongeveer 7 m lang x 2,5 m breed x 2 m hoog. Het heeft een luchtverdeelstuk langs de bovenkant van de vuurhaard dat zorgt voor een stabiel gordijn van lucht om rook, deeltjes en sintels erin te houden en volledige oxidatie van emissies bevordert. Voor een optimale werking wordt de vuurhaard belast tot een niveau net onder het spruitstuk, waardoor een ononderbroken luchtstroom over de vuurhaard wordt gegarandeerd. De BACB kan achter elk voertuig worden gesleept met een standaard trekhaakpakket en voldoende trekvermogen. Er wordt een vlakke, gladde locatie voorbereid die dicht bij de opgestapelde biomassa (ook wel grondstof genoemd) ligt, maar met voldoende ruimte rond de locatie om apparatuur en personeel vrij en veilig te laten bewegen. Eenmaal gepositioneerd, wordt de unit vastgezet door de zijkanten van de vuurhaard op de grond te laten zakken met behulp van het hydraulische systeem aan boord. Een ventilatormotor zet het luchtgordijnspruitstuk onder druk, dat aan één kant over de lengte van de vuurhaard loopt. Biomassa wordt in eerste instantie aangestoken en verbrand om een bed van kolen in de vuurhaard te vormen. Vervolgens kan periodiek extra biomassa worden toegevoegd, terwijl het binnenkomende materiaal onder het luchtgordijn blijft. Terwijl het materiaal brandt, wordt steenkool geproduceerd en valt door een opening in de bodem van de vuurhaard, waar ze door de transportband uit de machine worden verwijderd. Eén paneel in de vuurhaard oscilleert om dit proces te vergemakkelijken. As of fijne materialen vallen door de transportband op de grond eronder. Hete kolen verlaten de machine via een gleuf in de bodem van de vuurhaard en worden in een pan gevuld met water gedeponeerd, waardoor de verbranding stopt en de biochar afkoelt tot een temperatuur waar deze veilig kan worden gehanteerd. Wanneer de vuurhaard klaar is om de werking te staken, wordt deze leeggemaakt door eventueel achtergebleven materiaal te laten branden. Doorgaans koelt het apparaat 's nachts af en kan het de volgende dag veilig worden verplaatst, indien nodig. Probeer de BACB niet te verplaatsen terwijl deze hout brandt of afkoelt, tenzij er een noodgeval is. In geval van nood kan zand of aarde worden gebruikt om het vuur te blussen en de kolen te smoren. Water mag nooit rechtstreeks op de keramische tegels in de vuurhaard worden gespoten.

Protocol

NOTITIE: Aanvullende details over de werking van de BACB zijn te vinden in de gebruikershandleiding die bij de apparatuur wordt geleverd.

1. Vervoer naar de locatie

1. Gebruik een trekhaak van klasse 5 voor commercieel gebruik (kogelmaat 2-5/16 inch of 58.75 cm) om de BACB op een pick-up van 1 ton of groter te koppelen en de hoogte van de trekhaak aan te passen om ervoor te zorgen dat de framerails waterpas zijn voor transport. Controleer voor het slepen de remcontroller, het losbreeksysteem, de remmen, de wielen en de verlichting van de aanhanger.
2. Zorg ervoor dat de reisveiligheidspennen van BACB goed zijn vastgezet en dat de vuurhaard op de reispennen is neergelaten.
3. Eenmaal op de gewenste locatie plaatst u het apparaat terwijl het nog aan het sleepvoertuig is bevestigd; Het is te zwaar om met de hand te verplaatsen. Blokkeer de wielen en laat de kriksteun zakken. Koppel het los van het sleepvoertuig. Het chassis (groen frame) moet van voren naar achteren waterpas zijn; Zet de kriksteun omhoog of omlaag om dit te bereiken.
   1. Als de BACB langer dan een dag op een locatie wordt geplaatst, graaf dan een ondiepe greppel om as te verzamelen. Houd de sleuf zo breed als de transportband. Zonder deze sleuf zal de BACB moeten worden verplaatst en op dezelfde locatie moeten worden verplaatst om de volgende dag verder te branden.
4. Til de vuurhaard iets op om de reispennen aan de voor- en achterkant van de vuurhaard te verwijderen, verwijder het personeel en laat de zijkanten vervolgens op de grond zakken. Contact met de grond zal het chassis optillen, maar de banden moeten stevig op de grond blijven staan. Als de zijwanden van de vuurhaard niet over de gehele lengte in contact komen met de grond, overweeg dan om het apparaat naar een vlakkere locatie te verplaatsen of gebruik schoppen of de graafmachine om het terrein waterpas te zetten.
5. Controleer of de hydraulische motor die het schudpaneel tussen de vuurhaard en de meegeleverde motor aandrijft, niet in contact komt met het groene frame.
6. Start de motor en geef hem voldoende tijd om op te warmen voordat u de hydrauliek initialiseert.

2. Voorbereiding ter plaatse

1. Plaats de BACB op een relatief vlakke ondergrond (helling <3%) redelijk dicht bij de stapel hout en zorg ervoor dat de vuurhaard waterpas staat met behulp van een I-balkniveau van 4 voet (1.2 m) of touwwaterpas. Zorg ervoor dat het gebied vrij is van gevaren boven het hoofd en voldoende ruimte heeft voor de minigraafmachine (Figuur 2) om de grondstof vrij over het luchtverdeelstuk te laden.
2. Zorg ervoor dat het luchtverdeelstuk op de BACB het luchtgordijn in dezelfde richting blaast als de wind. Controleer dagelijks een telefoonweerapplicatie voor de lokale heersende windrichting of noteer de windrichting ter plaatse voordat u de definitieve BACB-locatie plaatst.
3. Plaats de BACB niet op een plaats waar grote rotsen, vegetatie of puin zijn. Zodra de apparatuur waterpas staat en de zijkanten van de vuurhaard zijn neergelaten, plaatst u aarde rond de zijkanten om te voorkomen dat er lucht naar binnen beweegt en rook uit de vuurhaard komt.
4. Plaats de bluspan (Figuur 3) op een vlakke ondergrond aan de achterkant van de BACB. Zorg ervoor dat deze de transportband niet raakt. Vul de bluspan met ongeveer 40 gallon (150 l) water. Houd ongeveer 300 gallon (1135 l) water ter plaatse om de bluspan bij te vullen, indien nodig.
5. Selecteer een houtachtige grondstof en gebruik droog materiaal om het vuur in de vuurhaard aan te steken. Gebruik de minigraafmachine om voldoende grondstoffen in de buurt te houden om de vuurhaard te laden. Snijd alle grondstoffen op een lengte die korter is dan de maximale lengte van de vuurhaard.
   OPMERKING: Boomstammen met een grote diameter (ongeveer 10 inch (25 cm) moeten in kleinere lengtes worden gezaagd (~18-36 inch; 45-91 cm) en zeer groot materiaal (> 20 inch (50 cm) moet in secties worden gesneden ~12-18 inch; 30-45 cm) voordat ze in de vuurhaard worden geplaatst.

Figuur 2: Voorbeeld van een graafmachine die houtresten verplaatst. Minigraafmachines kunnen worden gebruikt om de biochar-producerende luchtgordijnbrander te laden. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Voorbeeld van de plaatsing van het blusbassin. Het blusbassin wordt gevuld met water gehouden en ongeveer 2 inch (5 cm) voor de transportband geplaatst. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Vermindering van gevaren

1. Voordat u de grondstof ontsteekt, moet u contact opnemen met de plaatselijke luchtkwaliteitsvergunningsinstantie en de plaatselijke brandweer om te bevestigen dat het brandgevaar niet te groot is voor ontsteking en dat de luchtkwaliteit, indien nodig, wordt gecontroleerd.
2. Verwijder bovendien vóór de ontsteking al het organische vuil uit een gebied van 6 voet (2 m) rond de BACB om onbedoelde ontstekingen te voorkomen. Zorg ervoor dat er een gevulde slang is aangesloten op een geschikte watertoevoer en dat de BACB-bluspan gevuld is met water. Houd indien mogelijk meerdere wateremmers van 5 gallon (20 l) bij de hand om onbedoelde ontstekingen te doven. Beoordeel bij verbranding tijdens verhoogd brandgevaar de noodzaak om sprinklers, een waterpomp of een draagbaar waterreservoir in te stellen voor het blussen van grotere onbedoelde ontstekingen.
3. Zorg ervoor dat werknemers zich vrij kunnen bewegen langs de zijkanten en achterkant van de machine om toegang te krijgen tot de bluspan, het bedieningspaneel (Figuur 4) en het handmatige bedieningspunt van de transportband, dat zich in de rechterachterhoek van de BACB bevindt.
4. Zorg ervoor dat werknemers niet voor het luchtgordijn tegenover het spruitstuk lopen en draag duurzame, niet-synthetische kleding, een goed zichtbaarheidsvest, een helm, leren handschoenen en oog- en gehoorbescherming.

Afbeelding 4: Bedieningspaneel op de biochar-producerende luchtgordijnbrander. Het bedieningspaneel wordt gebruikt om het luchtgordijn, de transportband en de systeemstroom in te schakelen en om de vuurhaard omhoog en omlaag te brengen. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

4. Controles voorafgaand aan de operatie

1. Controleer alle brandstof- en vloeistofniveaus en filters en smeer de vetpunten voordat u de grondstof ontsteekt. Als de BACB eenmaal operationeel en op temperatuur is, kan het onmogelijk zijn om vloeistofniveaus, filters en vetpunten te inspecteren, te verplaatsen of te onderhouden.
2. Controleer het weerbericht voor de werklocatie en zorg ervoor dat de wind tijdens de verbranding niet hoger is dan ~20 mijl per uur (30 km per u).
3. Voer voor het aansteken een gesprek met de machinist van de minigraafmachine om handsignalen af te spreken (of gebruik een portofoon) voor het laden en de oriëntatie van hout om een schone verbranding te garanderen. Adviseer de machinist van de minigraafmachine om over het luchtverdeelstuk te laden en de vuurhaard niet te laden met de grondstof tegenover het luchtverdeelstuk.

5. Eerste lading en het creëren van een basisbrand

1. Laad de vuurhaard in eerste instantie met droge grondstoffen (indien beschikbaar) met behulp van de minigraafmachine. Laad het hout totdat de vuurhaard ongeveer 2/3^e vol is, waarbij u de richting van de materialen afwisselt (d.w.z. de ene lading moet loodrecht staan en de volgende laag evenwijdig aan de zijkanten) om luchtruimte te creëren die de stapel helpt branden. Verpak het materiaal niet in een strakke bundel om ervoor te zorgen dat het materiaal gemakkelijk ontbrandt, en gebruik de graafmachine niet om materiaal in de vuurhaard te verdichten.
2. Zorg ervoor dat de grondstoffen door de hele vuurhaard worden geplaatst om een gelijkmatig bed van kolen te creëren. Let op de openingen in de grondstoffen aan de uiteinden van de vuurhaard om een gelijkmatige vulling en verbranding te garanderen.
3. Gebruik een ontstekingshulpmiddel, zoals diesel, op het hout en steek het vervolgens op verschillende punten langs de vuurhaard aan met een propaanbrander of een ander soortgelijk ontstekingsapparaat.

6. Toevoeging van hout aan de vuurhaard

1. Laat het basisvuur branden totdat de vuurhaard ongeveer half gevuld is met brandresten en kolen.
2. Start de motor en pas de ventilatorsnelheid aan de brandomstandigheden aan. Verhoog langzaam het motortoerental zodat de lucht uit het spruitstuk het vuur niet uitblaast. Verhoog het motortoerental door op de RABBIT-knop op het bedieningspaneel te drukken (Figuur 4).
3. Zodra een goede basis van kolen is bereikt, geeft u de bestuurder van de minigraafmachine een signaal om extra grondstoffen toe te voegen met een snelheid die het vuur niet smoort. Er wordt voor een korte periode rook verwacht omdat er extra grondstoffen worden toegevoegd en het luchtgordijn wordt verstoord. Controleer de BACB en de omgeving continu op ontsnapte vonken of sintels die onbedoelde ontstekingen kunnen veroorzaken.

7. Biochar-productie

1. Wanneer de basisbrand is ingesteld, er extra grondstoffen zijn toegevoegd en de ventilatorsnelheid is verhoogd tot 2800 tpm, zet u de System Power-schakelaar op Biochar (Figuur 4). Controleer of het systeemvermogen 1800 psi is.
2. Schakel de transportband en schudder in. Deze twee functies worden elke 3 minuten automatisch geactiveerd. Zorg voor een continue productie door de aan/uit-schakelaar van het systeem om te schakelen van Biochar naar Firebox (Afbeelding 4). Dit heft het intermitterende timermechanisme voor de shaker en transportband op wanneer er elke cyclus grote hoeveelheden houtskool verschijnen.
3. Verzamel de biochar in de bluspan en verwijder de biochar elke 5-10 minuten uit de pan door de brede hark te gebruiken om de biochar naar het einde van de bluspan te verplaatsen en vervolgens de zeefschop te gebruiken om de biochar uit de pan en op een stapel te verwijderen.
4. Als de hark vast komt te zitten in de transportband, moet de waarschuwingsflitser knipperen. Zet de transportbandschakelaar op UIT op het hoofdbedieningspaneel, verwijder vervolgens de hark en start de band opnieuw op.
5. Reageer op andere waarschuwingsflitsers door de manometers op de hoofdbesturing te controleren om te bepalen of het schudpaneel of de transportband is gestopt. Schakel indien nodig de Shaker UIT om het bindhout te laten branden of door de transportband handmatig tegen de klok in te bewegen bij het handmatige bedieningspunt in de rechterachterhoek van de BACB.
6. Vul de bluspannen indien nodig opnieuw met water, zodat de hete kolen volledig kunnen worden gedoofd. Spuit geen water op de transportband of de keramische tegels in de vuurhaard.
7. Ga door met het toevoegen van grondstoffen aan de vuurhaard en het maken van biochar zolang de omstandigheden het toelaten. Zorg ervoor dat hout met een grotere diameter eerder op de dag wordt toegevoegd, zodat het volledig kan worden omgezet in houtskool.

8. Stopzetting van de activiteiten

1. Stop ongeveer 1 tot 2 uur voor het einde van de dienst met het laden van de vuurhaard.
2. Schakel de shaker UIT wanneer het resterende materiaal niet meer in contact komt met het schudpaneel en laat aan het einde van de dag geen hete kolen achter in de vuurhaard of op de transportband.
3. Laat de schakelaar van de transportband AAN staan totdat alle kolen de vuurhaard hebben verlaten. Op dit punt is het gepast om over te schakelen naar de Biochar-modus voor intermitterend fietsen.
4. Overdag hoopt de as zich op onder de transportband (figuur 5). Verplaats de BACB elke dag naar een nieuwe vlakke locatie om te voorkomen dat de as de beweging van de transportband belemmert.
5. Zodra het vuur gedoofd is en alle kolen zijn geblust, staakt u de werkzaamheden voor die dag.
   OPMERKING: In geval van nood kan het vuur in de vuurhaard worden geblust door aarde op de brandende kolen te laden.
6. Laat de zijkanten van de vuurhaard een nacht naar beneden om de banden te isoleren van de hete as onder de transportband.

Figuur 5: Voorbeeld van as en biochar onder de transportband. Tijdens een brandwond valt er wat as en biochar door de metalen transportband. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

9. De BACB opnieuw positioneren

1. Koppel de BACB aan het trekkende voertuig, til de zijkanten van de vuurhaard op, plaats de reispennen, til de kriksteun op en sleep het apparaat onmiddellijk recht naar voren.
2. Koel de resterende as (figuur 6) af door deze te mengen met water en over de grond te verdelen. Zorg ervoor dat alle kolen en asmateriaal koud aanvoelen voordat u naar een nieuwe locatie gaat.

Figuur 6: Voorbeeld van asophoping. Aan het einde van de dag kan de asophoping onder de transportband de transportband bereiken. Het graven van sleuven voordat de biochar-producerende luchtgordijnbrander wordt geplaatst, is een methode om de brandtijd op één locatie te verlengen. Als het graven van sleuven geen optie is, moet de apparatuur elke dag naar voren worden getrokken en moet de as worden verwijderd. Dit cijfer is gewijzigd van¹². Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Resultaten

Van januari 2022 tot en met oktober 2023 heeft de BACB verschillende grondstoffen gepyrolyseerd tot biochar (tabel 1). Op basis van veldproeven kan de BACB ongeveer 1 ton (900 kg) grondstof per uur verbranden, en ongeveer 11%-25% van de droge massa van de grondstof zal worden behouden als biochar, terwijl de rest naar gas (waterdamp, CO₂, enz.) en as gaat. Het koolstofgehalte varieert van 70%-90%. Grotere stukken hout (>30 cm) hebben meer tijd nodig om te pyrolyseren dan hout met een diameter variërend van 2-30 cm. De hoeveelheid en kwaliteit van biochar is afhankelijk van de kenmerken van de grondstof (bijv. grootte, soort, vochtgehalte) en beladingssnelheid. De grootte van de geproduceerde biochar is 1 inch (2,5 cm) en kleiner, hoewel grotere stukken mogelijk zijn, vooral aan het begin van een run. Bovendien kan er bij het opstarten wat onverbrand materiaal door de opening naar de transportband gaan, en deze kunnen terug in de vuurhaard worden geplaatst, opzij worden gezet of met de biochar worden opgestapeld. In veldproeven onder een breed scala aan bedrijfsomstandigheden is aangetoond dat de BACB een effectieve methode in het bos is om biochar te maken van de houtachtige biomassa die wordt geproduceerd door brandstofbehandelingen en andere oogstactiviteiten en gevaarlijke brandstoffen kan verminderen.

Productielocatie		Grondstoffen			Geschat groen gewicht pryrolyed in 1 uur		Biochar koolstof
					Kg		%
Flagstaff, Arizona		Pinus ponderosa			1360		64
Oregon, Verenigde Staten		Pseudotsuga menziesii en Thuja plicata			910		94
Princeton, Idaho		Abies grandis, Pinus contorta en Pseudotsuga menziesii			900		89
De Stad van de palm, Florida		Quercus en Pinus			950		82
Tolpoort, Oregon (Verenigde Staten)		Pinus ponderosa, Abies grandis			800		87

Tabel 1: Voorbeelden van resultaten. Productielocatie, representatieve gebruikte grondstoffen, hoeveelheid gepyrolyseerd in 1 uur en biochar-koolstofconcentratie van een continue biochar-producerende luchtgordijnbrander. Een elementaire analysator werd gebruikt om het koolstofgehalte van in de oven gedroogde (60 °C tot een constant gewicht) monsters te bepalen.

De beste werknemersconfiguratie is één bestuurder van een minigraafmachine en twee mensen die op zoek zijn naar ontstekingspunten, bepalen waar en wanneer grondstoffen moeten worden geladen en de biochar uit de bluspan verwijderen. Als boomstammen te lang of te groot in diameter zijn, kan een vierde persoon nodig zijn om een kettingzaag te bedienen.

De BACB is mobiel, waardoor het de flexibiliteit heeft om op verschillende locaties te werken. Dit, in combinatie met de bijbehorende voordelen van geen bodemeffecten en minder rook dan paalverbranding, zorgt voor extra ecosysteemdiensten (bijv. koolstofvastlegging, waterretentie, bodembedekking en minder brandstoffen). Mobiele biochar-productie in het bos is een optimale methode voor het herstellen van lokaal aangetaste bodems die verband houden met houtaanlandingen, rempaden, boswegen, erosie en mijnbouw.

Discussie

De eerste cruciale stap in deze methode is ervoor te zorgen dat de apparatuur bijna waterpas op beide assen wordt geplaatst, zodat de zijpanelen van de vuurhaard voorkomen dat er rook weggaat en lucht de vuurhaard binnendringt. Andere cruciale stappen zijn het voeren van frequente gesprekken met de machinist van de graafmachine om de grondstoffen waar nodig in de vuurhaard te plaatsen en alle werknemers te informeren over de veiligheidsaspecten van het bedienen van de luchtbrander en de graafmachine. Er zijn een paar aanpassingen die met deze apparatuur kunnen worden aangebracht, maar het is een optie om de transportband en schudpanelen continu te laten draaien zodra de biochar-productie hoog is. De belangrijkste beperking is de moeilijkheid om de productiesnelheden te bepalen, aangezien dit afhangt van de laadsnelheid en het type grondstof, de grootte of het vochtgehalte.

Werknemers die de BACB bedienen, moeten toegang hebben tot brandbestrijdingsgereedschap zoals harken, kettingzagen en schoppen. Ze moeten ook katoenen of vlamwerende kleding, oog- en gehoorbescherming en leren handschoenen dragen. Veiligheidshelmen, stevige laarzen, shirts met lange mouwen en lange broeken beschermen werknemers tegen sintels, hitte en het per ongeluk vrijkomen van hout uit de graafmachine. Mobiele BACB's bevinden zich vaak op afgelegen locaties en daarom is noodplanning van cruciaal belang. Bemanningen moeten een methode hebben voor noodcommunicatie, vooral als de locatie buiten het bereik van mobiele telefoondiensten ligt. Vaak wordt een radio, satelliettelefoon of noodbaken gebruikt.

De BACB is een instrument voor het verminderen van overtollige houtige biomassa in slash palen. Het elimineert open stapel of omroepverbranding niet, maar is nuttig in gevoelige gebieden. Het kan bijvoorbeeld de brandstofbelasting langs de weg of bij het aanlanden van boomstammen verminderen, omdat een vlakke ondergrond nodig is voor de werking. Bovendien is het een goed hulpmiddel voor het verwijderen van houtachtige resten op campings, andere recreatiegebieden en op het snijvlak van wildland en stad of stedelijke omgevingen waar rook van open verbranding problematisch kan zijn¹³. Biochar kan worden gebruikt voor lokale bodemsaneringsprojecten en de BACB kan het lokaal creëren. Bovendien is grootschalige, post-verstoring (bijv. orkaan, tornado) opruiming een andere plaats waar BACB-technologieën de biomassa kunnen verminderen en een bodemverbeteraar kunnen opleveren. Omdat BACB's schoon branden met weinig rook en weinig sintels, biedt het gebruik ervan wanneer de omstandigheden open verbranding beperken (bijv. brandverboden) een andere optie voor het afvoeren van houtachtige resten.

Luchtgordijnbranders zijn ontwikkeld in overeenstemming met het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) om een schone verbranding te bieden met minder dan 10% opaciteit, met behulp van de EPA-methode 9-tests, in vergelijking met open verbranding, die meestal 80%-100% opaciteit heeft¹⁴. Het gebruik van plaatsgebonden biochar-productie bleek 2-40 keer lager te zijn in netto CO₂eq in vergelijking met open verbranding¹⁵.

Catastrofale bosbranden zijn de afgelopen tien jaar in heel Noord-Amerika toegenomen als gevolg van verhoogde milieustress die droogte, insecten- en ziektesterfte in bosopstanden verergeren. Het verminderen van het risico op bosbranden vereist actief bosbeheer dat resulteert in onverkoopbaar materiaal dat moet worden verwijderd. In plaats van open verbranding kan een mobiele BACB worden gebruikt op boslocaties, campings, stadsparken of in steden om de hoeveelheid houtachtige brandstoffen te verminderen. Luchtgordijnbranders worden al tientallen jaren gebruikt als een methode om de uitstoot van het verbranden van houtachtige resten te verminderen¹⁶, en dit is het grote voordeel van het gebruik van deze technologie. Het extra vermogen om continu een consistent biochar-product te produceren dat kan worden gebruikt voor bodemherstelwerkzaamheden, beantwoordt aan een dringende behoefte om klimaatslimme bospraktijken te vergroten¹⁷. In plaats van het verbranden van open stapels, beperken luchtgordijnbranders de effecten op de bodem¹⁸, verminderen ze luchtverontreinigende stoffen en de uitstoot van broeikasgassen, en de technologie kan een nieuw personeelsbestand aantrekken door conserveringsploegen te ontwikkelen die werken in de buurt van bermen, houtaanlandingen, plattelandsgemeenschappen of campings waar behandelingen voor gevaarlijke brandstofvermindering aan de gang zijn.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
CharBoss luchtgordijn brander	Luchtbranders, Inc.	T26	Komt met 36" landschapshark, zeefschep, 1/2" aandrijving standaard ratel met 1 1/8" huls, smeerpistool en bluspan
Dieselbrandstof (Ultra-laag zwavel)			Lokale aankoop
Dieselbrandstoftanks	Uline	H-1849Y	of soortgelijk
Motorolie (dieselkwaliteit)			Elke dieselkwaliteit olie 15W40 of 10W40.
Graafmachine			Lokale verhuurbedrijf.  Kleinere maten vereisen minder brandstof.
Anti-seize smeermiddel voor hoge temperaturen (16 oz cartridge)	McMaster-Carr	1288K97	smering hydraulische fittingen
Hydraulische olie	Amsoil	HVH05-EA (ISO32) /HVG05-EA (ISO22)	Elke ISO32 synthetische hydraulische olie, ISO22 optie voor koud weer. Amsoil ISO32 is fabriek geïnstalleerd.
Grote emmers	Uline	5495	of soortgelijk
Verlichtingsfakkel (propaan)	Grainger	9RCF3	of soortgelijk
1-ton pick-up (of groter)	Huur lokaal		voor het vervoer van CharBoss naar de locatie
Beschouwingsstap	Gorilla	GLP=WP	Stabile stap om inzicht in de vuurhaard of andere bankachtige stap te kunnen zien
Waterwagen			Elke beschikbare waterwagen met minimaal 300 gallon capaciteit; zwaartekrachtvoeding van water naar de bluspan kan worden gebruikt.
Wielschijven			Blokjes van 4"x 4" hout of commercieel verkrijgbare schotten bij het koppelen/ontkoppelen van de unit
Persoonlijke beschermingsmiddelen
Oorbescherming	Uline	S-22141	of soortgelijk
Oogbescherming	Amazon		of soortgelijk
Brandblusser	Grainger	12R487	of soortgelijk
Brandblusserbroek	Grainger	39EM96	of soortgelijk
Harde hoed	Discount Safety Gear	SFTSCHH1000038126	of soortgelijk
Leeren handschoenen	Uline	S-6777M	of soortgelijk
Stevige laarzen			elke diksolzool, leren laars.
Noodvoorraad
Garmin InReach	Cabelas	100195666	of soortgelijk
Pulaski bijl	Bosbouwleveranciers	85274	of soortgelijk
Brandhark	Bosbouwleveranciers	85210	of soortgelijk