Name: Operação do forno Big Box Biochar e melhores práticas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 2 min 58 s
Description: Aprenda a operar o forno Big Box para produção de biochar e redução de combustíveis perigosos em florestas. Este método demonstra práticas seguras de pirólise sustentável.

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Gostaria de agradecer a Kelpie Wilson da Wilson Biochar, ao Utah Bureau of Land Management, ao USDA Forest Service, à Utah Division of Forestry, Fire and State Lands, ao Utah Public Lands Initiative Grant Program, ao Utah State University Extension Grant Program, ao Brandon Barron de Burns, OR, à ANR Fabrication of Logan, Utah, e à U.S. Biochar Initiative.

1. Transporte para o local
<ol><li>Carregue o BB12 em um reboque para transporte usando uma miniescavadeira (com polegar) e correntes OU uma empilhadeira 4 x 4, utilizando os bolsos do garfo. NOTA: Todas as referências adicionais à miniescavadeira assumem que ela tem um polegar operável com a caçamba.</li>
	<li>Fixe o forno ao reboque com correias de catraca com uma resistência à ruptura de mais de 1.361 quilogramas (3.000 libras) cada. Consulte a Figura 4 para obter um exemplo.</li>
	<li>Descarregue o forno usando a miniescavadeira ou empilhadeira ou amarre-o a uma árvore/veículo e vá embora, permitindo que ele caia no chão. Uma vez no local, arraste o forno no chão em seus patins usando uma caminhonete e alças.</li>
</ol>2. Preparação no local
<ol><li>Coloque o BB12 em uma superfície relativamente plana (inclinações < 10%) bastante perto da pilha de madeira, garantindo que o painel de drenagem da porta do cão esteja no lado da descida, se estiver em declive. NOTA: Mantenha o painel de drenagem da porta do cão fechado durante a operação.</li>
	<li>Selecione matérias-primas, que podem ser qualquer espécie lenhosa. Use material pequeno e seco para fazer o forno funcionar, especialmente quando se trabalha com matéria-prima úmida.</li>
	<li>Recolher e empilhar uma quantidade adequada de matéria-prima para alimentar o forno. Corte toda a matéria-prima em um comprimento menor do que a dimensão máxima do forno para que ela caiba facilmente.</li>
</ol>3. Redução de perigos
<ol><li>Antes da ignição, verifique com as autoridades locais de incêndio e qualidade do ar para garantir que o perigo de incêndio não é muito alto para ignição e que os regulamentos de qualidade do ar não afetam os planos de queima. Certifique-se de alertar as autoridades locais de incêndio sobre os planos antes da ignição.</li>
	<li>Antes da ignição, construa uma linha de fogo (trilha de 1 metro de largura raspada até o solo mineral) inteiramente ao redor do forno para evitar que um incêndio se afaste. Certifique-se de que há uma mangueira carregada conectada a uma fonte de água adequada, dependendo do risco de incêndio atual, para controle de incêndio antes de acender o forno.</li>
</ol>4. Carregamento e iluminação do forno
<ol><li>Carregar o forno aleatoriamente com matéria-prima utilizando a miniescavadeira; O tamanho/ordem de adição das matérias-primas não importa. Consulte a Figura 5 para obter uma imagem de um forno carregado.</li>
	<li>Empilhar uma camada de combustíveis de menor diâmetro (matéria-prima) em cima do forno para ajudar na ignição rápida.</li>
	<li>Uma vez carregado, acenda o forno com uma tocha de gotejamento, tocha de propano ou outro dispositivo de ignição, acendendo primeiro a parte superior do forno. Veja a Figura 6 para imagens da iluminação do forno e da operação do forno.</li>
</ol>5. Forno de tentenda
<ol><li>Deixe o forno queimar e adicione combustíveis conforme o fogo permitir; Espere um curto período de produção de fumaça após a adição de materiais ao forno. Observe que a tampa da chama logo se reformará e continuará a consumir os combustíveis à medida que eles sobem pela coluna de calor/fumaça. Cuide do forno semelhante a uma fogueira; Adicionar muito combustível de uma só vez abafará o fogo, mas muito pouco fará com que o fogo se apague. Consulte a Figura 7 para obter uma imagem de uma tampa de chama.</li>
	<li>Monitore o forno e a vegetação circundante em busca de faíscas ou brasas que possam causar ignição indesejada.</li>
	<li>Continue cuidando/carregando o forno desta forma até que o forno esteja cheio/ a matéria-prima esteja esgotada/ o final do turno.</li>
</ol>6. Têmpera
<ol><li>Quando o forno está cheio ou quase cheio de carvão e a combustão flamejante dá lugar à combustão fumegante ou incandescente, apague para deter a combustão e preservar os carvões. A Figura 8 mostra um forno pronto para apagar.</li>
	<li>Use uma mangueira de 3,8 cm (1,5 polegada) de diâmetro e bomba de água (muitas vezes referida como bomba de volume ou bomba de lixo em lojas de aluguel) de uma fonte de água ou caminhão de água para apagar o forno usando aproximadamente 300 galões de água. Afogar as brasas; Continue adicionando água até que as brasas estejam em água parada e mexa usando a miniescavadeira para eliminar pontos quentes secos e combustão contínua. A Figura 9 demonstra a têmpera com mangueira.</li>
	<li>Uma vez que o forno esteja totalmente apagado, abra a porta do cão para drenar a água, o que tornará o forno mais leve para o tombamento do biochar.</li>
</ol>7. Gorjeta
<ol><li>Uma vez que o forno esteja completamente temperado e drenado, despeje o conteúdo no solo adjacente ao forno.</li>
	<li>Prepare a área primeiro usando a máquina para construir uma linha de fogo ao redor do espaço onde as brasas estarão e raspe todos os combustíveis, incluindo grama, paus, escova e troncos desse espaço.</li>
	<li>Use a máquina e correntes/correias para puxar o forno em direção à máquina. A Figura 10 mostra o forno sendo tombado pela miniescavadeira.</li>
	<li>Monitorar a lança/mangueiras/conexões hidráulicas da miniescavadeira quanto à exposição ao calor; ocasionalmente, coloque o dorso de uma mão primeiro perto e, eventualmente, sobre essas partes para garantir que elas não estejam muito quentes para tocar; Em caso afirmativo, deixe-os arrefecer imediatamente.</li>
</ol>8. Trilha fria
<ol><li>Antes de sair do local, certifique-se de que o fogo está apagado, movendo as mãos através de toda a quantidade de biochar que foi produzida. Certifique-se de que está completamente fresco ao toque para chamar o fogo. OBS: O BB12 vem com tampas que podem ser utilizadas por questões de segurança; Se ocorrer uma emergência, como um incêndio escapado ou ferimento, as tampas podem ser colocadas no forno para evitar que faíscas/brasas saiam do forno e a área pode ser evacuada com segurança. O procedimento pode ser paralisado a qualquer momento. Em locais de alta umidade, onde o perigo de incêndio é geralmente baixo, as tampas podem não ser necessárias.</li>
</ol>

Operando um grande forno de biochar e implementando as melhores práticas

<ol><li>Hardy, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wildland+fire+hazard+and+risk%3A+Problems%2C+definitions%2C+and+context%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Wildland fire hazard and risk: Problems, definitions, and context.</a> Forest Ecology and Management. 211 (1-2), 73-82 (2005).</li>
<li>Wollstein, K., O'Connor, C., Gear, J., Hoagland, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimize+the+bad+days%3A+Wildland+fire+response+and+suppression+success%5BTitle%5D)+AND+%22Rangelands%22%5BJournal%5D)">Minimize the bad days: Wildland fire response and suppression success.</a> Rangelands. 44 (3), 187-193 (2022).</li>
<li>Hessburg, P., Reynolds, K., Keane, R., James, K., Salter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+wildland+fire+danger+and+prioritizing+vegetation+and+fuels+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Evaluating wildland fire danger and prioritizing vegetation and fuels treatments.</a> Forest Ecology and Management. 247 (1-3), 1-17 (2007).</li>
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<li>Galinato, S. P., Yoder, J. K., Granatstein, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+economic+value+of+biochar+in+crop+production+and+carbon+sequestration%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Policy%22%5BJournal%5D)">The economic value of biochar in crop production and carbon sequestration.</a> Energy Policy. 39 (10), 6344-6350 (2011).</li>
<li>Spokas, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+the+stability+of+biochar+in+soils%3A+predictability+of+O%3AC+molar+ratios%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon+Management%22%5BJournal%5D)">Review of the stability of biochar in soils: predictability of O:C molar ratios.</a> Carbon Management. 1 (2), 289(2010).</li>
<li>Duku, M. H., Gu, S., Hagan, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochar+production+potential+in+Ghana-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+and+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biochar production potential in Ghana-A review.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15 (8), 3539-3551 (2011).</li>
<li>Inoue, Y., Mogi, K., Yoshizawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+cinders+from+red+pine%2C+black+locust%2C+and+henon+bamboo%5BTitle%5D)+AND+%22Asia+Pacific+Biochar+Conference%2C+APBC+Kyoto%22%5BJournal%5D)">Properties of cinders from red pine, black locust, and henon bamboo.</a> Asia Pacific Biochar Conference, APBC Kyoto. , (2011).</li>
<li>Cornelissen, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emissions+and+char+quality+of+flame-curtain+%26%2334%3BKon-Tiki%26%2334%3B+kilns+for+farmer-scale+charcoal%2Fbiochar+production%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Emissions and char quality of flame-curtain &#34;Kon-Tiki&#34; kilns for farmer-scale charcoal/biochar production.</a> PLoS ONE. 11 (5), e0154617(2016).</li>
<li>Puettmann, M., Kamalakanta, S., Wilson, K., Oneil, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+cycle+assessments+of+biochar+produced+from+forest+residues+using+portable+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cleaner+Production%22%5BJournal%5D)">Life cycle assessments of biochar produced from forest residues using portable systems.</a> Journal of Cleaner Production. 250 (2020), 119564(2020).</li>
<li>McAvoy, D. J. Utah Biomass Resources Website. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.usu.edu/ubrg/biochar/simple-kiln-technology">https://www.usu.edu/ubrg/biochar/simple-kiln-technology</a> (2017).</li>
<li>Adam, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+and+more+environmentally+friendly+charcoal+production+system+using+a+low-cost+retort-kiln+%28Eco-charcoal%29%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+Energy%22%5BJournal%5D)">Improved and more environmentally friendly charcoal production system using a low-cost retort-kiln (Eco-charcoal).</a> Renewable Energy. 34 (8), 1923-1925 (2009).</li>
<li>Amonette, J. E., et al. Biomass to biochar: Maximizing the carbon value. Pullman, WA: Washington State University, Center for Sustaining Agriculture and Natural Resources. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://csanr.wsu.edu/biomass2biochar/">https://csanr.wsu.edu/biomass2biochar/</a> (2021).</li>
</ol>

O autor declara não haver conflito de interesses.

Normalmente, uma parte do biochar produzido no local é coletado pelos participantes da oficina em baldes ou sacos e aplicado em hortas ou projetos agrícolas. O biochar é friável e pode ser quebrado em pequenos pedaços para incorporar mais facilmente ao solo, dirigindo sobre ele com um veículo, pisando nele com uma superfície dura embaixo ou amassando-o com a caçamba da miniescavadeira. Este material também pode ser referido como carvão vegetal e foi coletado para cozinhar carvão ao ar livre, potencialmente fornecendo um material de origem local para adicionar às características culinárias de uma refeição.
Comparando os fornos de biochar de tampa de chama Big Box com outros métodos de produção de biochar12, os carbonizadores móveis podem processar 63.502 kg por dia (70 toneladas), em comparação com 12.500 kg por dia com um forno Big Box. O custo dos carbonizadores móveis é muito mais alto do que um forno Big Box, começando em US $ 500.000 para comprar, em oposição a menos de US $ 10.000 para ter um forno Big Box fabricado. Embora um único forno Big Box possa processar apenas 20% do material que um carbonizador móvel pode, ele custará apenas 2% do preço de compra de um carbonizador móvel.
Fornos de trado aquecidos podem processar até 5.443 kg de biomassa por dia, como outro exemplo, que é muito menor do que a capacidade de 12.500 kg por dia dos fornos Big Box. Além disso, o custo de pré-processamento (lascar) o material pode ser maior do que realmente pirolisar o material. Além disso, máquinas refinadas, como o trado aquecido, não toleram matéria-prima suja que é comum em operações florestais; uma pá de terra pode desligar um forno de trado, enquanto um forno Big Box pode tolerar várias pás de solo sem afetar significativamente a operação. Finalmente, o custo de um forno de trado pode facilmente ser 10 vezes maior do que o de um forno Big Box.
O primeiro forno Big Box construído é referido como o BB16, pois mede 4,9 m (16 pés) de comprimento por 2,4 m (8 pés) de largura e é uma construção de parede única. Ele tinha originalmente 1,8 m (6 pés) de altura e pesava cerca de 1.360 kg (3.000 libras), o que exigia uma escavadeira maior, um operador qualificado e um reboque baixo, o que levou a desafios de agendamento. Essa abordagem era superdimensionada para lidar com as cargas de combustível típicas de Utah e, com 1,8 m (6 pés) de altura, era muito difícil acender ou ver o que estava acontecendo dentro do forno. Para resolver essas questões, para escalar melhor essa abordagem para as cargas de combustível de Utah e torná-la mais acessível ao gerente florestal médio, a altura foi reduzida para 1,2 m (4 pés) de altura. Isso facilita a visualização e a ignição. Ele também baixou para 1.043 kg (2.300 libras), o que o tornou gerenciável para transportar com uma picape e reboque mais disponíveis, e para se mover e operar com uma miniescavadeira que não requer experiência prévia e pode ser alugada na maioria das lojas de aluguel de equipamentos.
O segundo forno construído pela UBRG é uma construção de parede dupla, que permite melhor proteção térmica aos operadores e equipamentos próximos ao forno e permite um aquecimento mais uniforme dentro do forno13. Parte dessa modificação foi passar do aço de 12 guage para o aço de 14 gauge, que é mais fino e leve. A UBRG fez dezenas de queimaduras nesses fornos e, embora eles fiquem um pouco dobrados em pontos, eles ainda não estão mostrando sinais óbvios de fadiga de metal relacionada ao calor. Certamente, é provável que ocorra aprendizado adicional e há amplo espaço para inovação contínua.
O BB12 de parede dupla é o design que mais chamou a atenção e talvez seja o mais acessível/prático para combustíveis no Intermountain West. Fornos maiores serão mais apropriados com mais / maiores combustíveis, como o Noroeste dos EUA. Este método foi comprovado até um forno de 4,9 m (16 pés de comprimento). Até o momento, fornos Big Box foram construídos por outras partes em Utah, Colorado, Montana, Texas e Nova York.
Os fornos podem ser operados para maximizar a produção de biocarvão ou maximizar a redução de combustíveis perigosos, ou em algum lugar intermediário. Se a redução de combustível perigoso for o objetivo principal, os fornos podem ser carregados aleatoriamente e apagados apenas quando o forno estiver cheio de carvão. Se o perigo de incêndio ao redor for baixo, como quando o solo está coberto por vários centímetros de neve, os fornos podem ser empilhados com combustíveis à noite antes do final do turno e deixados para queimar a noite toda; assim, consumindo combustíveis em um espaço controlado. Se a produção de biocarvão for o objetivo principal, a matéria-prima pode ser classificada em tamanhos semelhantes e os fornos carregados com material de classe de tamanho semelhante e temperados com frequência para preservar os carvões. Normalmente, é uma mistura desses objetivos opostos e os fornos são operados entre esses dois extremos. A espécie da matéria-prima é menos importante, a menos que um biochar com propriedades específicas seja o objetivo.
Uma quantidade limitada de fumaça sai desses fornos; A ideia é que a tampa de chama consuma os combustíveis à medida que eles sobem pela coluna de calor. Em 2019 e 2020, o coordenador do Sistema de Gerenciamento de Fumaça de Utah, Paul Corrigan, levou seu equipamento de teste de emissões para demonstrações de fornos de biocarvão Big Box perto de Logan, no norte de Utah, e Moab, no sul de Utah. Em ambos os casos, o equipamento não registrou aumento nas emissões dos fornos porque a tampa da chama consome os combustíveis à medida que eles sobem pela coluna de calor. Em abril de 2023, a equipe de testes de emissões do Laboratório de Incêndios do Serviço Florestal do USDA realizou testes de emissões nos fornos em Tooele, Utah; Esses resultados ainda não estão disponíveis.
Os trabalhadores que cuidam do forno precisarão de ferramentas manuais de combate a incêndio, como pás, ancinhos, Pulaskis e motosserras. As melhores práticas incluem que todas as pessoas presentes usem equipamentos de segurança, como luvas de couro, proteção para os olhos, roupas resistentes ao fogo ou, pelo menos, roupas de fibra natural; Roupas sintéticas devem ser evitadas. Capacetes e botas de couro, mangas compridas e calças ajudam a proteger os operadores.
Comunicação de emergência; Planejamento de contingência: A localização (muitas vezes remota) da operação deve ser considerada, além da possibilidade de uma emergência e as necessidades de comunicação em torno disso. É crucial saber onde a recepção local do telefone celular pode funcionar melhor; um telefone via satélite ou um farol localizador de emergência, como um Garmin InReach, seria altamente recomendado. É importante não trabalhar sozinho.
Em caso de fuga de uma brasa/ponto de incêndio, a tampa deve ser colocada no forno para evitar que novas faíscas saiam do forno. A máquina deve ser usada para cavar rapidamente uma linha de fogo ao redor do local de incêndio, e os combustíveis queimados devem ser separados dos combustíveis não queimados. A fonte de água deve ser usada para extinguir o fogo. Se a extinção não puder ser obtida imediatamente, ligue para o 911.
O biochar de fornos Big Box foi caracterizado por Laboratórios de Controle em Watsonville, CA usando o Programa de Testes de Laboratório para Certificação da International Biochar Initiative (IBI) e os resultados mostram 85% de Carbono Orgânico e 8% de cinzas; Estas são as características de um biochar de qualidade moderadamente alta. Os colaboradores estão experimentando adicionar montanhas-russas roll-off na parte inferior, semelhantes a grandes lixeiras, bem como uma porta que é uma das paredes finais para ajudar na remoção do biochar acabado. Resta saber se esses recursos permanecem operáveis após a exposição ao calor extremo.

Os combustíveis perigosos são um grande problema nas terras selvagens em todo o Oeste1. Como os gestores de incêndio podem fazer pouco para controlar o clima, controlar os combustíveis é sua melhor opção2. O objetivo deste método é fornecer uma nova ferramenta escalável para reduzir o desperdício de madeira enquanto produz biochar de forma econômica e praticamente acessível. Os silvicultores tradicionalmente empilham e queimam material de projetos de extração de madeira e redução de combustível, mas as restrições de qualidade do ar e as temporadas de incêndios mais longas tornaram a queima de pilhas abertas muito mais difícil nas últimas décadas3. Além disso, foi demonstrado que a queima de estacas a céu aberto causa danos potenciais a longo prazo aos solos devido ao calor excessivo4. Todos esses desafios fornecem a razão pela qual a UBRG está desenvolvendo esta técnica para a produção de biochar. A UBRG se propôs a fornecer uma abordagem de baixo custo e alta acessibilidade para a redução de combustível perigoso que resulta em um produto valioso5. Essa abordagem de transformar combustíveis em matérias-primas e tentar fazer valor com madeira de baixo valor é repleta de desafios. Essa abordagem conserva uma parte desse carbono, que de outra forma é perdido por queima ou apodrecimento, e o processa em uma forma durável, com uma meia-vida próxima de 1.000 anos no solo6; Isso é 10-1.000 vezes maior do que o tempo de residência da maioria da matéria orgânica do solo7.
O processo de projeto do forno Big Box começou com uma revisão de outros derivados de uma tecnologia originária do Japão. Em 2011, Inoue et al.8 relataram a eficiência carbonizante e a qualidade do biocarvão produzido no "forno de carvão sem fumaça M50" fabricado pela empresa Moki no Japão. O biocarvão foi produzido nesses pequenos fornos em forma de cone com eficiências de conversão variando entre 13% e 19,5% em massa seca. Os autores verificaram que os valores de carbono fixo e teor de carbono do carvão vegetal eram iguais aos do carvão vegetal feito pelo método de retorta à temperatura de cerca de 600 °C.
A forma Big Box foi sugerida pela primeira vez por Kelpie Wilson em um estudo de viabilidade para o Serviço Florestal da Dakota do Norte sobre a carbonização de remoções de árvores do cinturão de abrigo. Wilson sugeriu o uso de uma caçamba de lixo de aço modificada como forno de tampa de chama para processar material de maior tamanho. O design do forno Big Box inclui várias melhorias no conceito que ajudam na durabilidade, usabilidade e mobilidade, conforme descrito abaixo. A figura de Wilson inclui sugestões para reaproveitar contêineres como caçambas e tanques de óleo para esse fim; no entanto, o material reaproveitado geralmente foi pintado ou galvanizado e pode expor os participantes da oficina a produtos químicos nocivos no ar.
As emissões do forno Big Box ainda não foram relatadas, mas Cornelissen et al.9 realizaram testes de emissões em vários tipos diferentes de fornos Kon-Tiki (um forno de cone profundo) e descobriram que as emissões eram geralmente menores do que as da queima aberta de matérias-primas de biomassa. Eles também testaram os biochars produzidos para hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) e descobriram que os níveis de PAH estavam bem abaixo do nível de risco máximo tolerável (MTR) norueguês para solos. Uma análise do ciclo de vida do forno Oregon (um forno raso em forma de pirâmide) mostrou que a operação em madeira de um forno com tampa de chama foi negativa em carbono, resultando em um sequestro líquido de carbono atmosférico no solo10.
Uma limitação da abordagem Big Box é a matéria-prima úmida. Enquanto dois lotes por dia de material de grande diâmetro nesses fornos é uma expectativa razoável em climas áridos e matéria-prima seca, um lote por dia é uma expectativa mais razoável em locais com maior umidade e umidade do combustível. A matéria-prima seca é mais produtiva; A matéria-prima úmida limitará a produtividade do forno. A matéria-prima úmida em um dia úmido não funciona bem. A matéria-prima úmida com menos de 10 cm de diâmetro irá pirolisar mais completamente do que a matéria-prima úmida de maior diâmetro. O material seco pode ser facilmente pirolisado em tempo úmido e/ou nevado. Os fornos Big Box pirolizaram com sucesso toras secas de comprimento de forno acima de 0,76 m (30 polegadas) de diâmetro e ramos até menos de 1 cm de diâmetro.
A operação do forno é tratada como queima de pilha aberta pela maioria dos reguladores de qualidade do ar e, em Utah, a permissão só é concedida com três dias de antecedência, o que dificulta o planejamento, especialmente nos meses de inverno, quando as inversões atmosféricas são comuns em torno de nossas comunidades. O custo da realização de uma queima de biocarvão é muito maior do que a simples queima das pilhas, o que apresenta outra limitação dessa abordagem. Esta técnica é o primeiro método de baixa tecnologia publicado para a produção de biochar em uma escala que dispensa o caro pré-processamento de matérias-primas, como moagem e lascagem, antes da pirolisação. Este método é útil para a maioria dos detritos lenhosos que não foram lascados ou processados além do corte em tamanhos de peças gerenciáveis. Esse método não é útil para matérias-primas de tamanho pequeno ou matérias-primas que formarão esteiras ou globs de material, como gramíneas, palha de milho e casca de arroz.
Projeto do forno O BB12 é um forno de parede dupla que tem 3,7 m (12 pés) de comprimento, 1,8 m (6 pés) de largura e 1,2 m (4 pés de altura), feito de aço de calibre 14. O tamanho e a forma podem ser variados. Os planos estão disponíveis no site da UBRG11. Nenhum ar é permitido no forno, exceto na parte superior; Isso é fundamental para desenvolver a tampa de chama que consome a maioria dos combustíveis à medida que sobem pela coluna de calor. Consulte a Figura 1 para obter detalhes dos cantos internos do forno. A exceção é uma porta de drenagem, conhecida como porta do cão, mostrada na Figura 2 porque é semelhante em tamanho a uma porta comum do cão. Possui uma peça deslizante de metal com alça para que possa ser empurrada para baixo fechada ao operar o forno e levantada (Cuidado: Quente) quando estiver pronta para despejar o forno.
As duas paredes são separadas para proporcionar uma folga de ar12 e são abertas na parte superior e não completamente seladas na parte inferior, exceto no interior do forno. Consulte a Figura 3 para obter detalhes do vão de ar e do topo das paredes. Evite espaços vedados para evitar problemas durante a expansão do calor e a contração resultante. Fornos de parede simples ainda são eficazes na redução de combustíveis perigosos e na produção de biochar, mas o forno de parede dupla permite que equipamentos e operadores se aproximem com menos exposição ao calor. Se a produção de biocarvão é o objetivo mais importante, um forno de parede dupla pode ser mais eficaz. Se a redução de combustíveis perigosos é o objetivo primário e o biocarvão é secundário, um forno de parede única é provavelmente adequado.

<table><tbody><tr><td>Forno biochar Big Box</td><td>ANR Fabricação</td><td>BB12</td><td>Telefone: 435-753-0310</td></tr><tr><td>Motosserra</td><td>Ace Hardware</td><td>#7000565</td><td>Ou</td></tr><tr><td>similar Tocha de gotejamento</td><td>Fornecedores florestais</td><td>7.58182E+11</td><td>Encha com: 30% de gasolina, 70% de diesel (ou tocha de propano)</td></tr><tr><td>Garmin InReach</td><td>Best Buy</td><td>6499326</td><td>Ou</td></tr><tr><td>similar Bomba</td> <td>de água autoescorvante HondaItem de Ferramenta do Norte</td><td>#&nbsp; 109418</td><td>Ou isqueiro similar</td></tr><tr><td>/ combina com</td> as correntes de toras <td>da Amazon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tractor</td><td>Supply Co.</td><td>SKU: 358788199</td><td>Ou similar; para forno de movimentação/elevação</td></tr><tr><td>Mini-escavadeira com polegar</td><td>Empresa</td><td></td> de locação local <td>Deve ter um balde com polegar</td></tr><tr><td>Pulaski</td><td>Grainger</td><td>485C27</td><td>Ou</td></tr><tr><td>similar Correias de rachet</td><td>Controle de Carga</td><td></td> dos EUA <td>3.000 lbs de força por</td></tr><tr><td>Rags / papelão</td><td>Grainger</td><td>9JZ92</td><td>Para proteger as correias da abrasão durante o transporte forno</td></tr><tr><td>Rake</td><td>Grainger</td><td>1WG30</td><td>Ou pá similar</td></tr><tr><td></td><td>Grainger</td><td>12N166</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Caminhão / reboque</td><td>Próprio/alugue localmente</td><td></td><td>Para transportar forno</td></tr><tr><td>Mangueiras de descarga de água</td><td>Grainger</td><td>45DT92</td><td></td></tr><tr><td>Água: 300 galões por têmpera</td><td></td><td></td><td>Mais mais para controle de fogo</td></tr><tr><td><forte>Equipamento de proteção individual</forte></td>Chaps de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>motosserra</td><td>T9FB2019133 industrial global</td><td></td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Proteção auricular</td><td>T9F708377</td><td>industrial global</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Proteção ocular</td><td>T9F708119CLAF</td><td>industrial global</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Calças de fogo</td><td>Grainger</td><td>12R487</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Camisa de fogo</td><td>Grainger</td><td>39EM96</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Capacete de segurança</td><td>Industrial global</td><td>T9FB2278977</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Luvas de couro</td><td>Industrial global</td><td>&nbsp; T9FB1145414</td><td>Ou similar</td></tr><tr><td>Smokejumper botas de fogo</td><td>Botas brancas Ou</td><td></td><td>similar</td></tr></tbody></table>

operação do forno big box biochar e melhores práticas

Big Box Biochar Kiln Operation and Best Practices

Os fornos de biochar Big Box são uma alternativa à queima de estacas abertas que permite a produção de biocarvão em madeira em uma caixa de metal simples sem partes móveis. Essa abordagem é baseada na tecnologia usada por carvoeiros há séculos, mas com uma abordagem moderna e mecanizada. Uma miniescavadeira ou outra peça de maquinário é usada para carregar, cuidar e esvaziar os fornos. Este artigo descreverá as melhores práticas do forno de biochar Big Box, incluindo o projeto, transporte, colocação, carregamento, iluminação, têmpera e procedimentos de despejo para iniciantes que desenvolvem seus próprios programas de forno de biocarvão Big Box. 
A produção de biocarvão requer um ambiente de baixa queima de oxigênio, e os fornos Big Box usam um método de tampa de chama (às vezes referido como uma cortina de chama) para queimar material com produção limitada de fumaça. Esses fornos foram projetados para serem facilmente transferidos para o local usando um reboque adequadamente classificado. Uma miniescavadeira ou outra peça de maquinário é usada para carregar, cuidar e esvaziar os fornos. O autor não tem conhecimento de um meio mais acessível para as pessoas sequestrarem carbono durável na fazenda, rancho ou quintal. Este artigo descreve as melhores práticas do forno de biochar Big Box, incluindo o projeto, transporte, colocação, carregamento, iluminação, têmpera e procedimentos de despejo para iniciantes que desenvolvem seus próprios programas de forno de biocarvão Big Box.

De outubro a março, os fornos Big Box pirolizaram vários tipos de matérias-primas em biocarvão (Tabela 1). Quanto mais secos e limpos forem os combustíveis, mais produtivos são os fornos. O diâmetro dos combustíveis é menos importante, os fornos têm toras pirolisadas de comprimento total acima de 76 cm de diâmetro; No entanto, se a produção de biocarvão é o aspecto mais importante do projeto, é necessário notar que o enchimento dos fornos com matéria-prima de tamanho mais consistente pode produzir a maior produção de biochar. Os fornos podem ser operados de forma a maximizar a produção de biochar, ou podem ser operados para maximizar o consumo de combustível perigoso, ou podem ser operados para se concentrar em qualquer ponto ao longo do contínuo entre esses objetivos um tanto opostos.
As tampas são pesadas e afiadas e não devem ser manuseadas sozinhas. A Figura 11 mostra a tampa sendo movimentada por duas pessoas. É melhor ter 2-3 pessoas cuidando do forno; um operando a máquina e os outros vigiando incêndios pontuais, cortando qualquer material com uma motosserra que seja muito longa para entrar no forno, recolhendo pequenos pedaços de material em chamas que possam ter caído do forno.
Os skids no fundo do forno permitem que ele seja arrastado a curtas distâncias. Os fornos podem ser arrastados pelo menos um quarto de milha, em estradas de terra e sobre o solo. A Figura 12 mostra o forno sendo rebocado. Quando a última parte de uma pilha de matéria-prima é colocada no forno, em vez de completar o lote e extinguir um forno parcialmente cheio, é mais eficiente arrastar o forno entre as estacas enquanto ele está operando, usando uma caminhonete e correias. Há ilhós perto do fundo do forno para prender alças ou correntes para arrastar. Então, uma vez em uma nova pilha, os operadores podem continuar carregando o forno de acordo com as instruções.
Geralmente haverá troncos que não se transformam completamente em biocarvão que podem ser adicionados à próxima queima do forno ou podem ser espalhados na floresta como detritos lenhosos grosseiros, o que oferece vantagens ecológicas ou pode ser usado para aplicações Hügelkultur (a madeira é montada e enterrada para criar um canteiro de jardim elevado). A Figura 13 mostra troncos incompletamente pirolisados, às vezes chamados de ossos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig01.jpg"> Figura 1: Dentro do forno vazio. Dentro de um forno vazio; Observe a falta de espaços de ar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig02.jpg"> Figura 2: Porta aberta do cão. A porta do cão está parcialmente aberta e a água está fluindo para fora do forno após a têmpera ser concluída. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig03.jpg"> Figura 3: Vão entre paredes. O vão entre as paredes do forno, demonstrando ausência de cavidades seladas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig04.jpg"> Figura 4: Forno fixado para transporte. Cintas e reboque são usados para transportar o forno com segurança. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig05.jpg"> Figura 5: Carregamento do forno. O forno está sendo carregado com madeira de azeitona russa, demonstrando o método de carregamento e a falta de organização dentro do forno. Um exemplo de forno carregado de matérias-primas leves. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig06.jpg"> Figura 6: Forno de iluminação. O operador está usando tocha de gotejamento para iluminar um forno carregado. Um exemplo de forno carregado de materiais pesados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig07.jpg"> Figura 7: Tampa de chama. Tampa de chama formada sobre o topo do forno, muito pouca fumaça visível vinda do forno; vista limpa para a paisagem ao fundo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig07large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig08.jpg"> Figura 8: Pronto para apagar. Um forno quase cheio mudando da combustão flamejante para a combustão brilhante; o ponto em que a extinção começa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig08large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig09.jpg"> Figura 9: Extinção. Uma mangueira de incêndio está sendo usada para colocar aproximadamente 1.100 litros de água nas brasas do forno para interromper a combustão e preservar o carvão. Clique <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig09large.jpg" target="_blank">aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig10.jpg"> Figura 10: Gorjeta. Uma miniescavadeira é usada para inclinar um forno de biochar BB16 Big Box para esvaziar o carvão e iniciar outro lote. Observe um segundo forno operando em segundo plano; Uma máquina pode operar vários fornos simultaneamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig10large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig11.jpg"> Figura 11: Pálpebras. Dois operadores usando luvas pesadas de couro trabalham juntos para colocar uma tampa no forno. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig11large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig12.jpg"> Figura 12: Reboque. As correias são usadas para prender o forno (ainda em chamas) dos ilhós inferiores a uma caminhonete e droga em uma estrada de terra até a próxima pilha de matéria-prima. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig12large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig13.jpg"> Figura 13: Ossos. O material pirolisado incompletamente, chamado ossos, do lote anterior é adicionado a um forno antes que um novo lote seja iniciado. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig13large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Fornos Big Box em</td>
			<td colspan="2">Pirólise de</td>
			<td>Biochar</td>
		</tr><tr><td>Distrito de Logan Ranger da Floresta Nacional Uinta-Wasatch-Cache em novembro</td>
			<td>22.000 kg</td>
			<td>zimbro</td>
			<td>14 metros cúbicos</td>
		</tr><tr><td>Moab, Utah, em janeiro</td>
			<td>1.200 kg</td>
			<td>Matéria-prima de azeitona russa</td>
			<td>8 metros cúbicos</td>
		</tr><tr><td>Mill Hollow na Floresta Nacional Uinta-Wsatch-Cache em novembro</td>
			<td>25.000 kg</td>
			<td>abeto Engelmann de grande diâmetro e abeto subalpino</td>
			<td>16 metros cúbicos</td>
		</tr><tr><td>Perto de Dillon, Montana, em outubro</td>
			<td>10.000 kg</td>
			<td>Matéria-prima de abeto Douglas</td>
			<td>10 metros cúbicos</td>
		</tr><tr><td>Pine Valley Ranch, Utah, em março</td>
			<td>24.000 kg</td>
			<td>aspen, abeto subalpino, matéria-prima Engelmann Spruce</td>
			<td>14 metros cúbicos</td>
		</tr></tbody></table>Tabela 1: Pirólise de diversas matérias-primas por fornos Big Box.

O Utah Biomass Resources Group (UBRG) ampliou fornos de biocarvão simples em uma abordagem inovadora para redução de combustível perigoso e produção de biocarvão usando caixas de metal, chamadas fornos Big Box, que permitem a produção de biocarvão em madeira. Este artigo descreve a operação do forno de biochar Big Box e as melhores práticas.

Operação do forno Big Box Biochar e melhores práticas

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Comece carregando o BB12 em um reboque para transporte, usando uma mini escavadeira e correntes ou uma empilhadeira quatro por quatro usando os bolsos do garfo. Em seguida, com a ajuda de tiras de catraca, com uma resistência à ruptura de mais de 1.361 quilos cada, prenda o forno ao reboque. Proceder à descarga do forno, seja usando a mini escavadeira ou empilhadeira, ou amarrando-o a uma árvore ou veículo e afastando-se, permitindo que o forno caia no chão.No local, use uma caminhonete e alças para arrastar o forno em patins. Em seguida, coloque o BB12 em uma superfície plana perto da pilha de madeira e certifique-se de que o painel de drenagem da porta do cão fique voltado para baixo se colocado em uma inclinação. Selecione matérias-primas de qualquer espécie lenhosa e use material pequeno e seco para iniciar o forno, especialmente quando se trabalha com matéria-prima úmida.Reúna uma quantidade adequada de matéria-prima e corte-a em comprimentos menores do que as dimensões máximas do forno para facilitar o encaixe. Em seguida, construa uma linha de fogo ao redor do forno, garantindo que o fogo não possa escapar. Certifique-se de ter uma mangueira carregada com suprimento de água suficiente à mão para o controle do fogo antes de iniciar o forno, considerando o risco de incêndio atual.

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Environment

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