Uso y manejo de la fertilidad de suelos con biochar Julie Major PhD, Agricultural Extension Director International Biochar Initiative V Congreso Nacional Orgánico del Manejo Integrado de Plagas, Nutrición y Enfermedades en el Manzano Ciudad Guerrero, Chihuahua México, 25 de febrero de 2010 Plan de la plática • Terra preta, el origen de la idea del biochar • ¿Que es biochar? • ¿Porque usar biochar? • ¿Biochar hecho de que? • ¿Como se produce? • ¿Como se usa? TALLER PRACTICO Suelos fértiles en medio de suelos pobres en la Amazonía Suelo “normal” Terra preta ¿Como se formó la Terra preta? J. Major, 2003 Adición de: •Carbón de leña •Huesos de peces •Desechos de comida •Mas? Sujetos a la meteorización durante 500 a 7,000 años ¿Que es el biochar? El biochar es el producto de la degradación térmica de materia orgánica en niveles bajos o ausencia de oxigeno Cascarilla de arroz Gramínea Bagazo de caña © J. Major 2008 Madera ¿Que es el biochar? Biochar NO es: •Carbón mineral •Cenizas estudiados) deofsuelos (%(% Frecuencia Frequency soils studied) Los suelos contienen biochar naturalmente 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Proportion of black (% del of organic Proporción de carbono negroC (% carbonoC)orgánico) Soil orders include Alfisols, Vertisols, Inceptisols, Entisols, Ultisols, and Mollisols; data taken from Skjemstad et al. (1996, 1999a, 2001, 2002), Schmidt et al. (1999), Carter et al. (2002). Beneficios centrales del biochar Mejoramiento de suelos Secuestro de carbono Mejoramiento de suelos 0 t/ha biomasa Producción Plant biomassde production [%de increase] aumento) (% 250 8 t/ha 20 t/ha 200 100 Aumento hasta de 230% Resultados de 24 experimentos y 10 cultivos diferentes 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 -1 Adición de biochar (ton de C ha / hectárea] Sin biochar Bio-char additions [t C ] Con manejo óptimo Lehmann and Rondon, 2006, Bio-char Soil Management on Highly Weathered Soils in the Humid Tropics . Francis and Taylor, FL, pp. 517-530 Aporte directo de nutrientes -Mínimo y de corta duración Biochar K disponible (cmolc kg1) Ca Mg N P disponible (cmolc kg-1) disponible (cmolc kg-1) total (g kg-1) disponible (mg kg-1) 0 2.8 1.5 0.9 3.2 8 135 25.8 1.7 1.0 4.0 11 (g kg-1) Data for an Oxisol, Lehmann et al. (2002) World Congress of Soil Science Retención de nutrientes b a b a b a a b K+ a 2+ Mg Cab2+ a b K+ Mg2+ b Mg2+ 2+ Caa Mg2+ Retención de nutrientes – La capacidad de intercambio catiónico mejora con el tiempo NH4+ – Aumenta el pH Mas carga H+ Menos carga Mg2+ 1 mm Reviewed by Glaser Lehmann Zech, 2002, Biol. Fert. Soils Retención de agua % masa de agua Retención de agua disponible Mayor infiltración de agua en ensayos en Colombia, Laos y Canadá Concentración de carbón (g/kg) S. Joseph Yamamoto Fuente de nitrógeno (%) Promoción de microbios benéficos N fijado biológicamente N proveniente del suelo Biochar aplicado (g/kg) M. Ogawa Carbono que permanece (%) El biochar es mas duradero en el suelo 100 Pérdida de carbono con producción de energía renovable Biochar 50 Materia orgánica sin carbonizar 10 1 2 3 4 Años Lehmann et al., 2006, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 5 El biochar es mas duradero en el suelo A Carbón en Biomass carbon biomasa 100% 100% Producción Energy de energía Production Carbón en Biomass carbon biomasa 100% 100% Carbón en Bio-char carbon biochar 50% 50% 100 100 años years Carbón en Biomass carbon biomasa 0% 0% Carbón en Biochar carbon Bio-char carbon biochar >40% >40% Lehmann et al., 2006, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change Reducción de las emisiones de GEI -2 -1 N20N/2m mg / año mg O2m y 100 80 oxido nitroso t biochar ha-1 20 20 t biochar ha-1 00 60 40 + + Biochar Biochar 20 0 Grass Pasto M. Rondon, datos no publicados Maize Mais ¿Cual puede ser el impacto? 80% de los residuos agrícolas y forestales del mundo 27% de los residuos agrícolas y forestales del mundo Amonette, 2008 How Much Carbon Can Biochar Systems Offset--and When? On IBI website La visión Biochar con bio-energía Lehmann, 2007, Frontiers in Ecology and the Environment 7, 381-387 Lehmann, 2007, Nature 447, 143-144 ¿Con que se puede producir biochar? • DESPERDICIOS – Forestales – Agrícolas – Estiércol de animales – Algunos residuos municipales – Algunos residuos industriales • En el 2003, residuos forestales sumaban 70.3 millones m3 globalmente (FAO 2004) ¿Como conseguir biochar? • Carbón de palo, molido • Hágalo usted mismo! • Varias compañías en EEUU y el mundo están desarrollando equipos para producir biochar, o venden biochar • Muchos proyectos involucran la producción y el uso de biochar © J. Major 2008 ¿Como se puede producir biochar? www.midsummerwood.co.uk ¿Como se puede producir biochar? Unidad de pyrolysis: - Pyrolysis rápida: produce mas aceites y líquidos - Pyrolysis lenta: produce mas syngas Gasificador: -Produce menos biochar que una unidad de pyrolysis Advanced Biorefinery Inc. Gasificador estacionario en WV, USA © IBI Unidad móvil de pyrolysis rápida por Advanced Biorefinery, Ottawa, Canada Producción de biochar a pequeña escala Adam retort móvil (P. Hirst y R. Wells) Tres barriles intercalados (D. Clayton) Producción de biochar a pequeña escala Estufa de calefacción con producción de biochar Estufa de cocinar TLUD (top-lit updraft) (B. Maanum) (P. Anderson) Producción de biochar a pequeña escala Gases Materia prima Producción de biochar a pequeña escala • Consideraciones – Seguridad personal – Seguridad ambiental – Leyes y reglas locales • Recursos – IBI’s Guidelines for the design and testing of biochar production units – Listservs sobre biochar Características del biochar como material • El biochar puede ser toxico! – Olor, sabor – Pruebas de germinación y evitación por gusanos • Biochars de alto contenido de cenizas: hechos con huesos, gallinaza • Tamaño de partículas del material – Menor de 20 mm parece ser adecuado para mejorar la fertilidad del suelos – Materiales finos pueden poner problema para la manipulación Tamaño de partículas del biochar • El biochars puede ser muy fino • Posibles soluciones incluyen: “pelleting”, humedecer, mezclar con compost, estiércol ¿Como se puede aplicar el biochar? • Incorporación uniforme en la superficie – Compatible con implementos agrícolas – Riesgo de erosión por viento y lluvia – Dosis de aplicación de 5-50 t/ha usadas con suceso C. Hyland J. Hunt ¿Como se puede aplicar el biochar? • “Top dressing” – Con compost (reducción de la perdida de N y del olor, reducción de la movilidad de Cu y Zn) (Hua et al. 2009) – Riesgo de erosión • Espolvoreado en frutales y viñedos? Hua et al. 2009. Reduction of nitrogen loss and Cu and Zn mobility during sludge composting with bamboo charcoal amendment. Environ Sci Pollut Res 16: 1-9. ¿Como se puede aplicar el biochar? • En bandas – A lo largo de o alrededor de plantas establecidas • Aplicación en huecos - Al transplantar - En arboles establecidos ¿Como se puede aplicar el biochar? • “Aplicación ecológica” – Se agrega biochar al alimento de los animales – Antigua manera de resolver problemas con la comida o el agua (taninos, toxinas) – ~ 1% de biochar agregado a la comida de chivos, ganado, pollos, cerdos – Bajas tasas de aplicación Otros usos potenciales • • • • • Techos verdes Substratos para macetas Césped Cultivos hidropónicos Remojado en estiércol, orina, te de compost • ETC!!! ¿Donde encontrar mas información? • Libros en ingles • Sitio web de IBI – www.biochar-international.org – Bases de datos de miembros y proyectos – Base de datos bibliográficos – Material educativo • Forums de discusión “online” Biochar en México • Jalisco: Interés en producción de biochar con bagazo de agave • COLPOS (D.F.) tiene pruebas con biochar en masetas • Productor de biochar: – Artesano Natural S.A. de C.V, Monterrey (madera) • Productor de unidad de pyrolysis: – Concord Blue Energy, Inc. Cd. Obregón, Sonora ¡Gracias! ¿Preguntas?