Biokul og energi produceret ved pyrolyse baner vej for et klimaneutralt landbrug i Kina

Siden Paris-aftalen om bekæmpelse af global opvarmning blev indgået i 2015 har mange lande forpligtet sig til at blive klimaneutrale, altså opnå netto-nul-emission af drivhusgasser. Også verdens største landbrugsland, Kina, har meldt sig under klima-fanen. Som det største landbrugsland er Kina også verdens største udleder af drivhusgasser, alligevel har landet sat sig et mål om at opnå CO2-neutralitet inden 2060. 

Ifølge professor og centerleder for Land-CRAFT ved Institut for Agroøkologi Klaus Butterbach-Bahl stiller det store krav til landbrugssystemerne: ”Landbruget i Kina står for ca. 14 % af landets samlede udledninger af drivhusgasser, og produktionen af basisfødevarer som ris, hvede og majs optager ca. 70 % af landets dyrkningsareal. Det er et meget stort område, og dyrkningen af de her basisafgrøder står for store udledninger af metan og lattergas, fordi de bliver dyrket ved hjælp af intensiv brug af gødning og kunstvanding. Derfor har det været svært at se, hvordan Kinas produktion af basisafgrøder skulle opnå CO2-neutralitet inden 2060.” 

Forvaltning kan ikke gøre det alene

Ifølge forskerne er der allerede gennemført forsøg med flere forvaltningsmetoder, der alle på den ene eller anden måde hjælper med til at reducere udledningen af drivhusgas fra planteproduktionen. Man har blandt andet forsøgt sig med intermitterende vand for at reducere udledningen af metan fra rismarkerne. Derudover er forbruget af kvælstofgødning er mindsket, ligesom man har forsøgt at forbedre afgrødernes evne til at udnytte kvælstof, så de behøver mindre og udledningen af lattergas dermed mindskes. Derudover har man haft fokus på at øge jordens indhold af organisk kulstof ved at øge den mængde af halm, der bliver ført tilbage til jorden.

”Selvom alle de her forvaltningsmetoder virker godt, så er de ikke tilstrækkelige til at opnå en CO2-neutralitet,” siger Klaus Butterbach-Bahl, der fremhæver, at det til dels hænger sammen med, at effekten ved en forvaltningsmetode kan blive ophævet, når man bruger dem i kombination med hinanden. 

”Når man reducerer en drivhusgas, kan det føre til en stigning i en anden. For eksempel reducerer intermitterende vanding udledning af metan fra rismarker effektivt, men det øger på samme tid udledningen af lattergas fra selvsamme marker. Samme udligning ser man også ved flere af de andre forvaltningsmetoder, de øgede emissioner af enten metan eller lattergas kan helt opveje fordele ved hver enkelt forvaltningsmetode,” siger han. 

Biokul er det nye sort

Forvaltningmetoderne vil altså ikke alene kunne bane vejen for en klimaneutral fødevareproduktion. Ifølge forskerne skal der mere til, og her kunne pyrolyse af halm til biokul vise sig at være en del af løsningen. Det har nemlig potentiale for at reducere drivhusgasudledningerne og på samme tid øge jordens indhold af organisk kulstof. 

”Vi kan se, at når man anvender biokul i rismarkerne, så reduceres udledningen af metan betydeligt. Det sker, fordi det organiske kusltof i biokul nedbrydes meget langsommere end i halmen. Den langsomme nedbrydning betyder også, at kulstof fra biokullet er bundet i jorden i længere tid, det er en mere langsigtet løsning end halm,” siger Klaus Butterbach-Bahl, der har deltaget i en omfattende livscyklusanalyse af blandt andet et integreret pyrolyse- og energisystem med henblik på at finde løsninger, der kan hjælpe Kina mod et klimaneutralt landbrug. 

Studiet viser, at udover kulstofbindingen og den reducerede udledning af metan, så kan biokul også være med til at reducere udledningen af lattergas. Det sker via komplicerede mikrobielle processer i jorden, der hæmmer denitrifikation, hvor nitrat omdannes til blandt andet lattergas.

Integreret pyrolyse- og energiproduktion lægger trædesten til en grønnere fremtid

”Der er endnu en fordel ved pyrolysen. Ved pyrolyse af halm til biokul dannes der nemlig også biogas og bioolie. Det er biprodukter, men de anvendes til at generere elektricitet gennem et integreret pyrolyse- og elproduktionssystem,” fortæller Klaus Butterbach-Bahl.  

Den energi, et sådant system kan producere, kan bruges til at erstatte fossile brændstoffer og derigennem være med til yderligere at reducere drivhusgasudledning. 

”Vores analyse viser, at man med det her integrerede pyrolyse- og elproduktionssystem i kombination med almindeligt anvendte forvaltningsmetoder til reduktion af metan- og lattergasudledninger vil kunne opnå en CO2-neutral produktion af basisafgrøder i Kina,” siger Klaus Butterbach-Bahl. Han understreger, at når de taler om CO2-neutralitet, så henviser forskerne til en tilstand, hvor summen af udledning af alle drivhusgasser (CO2, metan og lattergas) fra planteproduktionens opvejes af CO2-fjernelse gennem kulstofbinding i jorden og CO2-kompensation gennem et lavere forbrug af fossilt brændstof. 

Livscyklusanalysen inkluderede en analyse af produktionen af basisafgrøder, som det ser ud i dag, samt scenarier med forskellige kombinationer af forvaltningsmetoder, et scenarie med biokul, og et med biokul og energiproduktion fra det integrerede pyrolyse- og energisystem. 

”Vores analyse viser, at det kun er kombinationen af det integrerede pyrolyse- og energisystem og en kombination af forskellige forvaltningsmetoder, der kan sikre en CO2-neutral produktion af basisafgrøder i Kina. Derudover kan denne metode også være med til at reducere udvaskning af nitrat til vandmiljøet og mindske udledning af luftforurenende stoffer som svovldioxid, der kan forårsage syreregn. Og så er der yderligere den fordel, at udbyttet også øges. Derfor konkluderer vi, at den her metode kan bringe Kina, og måske også andre lande, et skridt nærmere det nationale mål om CO2-neutralitet og miljømæssig bæredygtighed i landbruget,” siger Klaus Butterbach-Bahl. 

Mere information

Samarbejdspartnere: Land-CRAFT – Center for Landscape Research in Sustainable Agricultural Futures ved Institut for Agroøkologi Aarhus Universitet, Chinese Academy of Sciences, Karlsruhe Institute of Technology, The University of Queensland, Chongqing Univeristy, China Agricultural University, University of Aberdeen, University of Exeter, Cornell University, The Ohio State University og Tsinghua University.  

Finansiering: Dette studie blev finansielt støttet af Helmholtz-OCPC (Office of China Postdoc Council) Postdoc Program og Humboldt Postdoctoral Reserch Fellowship, National Natural Science Foundation of China (bevillinger 42061124001, 72174197, 72025401, 71974108, 71690244 og 41961124004) og Tsinghua University-Inditex Sustainable Development Fund.

Interessekonflikt: Ingen

Læs mere: Publikationen “Integrated biochar solutions can achieve carbon-neutral staple crop production” er udgivet i tidsskriftet Nature Food. Den er skrevet af Longlong Xia, Liang Cao, Yi Yang, Chaopu Ti, Yize Liu, Pete Smith, Kees Jan Van Groenigen, Johannes Lehmann, Rattan Lal, Klaus Butterbach-Bahl, Ralf Kiese, Minghoa Zhuan, Xi Lu og Xiaoyuan Yan. 

Kontakt: Professor og centerleder Klaus Butterbach-Bahl, Land-CRAFT – Center for Landscape Research in Sustainable Agricultural Futures, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf.: +45 93508238 eller mail: Klaus.butterbach-bahl@agro.au.dk