Ecosistemi di biocarburanti per cucinare in modo pulito e ripristinare il suolo in Bangladesh
Soluzione completa
La stufa TLUD - L'ecosistema del biochar
Julien Winter
Il Bangladesh si trova ad affrontare sfide difficili a causa della perdita di terre a causa dell'innalzamento del livello del mare. Tuttavia, l'impatto può essere attenuato se aumentiamo la produttività dei terreni dell'entroterra. Attualmente, la resa è limitata dalla scarsa materia organica del suolo. Possiamo aumentare l'humus del suolo applicando fertilizzanti a base di biochar. Abbiamo assistito a un drastico aumento della resa delle colture. La sfida è stata quella di produrre biochar, perché la biomassa buona è molto richiesta per essere utilizzata come combustibile da cucina.Produciamo biochar in modo sostenibile come sottoprodotto della cottura dei cibi, utilizzando una stufa gassificatrice TLUD (top-lit updraft) culturalmente appropriata per le case rurali.Quando viene implementato nei villaggi, lo chiamiamo "ecosistema stufa-biochar", in cui le donne con le loro stufe sono specie "chiave di volta" che rendono possibile il biochar e gli agricoltori con il loro biochar sono "ingegneri dell'ecosistema" che aumentano in modo "permanente" la materia organica del suolo e la produttività biologica. Il miglioramento dei raccolti incentiva l'adozione delle stufe e la produzione di biochar.
Ultimo aggiornamento: 06 Feb 2023
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Contesto
Sfide affrontate
Il nostro progetto è complesso e multidisciplinare. In un intervento di prova, le sfide sono state affrontate, ma tutti gli aspetti richiedono una ricerca continua e una partecipazione più ampia da parte di scienziati e operatori dello sviluppo.
Env1: La domanda di legna da ardere è superiore all'offerta, quindi è necessario sviluppare combustibili compressi a base di biomassa.
Env2: L'uso agronomico localmente appropriato del biochar deve essere studiato e dimostrato.
Soc1: Gli abitanti dei villaggi devono conoscere e fare esperienza pratica con diverse tecnologie allo stesso tempo.
Soc2: La conoscenza deve radicarsi nel villaggio. Ci rivolgiamo deliberatamente a destinatari che sono innovatori e curiosi di adottare nuove tecnologie.
Soc3: Le donne devono preparare il combustibile per il fornello TLUD, ma questo può essere il sostentamento di qualcuno.
Ecn:1: La stufa deve essere accessibile.
Ecn:2: L'"ecosistema" non svilupperà i suoi cicli di feed-back positivi fino a quando il biochar non avrà acquisito un valore "commerciale" in virtù delle esperienze degli agricoltori con i rendimenti.
Posizione
Dhaka, Bangladesh
Asia meridionale
Processo
Sintesi del processo
La stufa TLUD - L'ecosistema del biochar
In un ecosistema ci sono molti "elementi costitutivi", ma solo alcuni di essi svolgono un ruolo predominante. Gli ecosistemi prendono solitamente il nome dalle caratteristiche o dalle specie dominanti, come le foreste Sundarbans o Sal.
Nel nostro "ecosistema" le donne con i loro fornelli sono specie "chiave di volta" che producono biochar. Gli agricoltori, con il loro biochar, sono "ingegneri dell'ecosistema" che aumentano in modo "permanente" la materia organica del suolo e la produttività biologica.
Interagiscono attraverso cicli di feed-back positivi che si rafforzano a vicenda attraverso il flusso di materiali (biochar, concime, compost, alimenti, combustibile) e di denaro. Il biochar potrebbe aumentare l'accettazione degli Akha
Il biochar aumenta la produttività dell'ecosistema e crea nuove opportunità di sostentamento. L'aumento delle entrate in denaro permette alle famiglie di acquistare tecnologie importate come l'energia fotovoltaica, l'elettronica, il materiale scolastico e le medicine.
Altre "specie" minori o "mattoni" dell'ecosistema sono le donne che producono combustibili TLUD, le aziende agricole che producono fertilizzanti al biochar e i professori universitari. Tutto questo si chiama biodiversità.
Blocchi di costruzione
La stufa a gassificatore "Akha" Top-Lit Updraft (TLUD)
Un TLUD è un semplice gassificatore composto da un tubo verticale riempito di piccoli pezzi di legno o di biomassa densificata come pellet, palline o piccole bricchette, il cosiddetto "letto di combustibile", che viene acceso nella parte superiore e alimentato con aria primaria da una griglia nella parte inferiore. Il fronte di accensione scende attraverso il combustibile irradiando calore nel combustibile grezzo, asciugandolo e avviando la pirolisi. I volatili rilasciati vengono accesi dalla fiamma. La reazione viene talvolta definita "fronte pirolitico migratorio" (MFPF). Il carbone residuo viene lasciato in cima al letto di combustibile mentre il MFPF si sposta verso il basso.
Una volta completata la pirolisi, la fiamma arancione si spegne e il residuo di carbone viene raccolto e soffocato o spento con acqua.
Avevamo bisogno di un "Akha", un TLUD culturalmente appropriato per il Bangladesh. Doveva essere prodotto localmente, studiato e realizzato con il minor quantitativo possibile di metallo (importato). Data la sua struttura pesante, è dotato di una griglia incernierata per la rimozione della brace. Per proteggere l'Akha per l'uso libero, esiste un brevetto ad accesso libero. La versione attuale dell'Akha è un prototipo in fase di valutazione per l'accettazione, e ovviamente possono essere apportati miglioramenti.
Fattori abilitanti
Perché l'Akha abbia successo, deve:
- avere emissioni di fumo molto basse
- essere facile da usare e bruciare in modo affidabile senza spegnersi
- produrre carbone da utilizzare come biochar o come carbonella.
- bruciare meno combustibile di una stufa tradizionale (anche quando il carbone è incombusto).
La produzione di carbone potrebbe essere la caratteristica critica per l'accettazione da parte degli Akha.
Lezione imparata
La principale lezione appresa è stata che l'Akha è stato ben accettato dalle donne che sono state ben addestrate al suo utilizzo. Conoscevamo già i principali limiti di un TLUD:
- Non brucia la biomassa sfusa, quindi le stufe tradizionali verranno utilizzate per questo scopo.
- Ci vuole tempo per ridurre il combustibile legnoso in piccoli pezzi, ma la produzione di combustibile per i TLUD potrebbe diventare un'attività di vita per alcuni.
- Non brucia combustibile umido.
- Il combustibile viene caricato in lotti piuttosto che in modo continuo, per cui per lunghi periodi di cottura dovrà essere ricaricato.
- Le donne devono essere istruite su come preparare il combustibile e far funzionare un TLUD.
Biochar
Il carbone è materia organica carbonizzata prodotta dalla pirolisi.
Il biochar è il carbone utilizzato per le biotecnologie, ad esempio in agricoltura.
Il carbone di legna è il carbone utilizzato come combustibile.
Il biochar ha alcune importanti proprietà:
- Resistenza alla decomposizione biologica e chimica, per cui si conserva nel suolo per secoli e può essere utilizzato per immagazzinare il carbonio atmosferico.
- Un'elevata area superficiale
- Le superfici con carica negativa e alcune cariche positive possono trattenere nutrienti vegetali solubili come azoto e potassio e altri minerali.
In Bangladesh, i terreni sono spesso poveri di materia organica, perché il clima caldo-umido e le lavorazioni agricole favoriscono la disgregazione della materia organica. I terreni poveri di materia organica diventano duri e aprono lo spazio dei pori. La crescita delle colture può essere fortemente limitata.
Dato il clima eccellente per le coltivazioni, migliorare la materia organica nei terreni del Bangladesh può avere risultati profondi. Il biochar può farlo perché non si decompone, ma si combina con i concimi, i compost e la materia organica del suolo per formare un nuovo humus stabile.
Aumentando la materia organica del suolo si ottiene:
- Aumento delle briciole del suolo e dei pori larghi
- Aumento dell'aerazione
- Maggiore penetrazione dell'acqua
- Aumento dell'acqua disponibile per le piante
- Aumento della vita del suolo
- Aumento della crescita delle radici e della resa delle colture.
Fattori abilitanti
Ci sono diversi passaggi chiave per far sì che il biochar diventi di uso comune:
- Conoscenza scientifica e conoscenza pratica dell'uso del biochar nell'agricoltura del Bangladesh.
- Diffusione delle conoscenze agli agricoltori
- Esperienza pratica degli agricoltori con il biochar, in modo che possano valutare quanto sarebbero disposti a pagare per esso.
Lezione imparata
Gli agricoltori sono entusiasti del biochar dopo averne constatato gli effetti negli esperimenti di ricerca, nelle prove sul campo di divulgazione agricola e nelle prove condotte dagli agricoltori locali.
In un caso, dopo aver visitato gli appezzamenti di un agricoltore, alcuni agricoltori sono tornati più tardi e hanno portato via cesti di terra.
Impatti
Cucine a gassificazione Top-Lit Updraft (TLUD) rispetto alle tradizionali cucine a biomassa:
- Riduce drasticamente l'esposizione delle donne ai fumi di cottura.
- Produce automaticamente biochar come sottoprodotto della cottura.
- Utilizza la metà del combustibile, pur producendo biochar.
- Fornisce reddito attraverso la vendita o l'uso del biochar.
- Migliora la qualità di vita e l'empowerment delle donne.
Biochar:
- sequestra il carbonio atmosferico nella materia organica del suolo.
- Aumenta la biodiversità e la produttività del suolo creando humus nei terreni impoveriti di materia organica. I terreni con maggiore materia organica hanno:
- migliore aerazione
- una migliore ritenzione dell'acqua disponibile per le piante
- un apporto tamponato di nutrienti per le piante
- In combinazione con urina e concimi, conserva i nutrienti delle piante:
- riduce i danni causati dall'eutrofizzazione delle acque e dalle emissioni di NOx nell'atmosfera.
- aumenta l'efficienza del riciclo dei nutrienti vegetali
- riduce la necessità (il costo) dei fertilizzanti commerciali.
- Migliora la crescita delle colture
- aumenta il reddito delle famiglie e l'attività economica del villaggio
- aumenta la resilienza delle colture alla siccità.
- permette al Bangladesh - un Paese densamente popolato - di compensare (parzialmente?) la perdita di terra dovuta all'innalzamento del livello del mare.
Beneficiari
Donne e famiglie: maggiore salute, mezzi di sostentamento.
Agricoltori: rese più elevate, costi più bassi.
Paese: migrazione dalle campagne alle città; rifugiati climatici.
Pianeta: sequestro di C.
Obiettivi di sviluppo sostenibile
SDG 1 - Nessuna povertà
SDG 2 - Fame zero
SDG 3 - Buona salute e benessere
SDG 5 - Uguaglianza di genere
SDG 6 - Acqua pulita e servizi igienici
SDG 7 - Energia pulita e accessibile
SDG 8 - Lavoro dignitoso e crescita economica
SDG 12 - Consumo e produzione responsabili
SDG 13 - Azione per il clima
SDG 15 - Vita sulla terraferma
Collegatevi con i collaboratori
Altri collaboratori
Joyanta Adhikari
Commissione cristiana per lo sviluppo in Bangladesh
Md. Mahbubul Islam
Iniziativa Biochar del Bangladesh
