TLUD 쿡스토브 - 바이오차 생태계
Julien Winter
방글라데시는 해수면 상승으로 토지를 잃으면서 가혹한 도전에 직면해 있습니다. 그러나 내륙 토양의 생산성을 높이면 그 영향을 완충할 수 있습니다. 현재 토양 유기물이 부족하여 수확량이 제한되고 있습니다. 바이오 숯 비료를 사용하면 토양 부식질을 증가시킬 수 있습니다. 우리는 작물 수확량이 급격히 증가했습니다. 문제는 양질의 바이오매스를 요리 연료로 사용하기 위한 수요가 높기 때문에 바이오 숯을 만드는 것이었습니다.저희는 농촌 가정에 문화적으로 적합한 상부 상승 기류(TLUD) 가스화 스토브를 사용하여 요리 부산물로 바이오 숯을 지속 가능하게 만듭니다.이를 마을에서 구현할 때, 우리는 이를 '쿡스토브-바이오차 생태계'라고 부르며, 쿡스토브를 사용하는 여성은 바이오차 생산을 가능하게 하는 '주춧돌' 역할을 하고 바이오차 생산을 하는 농부는 토양 유기물과 생물학적 생산성을 '영구적으로' 증가시키는 '생태계 엔지니어'가 됩니다. 작물 수확량이 향상되면 쿡스토브의 채택과 바이오차 생산에 인센티브가 주어집니다.
마지막 업데이트: 06 Feb 2023
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컨텍스트
해결 과제
이 프로젝트는 복잡하고 다학제적인 프로젝트입니다. 개념 증명 단계에서 문제가 해결되었지만 모든 측면에서 지속적인 연구와 과학자 및 개발 종사자의 폭넓은 참여가 필요합니다.
환경1: 연료 목재에 대한 수요가 공급보다 많으므로 압축된 바이오매스 연료를 개발해야 합니다.
Env2: 바이오 숯의 지역적으로 적절한 농업적 사용법을 연구하고 입증해야 합니다.
사회1: 마을 주민들이 여러 기술에 대해 잘 알고 있어야 하며, 동시에 여러 기술에 대한 실질적인 경험을 가지고 있어야 합니다.
사회2: 지식이 마을에 뿌리내려야 합니다. 우리는 의도적으로 혁신가이자 새로운 기술 채택에 호기심이 있는 수혜자를 대상으로 합니다.
Soc3: 여성들은 TLUD 스토브의 연료를 준비해야 하는데, 이는 누군가의 생계가 될 수 있습니다.
Ecn:1: 쿡스토브는 저렴해야 합니다.
Ecn:2: 농부들의 수확량 경험을 통해 바이오 숯이 '상업적' 가치를 획득할 때까지 '생태계'는 사후 피드백 고리를 발전시키지 않을 것입니다.
위치
방글라데시 다카
남아시아
프로세스
프로세스 요약
TLUD 쿡스토브 - 바이오차 생태계
생태계에는 많은 '구성 요소'가 있지만, 그 중 일부만이 지배적인 역할을 합니다. 생태계는 일반적으로 순다르반이나 살 숲과 같이 지배적인 지형이나 종의 이름을 따서 명명됩니다.
우리의 '생태계'에서 쿡스토브를 사용하는 여성은 바이오 숯을 만드는 '키스톤' 종입니다. 바이오 숯을 만드는 농부들은 토양 유기물과 생물학적 생산성을 '영구적으로' 증가시키는 '생태계 엔지니어'입니다.
이들은 물질(바이오차, 거름, 퇴비, 음식, 연료)과 돈의 흐름을 통해 서로를 강화하는 긍정적인 피드백 고리를 통해 상호 작용합니다. 바이오차는 아카의 수용성을 높일 수 있습니다.
바이오 숯은 생태계의 생산성을 높이고 생계를 위한 새로운 기회를 창출합니다. 현금 수입이 증가하면 태양광 에너지, 전자제품, 학용품, 의약품과 같은 수입 기술을 구매할 수 있게 됩니다.
생태계의 다른 작은 '종' 또는 '구성 요소'로는 TLUD 연료를 만드는 여성, 바이오 숯 비료를 만드는 농업 기업, 대학교수 등이 있으며, 이를 생물다양성이라고 합니다.
빌딩 블록
아카" 탑 라이트 업드래프트(TLUD) 가스레인지 쿡스토브
TLUD는 작은 나무 조각이나 펠릿, 공 또는 작은 연탄과 같은 고밀도 바이오매스로 채워진 수직 튜브로 구성된 간단한 가스화기로, 이를 '연료 베드'라고 하며 상단에서 점화되고 하단의 화격자에서 1차 공기를 공급받습니다. 점화 전선은 연료를 통해 아래로 이동하면서 원료 연료에 열을 방출하여 연료를 건조시키고 열분해를 시작합니다. 방출된 휘발성 물질은 화염에 의해 점화됩니다. 이 반응을 "이동성 화염 열분해 전선"(MFPF)이라고 부르기도 합니다. MFPF가 아래로 이동하면서 연료층 위에 잔여 숯이 남게 됩니다.
연소하는 휘발성 물질은 요리를 위한 주황색 가스 불꽃을 만듭니다. 열분해가 완료되면 주황색 불꽃은 꺼지고 남은 숯은 뭉쳐서 질식시키거나 물로 냉각시킵니다.
방글라데시에 문화적으로 적합한 TLUD인 '아카'가 필요했습니다. 현지에서 만들고 연구하고 가능한 한 적은 (수입) 금속으로 만들어야 했습니다. 무거운 구조 때문에 숯을 제거하기 위해 경첩이 달린 창살이 있습니다. 아카를 자유롭게 사용할 수 있도록 오픈 액세스 특허가 있습니다. 현재 버전의 아카는 수용 여부를 평가 중인 프로토타입으로, 분명 개선할 수 있는 부분이 있습니다.
활성화 요인
아카가 성공을 거두기 위해서는
- 연기 배출량이 매우 적어야 합니다.
- 작동하기 쉽고 외출하지 않고도 안정적으로 연소할 수 있어야 합니다.
- 바이오 숯이나 숯으로 사용하기 위해 숯을 만들어야 합니다.
- 기존 스토브보다 연료를 덜 태울 수 있어야 합니다(숯이 타지 않은 상태에서도).
숯을 만드는 것은 아카의 수용을 가능하게 하는 중요한 기능일 수 있습니다.
교훈
여기서 얻은 주요 교훈은 아카가 사용법을 잘 배운 여성들에게 잘 받아들여졌다는 것입니다. 우리는 이미 TLUD의 주요 한계를 알고 있었습니다:
- 그것은 느슨한 바이오매스를 태우지 않으므로 전통적인 스토브는 그 목적을 위해 절약될 것입니다.
- 하지만 목질 연료를 작은 조각으로 만드는 데는 시간이 걸리기 때문에 TLUD용 연료를 생산하는 것이 일부 사람들에게는 민폐가 될 수 있습니다.
- 젖은 연료는 태우지 않습니다.
- 장시간 조리하려면 연료를 계속 넣는 것이 아니라 일괄 장전하기 때문에 연료를 재장전해야 합니다.
- 여성은 연료를 준비하고 TLUD를 작동하는 방법에 대해 교육을 받아야 합니다.
바이오차
숯은 열분해에 의해 생성되는 탄화된 유기물입니다.
바이오차는 농업 등 생명공학에 사용되는 숯입니다.
숯은 연료로 사용되는 숯입니다.
바이오차에는 몇 가지 중요한 특성이 있습니다:
- 생물학적 및 화학적 분해에 대한 저항력이 있어 토양에서 수세기 동안 지속되며 대기 중 탄소를 저장하는 데 사용할 수 있습니다.
- 높은 표면적
- 음전하를 띠는 표면과 일부 양전하를 띠는 표면은 질소, 칼륨과 같은 수용성 식물 영양소와 기타 미네랄을 보유할 수 있습니다.
방글라데시의 토양은 온습한 기후와 농업 경작이 유기물 분해를 촉진하기 때문에 토양 유기물이 부족한 경우가 많습니다. 유기물이 부족한 토양은 딱딱해지고 기공 공간이 열려 작물 생육이 심각하게 제한될 수 있습니다.
작물 재배에 적합한 기후를 고려할 때 방글라데시 토양의 유기물을 개선하면 큰 효과를 볼 수 있습니다. 바이오 숯은 분해되지 않고 거름, 퇴비 및 토양 유기물과 결합하여 새롭고 안정적인 부식질을 만들기 때문에 이러한 역할을 할 수 있습니다.
토양 유기물을 증가시킴으로써
- 토양 부스러기 및 넓은 기공 공간 증가
- 통기성 증가
- 물 침투 증가
- 식물이 사용할 수 있는 물 증가
- 토양 수명 증가
- 뿌리 성장과 작물 수확량 증가
활성화 요인
바이오 숯을 널리 사용하기 위해서는 몇 가지 핵심 단계가 있습니다:
- 방글라데시 농업에서 바이오 숯 사용에 대한 과학적 지식과 실용적 지식.
- 농부들에게 지식 전달
- 농부들이 바이오 숯에 대한 실질적인 경험을 통해 바이오 숯에 대해 지불할 준비가 되어 있는지 평가할 수 있도록 합니다.
교훈
농부들은 연구 실험, 농업 확장 현장 시험, 지역 농민 시험에서 바이오숯의 효과를 목격하고 나면 바이오숯에 대해 관심을 갖게 됩니다.
한 농부의 밭을 둘러본 후 일부 농부들은 나중에 다시 와서 그 농부의 흙을 바구니에 담아 가져갔던 사례도 있습니다.
영향
기존 바이오매스 쿡스토브와 비교한 탑 라이트 업드래프트(TLUD) 가스화기 쿡스토브:
- 조리 연기에 대한 여성들의 노출을 획기적으로 줄였습니다.
- 조리 부산물로 바이오탄을 자동으로 생성합니다.
- 바이오 숯을 생산하지만 연료 사용량은 절반으로 줄었습니다.
- 바이오 숯의 판매 또는 사용을 통해 수입을 제공합니다.
- 여성의 삶의 질 향상과 역량 강화.
바이오 숯:
- 대기 중 탄소를 토양 유기물로 격리합니다.
- 유기물이 고갈된 토양에 부식질을 만들어 토양 생물다양성과 생산성을 높입니다. 유기물이 많은 토양은
- 더 나은 통기성
- 식물이 사용할 수 있는 물의 보유력 향상
- 식물 영양분의 완충 공급
- 소변 및 분뇨와 결합하여 식물 영양분을 보존합니다:
- 물의 부영양화로 인한 피해와 대기로의 NOx 배출을 줄입니다.
- 식물 영양소 재활용의 효율성을 높입니다.
- 상업용 비료의 필요성(비용)을 줄입니다.
- 작물 성장 개선
- 가계 소득 및 마을 경제 활동 증가
- 가뭄에 대한 작물의 회복력을 높입니다.
- 인구 밀도가 높은 방글라데시가 해수면 상승으로 인한 토지 손실에 대해 (부분적으로?) 보상할 수 있습니다.
수혜자
여성과 가정: 더 건강하고 생계가 유지됩니다.
농부: 더 높은 수확량, 더 낮은 비용.
국가: 농촌에서 도시로의 이주, 기후 난민.
지구: 격리.
지속 가능한 개발 목표
SDG 1 - 빈곤 퇴치
SDG 2 - 기아 제로
SDG 3 - 건강과 웰빙
SDG 5 - 양성 평등
SDG 6 - 깨끗한 물과 위생
SDG 7 - 저렴하고 깨끗한 에너지
SDG 8 - 양질의 일자리와 경제 성장
SDG 12 - 책임감 있는 소비와 생산
SDG 13 - 기후 행동
SDG 15 - 육지에서의 삶
