高校学生小组研究生物炭 改善环境增成效

威斯康星大学普拉特维尔分校的三名学生正在将生物炭视为一种减少氨排放和粪便储存气味的方法,威斯康星州的许多农场都在使用这种方法。

根据学生们的研究,由于许多环境原因,粪肥储存是有益的,但也是气味和温室气体排放的来源。Jeffrey Smolinski、Zach Flitsch和Davin Dahl希望研究使用生物炭作为肥料的覆盖物来减少排放。生物炭看起来类似于木炭,是一种碳基材料,通过在有限的氧气下在高温下加热生物质而产生。

威斯康星州新伦敦人斯莫林斯基说,三人选择这个话题是基于约瑟夫·桑福德博士当时的研究重点。该组织的项目导师桑福德是一名乳制品创新中心的研究员,专注于农业废物管理,他有许多正在进行的与粪肥有关的项目。该小组于8月下旬开始了该项目,并提供了温室气体读数,并一直持续到1月中旬。

Smolinski、Flitsch和Dahl从先锋农场收集粪便,并将其放入农场的多个五加仑桶中。他们留下了一些水桶,类似于大多数粪肥仓库的情况。他们在其他桶上添加了不同类型的生物质覆盖物。在第一次试验中,该小组使用木屑和玉米秸秆作为一些桶的覆盖物,而其他桶则使用木屑或玉米秸秆制成的生物炭。在六个月的时间里,他们每周测量一次桶里的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氨的气体排放量,这些气体排放量是在桶装满并盖好盖子后测量的,以确定盖子的影响。

根据斯莫林斯基的说法,该小组的发现包含了预期和意外的结果。桑福德有了将一些玉米秸秆造粒的想法,这样在实际操作中更容易处理并应用于粪肥储存。造粒后的材料全部下沉,因为它们密度太大,但它们对排放仍有一定影响。生木屑和玉米秸秆覆盖物在一个月内都减少了排放,但随后开始下沉。这导致氨排放量与对照桶相似,但由于粪肥中添加了碳,甲烷排放量更大。两种生物炭处理效果特别好,其中一种覆盖物在整个项目期间保持其功能。在整个研究过程中,木屑生物炭基本上消除了氨的排放。然而,该小组发现,生物炭处理的甲烷排放量略有增加,这可能是由于一些生物炭下沉并在粪肥储存中添加碳。

桑福德正在与学生们合作进行第二次试验,该试验将着眼于两件事。首先,他们将使用分离的粪肥固体作为覆盖物,包括生粪肥和生物炭。然后,他们将着眼于在更高的温度下生产生物炭。其想法是,两者都可以保持低氨排放,但不会增加甲烷排放,因为粪肥固体生物炭的碳含量通常比其他生物炭低得多,而高温生物炭碳可能是一种更稳定的碳,不可用于甲烷生产。

斯莫林斯基说,该小组研究的最大收获之一是覆盖物能够长时间留在粪便表面。一旦它消失,由于分解的下沉覆盖物提供的碳,氨气随着额外的温室气体自由逃逸,这使该组织试图解决的问题长期存在。如果覆盖物能够保持漂浮,温室气体的水平会显著降低,气味水平会立即降低。

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