ไบโอชาร์กับก๊าซเรือนกระจก: ตัวเลขในแล็บกับในแปลงจริงต่างกันมาก

ไบโอชาร์ถูกพูดถึงในฐานะเครื่องมือลดโลกร้อนผ่านสองกลไก คือการกักเก็บคาร์บอนไว้ในดินอย่างถาวร และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากดินเอง กลไกที่สองถูกศึกษาน้อยกว่าและมีความซับซ้อนมากกว่า

ไนตรัสออกไซด์: ก๊าซที่คนพูดถึงน้อยแต่รุนแรง

ไนตรัสออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพทำให้โลกร้อนสูงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์หลายร้อยเท่า และมากกว่าสองในสามของการปล่อยทั่วโลกมาจากดิน ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนในภาคเกษตร¹

งานวิเคราะห์อภิมานฉบับแรกในเรื่องนี้คือ Cayuela และคณะ (2014)¹ ซึ่งรวบรวมงานวิจัยที่ตีพิมพ์ระหว่างปี 2007 ถึง 2013 จำนวน 30 ฉบับ ครอบคลุม 261 ชุดการทดลอง และพบว่าไบโอชาร์ลดการปล่อย N₂O จากดินเฉลี่ย 54%

แต่ตัวเลขนี้มีเงื่อนไขสำคัญ

การวิเคราะห์ที่ปรับปรุงในภายหลัง² ซึ่งเพิ่มงานวิจัยอีก 26 ฉบับรวมเป็น 56 ฉบับ ยืนยันว่าไบโอชาร์ลด N₂O ได้จริงที่ 49% แต่เมื่อแยกวิเคราะห์เฉพาะการทดลองภาคสนาม พบว่าผลลดลงเหลือเพียง 28% ขณะที่การทดลองในห้องปฏิบัติการที่ควบคุมสภาวะให้ค่า 54%

งานวิเคราะห์รุ่นหลัง ๆ ที่รวมการทดลองภาคสนามมากขึ้นรายงานการลด N₂O ในช่วง 12 ถึง 32% ซึ่งต่ำกว่าตัวเลขแรกอย่างชัดเจน

สาเหตุที่ผลในแปลงจริงต่ำกว่ามีคำอธิบายตรงไปตรงมา คือในแปลงจริงความชื้นดินแปรผันมาก และการกระจายตัวของไบโอชาร์ในดินมักไม่สม่ำเสมอ ต่างจากในห้องทดลองที่ผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน

ตัวเลขจากห้องปฏิบัติการบอกว่าอะไรเป็นไปได้ ตัวเลขจากแปลงจริงบอกว่าอะไรจะเกิดขึ้นกับคุณ

ปัจจัยที่กำหนดผล

Cayuela และคณะ¹ ระบุปัจจัยที่มีอิทธิพลไว้ชัดเจน

• ชนิดวัตถุดิบ โดยไบโอชาร์จากไม้และวัสดุลิกโนเซลลูโลสถูกระบุว่ามีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับการลด N₂O
• สภาวะไพโรไลซิส โดยเฉพาะอุณหภูมิ
• อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนของไบโอชาร์
• อัตราการใส่ ซึ่งพบความสัมพันธ์โดยตรงกับระดับการลด N₂O
• เนื้อดินและรูปแบบของปุ๋ยไนโตรเจน ที่ใช้ร่วมกัน

งานที่ตามมา² ชี้ว่าอัตราส่วน H:C ในเชิงโมลของไบโอชาร์เป็นปัจจัยสำคัญ ซึ่งเชื่อมโยงกับเกณฑ์ที่มาตรฐานสากลใช้วัดความเสถียรของไบโอชาร์พอดี

ศักยภาพระดับโลก

งานที่ถูกอ้างถึงมากที่สุดในเรื่องนี้คือ Woolf และคณะ (2010)³ ตีพิมพ์ใน Nature Communications ซึ่งประเมินศักยภาพสูงสุดที่ยั่งยืนของไบโอชาร์ในการลดโลกร้อน

ผลการศึกษาระบุว่าการปล่อยสุทธิของคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไนตรัสออกไซด์ สามารถลดได้สูงสุด 1.8 Pg คาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อปี ซึ่งคิดเป็นราว 12% ของการปล่อยจากกิจกรรมมนุษย์ และลดได้รวม 130 Pg ในช่วงหนึ่งศตวรรษ โดยไม่กระทบความมั่นคงทางอาหาร ถิ่นที่อยู่อาศัย หรือการอนุรักษ์ดิน

ข้อค้นพบที่สำคัญอีกข้อคือ ไบโอชาร์มีศักยภาพลดโลกร้อนมากกว่าการนำชีวมวลชุดเดียวกันไปเผาเพื่อผลิตพลังงาน ยกเว้นในกรณีที่นำไปใส่ดินที่อุดมสมบูรณ์อยู่แล้วและพลังงานที่ทดแทนคือถ่านหิน

ความหมายสำหรับผู้ผลิตรายเล็ก

1. อย่าใช้ตัวเลข 54% ในการสื่อสาร เพราะเป็นค่าที่รวมการทดลองในห้องปฏิบัติการ ถ้าจะอ้างควรใช้ช่วงของการทดลองภาคสนามซึ่งต่ำกว่ามาก
2. อุณหภูมิเผาและอัตราส่วน H:C มีผลจริง จึงคุ้มที่จะควบคุมอุณหภูมิและส่งวิเคราะห์เป็นระยะ
3. วัตถุดิบจากเศษเหลือคือเงื่อนไขสำคัญ ไม่ใช่แค่เรื่องภาพลักษณ์ แต่เป็นเงื่อนไขที่งานวิจัยระดับโลกใช้ในการคำนวณ
4. บันทึกอุณหภูมิและวัตถุดิบทุกรอบ เพราะเป็นตัวแปรที่กำหนดผลโดยตรง