Jordforbedringsmiddel, gødning, korrigerende middel: juridiske definitioner

Før man kan forstå biokuls rolle i jordforvaltning, er det nyttigt at afklare de lovmæssige definitioner, som ofte forveksles selv blandt fagfolk i branchen.

Forordning (EU) 2019/1009 om gødningsprodukter, som trådte i kraft i juli 2022, fastlægger:

  • Gødning: et produkt, der tilfører planterne essentielle næringsstoffer (kvælstof, fosfor, kalium og mikronæringsstoffer). Den primære virkning er ernæringsmæssig.
  • Jordforbedringsmiddel: et produkt, der tilføres jorden for at fastholde, forbedre eller beskytte dens fysiske, kemiske eller biologiske egenskaber, uden et væsentligt primært næringsbidrag. Virkningen er på jordens struktur og biologi.
  • Korrigerende middel: et produkt, der har til formål at korrigere uhensigtsmæssige kemiske egenskaber i jorden, især reaktionstallet (pH). Biokul med højt pH virker også som et korrigerende middel.

Biokul kan markedsføres som jordforbedringsmiddel (PFC 3, Soil Improver) i henhold til Forordning (EU) 2019/1009; på niveauet for indgående materialer hører det under kategorien CMC 14 (Pyrolysis and Gasification Materials). I Italien er det registreret i SIAN-registret som jordforbedringsmiddel til brug i konventionelt og økologisk landbrug, i overensstemmelse med Forordning (EU) 2018/848 om økologisk produktion. BioGS Char opfylder de renhedskrav, der stilles til anvendelse i økologisk landbrug.

Biokul skal ikke opfattes som en erstatning for gødning, men som et redskab, der forbedrer gødningens effektivitet på lang sigt: det virker på jordens struktur og biologi, ikke på det direkte tilskud af næringsstoffer.

Terra preta do índio: den historiske opdagelse, der ændrede jordbundsvidenskaben

Brugen af biokul som jordforbedringsmiddel er ikke en moderne opfindelse: det er en genopdagelse af en tusindårig praksis, der er dokumenteret i det førcolumbianske Amazonas.

Terra preta do índio (bogstaveligt "de indfødtes sorte jord" på portugisisk) er en menneskeskabt jordbund med en intens sort farve, som findes i pletter på nogle få snese hektar flere steder i Amazonasbækkenet. Jordbunds- og radiokulstofundersøgelser har dateret disse jorde til perioden mellem 450 f.Kr. og 950 e.Kr.: de førcolumbianske folk i Amazonas skabte bevidst frugtbare jorde ved at tilføre trækul, organisk affald, knogler og keramik.

Det bemærkelsesværdige ved terra preta er dens stabilitet over tid: 2.000 år senere bevarer disse jorde en usædvanlig frugtbarhed sammenlignet med de omkringliggende amazoniske jorde (oxisoler og ultisoler, som er kendt for at være næringsfattige). Kulstoffet fra det oprindelige biokul er stadig til stede og mikrobiologisk aktivt. Denne observation har fra og med årtusindskiftet sat gang i intensiv international forskning, som har ført til genopdagelsen af biokul som redskab til bæredygtig jordforvaltning.

Tilstedeværelsen af biokul er ikke den eneste faktor bag terra pretas frugtbarhed, men betragtes som et af nøgleelementerne bag dens usædvanlige vedholdenhed over tid.

Biokuls virkningsmekanismer i jorden

Vandtilbageholdelse: biokul som en uorganisk "svamp"

Biokuls mikroporøsitet (specifikt overfladeareal på 200-400 m²/g for BioGS Char) skaber et net af mikroporer, der tilbageholder vand ved kapillærkraft. I sandjord øger tilsætning af biokul på 2-5% i volumen den tilgængelige vandkapacitet med 15-30%, hvilket reducerer behovet for hyppig vanding under vandstress. Peer-reviewede studier (Kammann et al., 2011; Liu et al., 2017) dokumenterer reduktioner i vandforbruget på 20-35% i grøntsagsafgrøder behandlet med biokul.

Kationbytningskapacitet (CEC) og tilbageholdelse af næringsstoffer

CEC er et mål for jordens evne til at tilbageholde positivt ladede kationer (NH₄⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), så de gøres tilgængelige for rødderne og beskyttes mod udvaskning. Biokul øger jordens CEC over tid gennem overfladeoxidation, der danner negativt ladede carboxyl- og fenolgrupper. Det praktiske resultat er reducerede kvælstoftab ved udvaskning og en højere effektivitet af kvælstofgødning.

Mikrobiom: biokul som mikrobielt levested

Biokuls mikroporøsitet skaber tilflugtssteder for jordens mikroorganismer og beskytter dem mod prædation fra protozoer og mod udtørring. Forskning med metagenomisk sekventering (Lehmann et al., 2011; Quilliam et al., 2013) viser betydelige stigninger i mikrobiel biomasse og mikrobiologisk diversitet, med værdier, der i visse tilfælde kan overstige 100% i forhold til kontrolgrupper: effektens omfang afhænger af biokultype, dosis, klima og jordens egenskaber. Særligt markant er effekten på arbuskulære mykorrhizasvampe (AMF): biokul fremmer mykorrhizakolonisering af rødderne og forbedrer optagelsen af fosfor og mikronæringsstoffer.

pH-korrektion i sure jorde

BioGS Char har et pH på 8,5-10 (alkalisk) på grund af tilstedeværelsen af carbonater og mineralske oxider, der dannes fra biomassen under forgasningen. Anvendt på sure jorde (pH < 6,0) giver det en kalkningseffekt, der kan sammenlignes med små doser landbrugskalk, og bringer pH mod det optimale interval (6,0-7,5), som fremmer tilgængeligheden af de fleste næringsstoffer.

Tørkeresistens: biokul som redskab til klimatilpasning

Den vandtilbageholdelse, der er beskrevet ovenfor, får særlig betydning i perioder med vandmangel, når vandtilgængeligheden bliver den faktor, der begrænser afgrødeudbyttet. Tre uafhængige studier, gennemført i meget forskellige sammenhænge, peger på samme konklusion: biokuls effekt på tolerancen over for vandstress er ikke marginal, og den vokser netop, når tørken forværres.

En metaanalyse fra 2024 (Zhang, Niu, Luo, Agronomy, 14(12), 2952, DOI: 10.3390/agronomy14122952), der analyserede 25 studier og 283 eksperimentelle sammenligninger, rapporterer under kraftigt vandstress en gennemsnitlig udbyttestigning på 33% og en stigning i fotosynteseraten på 62%, uden at angive en fast optimal dosis: biokuls effekt forstærkes simpelthen, i takt med at tørken forværres (den målte effektstørrelse var henholdsvis 182% og 309% højere sammenlignet med moderat og fraværende stress).

Et markforsøg fra CNR-IBIMET i en toscansk vingård (Baronti et al., 2014, European Journal of Agronomy, 53, 38-44, DOI: 10.1016/j.eja.2013.11.003) tilførte allerede plantede vinstokke 44 tons biokul pr. hektar fordelt over to sæsoner (svarende til cirka 22 tons pr. hektar i tørstof), og målte en stigning i jordens vandindhold på 7,3% samt en forbedring af bladenes vandpotentiale på op til 37% under reelle tørkeperioder.

Et toårigt forsøg med majs gennemført i Pakistan (Naeem et al., 2024, Scientific Reports, 14, 25000, DOI: 10.1038/s41598-024-76082-w) sammenlignede tre doseringer af aktiveret biokul med fem vandingsniveauer og fandt frem til 5 tons pr. hektar som den optimale dosis: 26% højere kerneudbytte og 33% højere vandproduktivitet sammenlignet med den ubehandlede kontrol.

Disse tre studier omhandler biokul i almindelighed, fremstillet med andre teknologier og biomasser end BioGS-1.0: de gengives her som uafhængig videnskabelig litteratur, ikke som resultater opnået med samme protokol. Parallelt hermed måler analyser fra et akkrediteret tredjepartslaboratorium på BioGS Char en maksimal vandtilbageholdelseskapacitet på 156% (af tørvægten) og et spiringsindeks på 97,2%: data, der er i overensstemmelse med den citerede litteratur, som de supplerer uden at erstatte den.

Optimale doseringer pr. afgrøde

Den videnskabelige litteratur og de agronomiske erfaringer peger samstemmende på differentierede vejledende doseringer for en enkelt eller flerårig anvendelse med nedbringning i det øverste jordlag (0-20 cm):

  • Blad- og frugtgrøntsager (tomat, peberfrugt, courgette, salat): 2-5 t/ha, fortrinsvis som biokul ladet med kompost.
  • Korn (hvede, majs, byg): 5-10 t/ha på sandede eller sure jorde; 2-4 t/ha på lerede lerjorde.
  • Vingård: 3-6 t/ha ved plantning eller nedmuldning efter høst. Dokumenterede effekter: kvalitetsforbedring af druerne, reduceret vandbehov om sommeren.
  • Olivenlund: 2-4 t/ha hvert 3.-5. år. Dokumenterede effekter: reduceret produktionsvariation fra år til år, forbedret tørkeresistens.
  • Frugtplantage (æble, pære, fersken): 3-5 t/ha ved plantning. Dokumenterede effekter: øget rodudvikling, reduceret dødelighed efter udplantning.

Doseringer over 10 t/ha giver ikke proportionale fordele og kan i jorde, der allerede er alkaliske, forårsage midlertidig immobilisering af kvælstof. Det anbefales altid at foretage en jordanalyse forud for anvendelsen.

De angivne doseringer er vejledende og skal tilpasses de lokale jordbundsforhold, indholdet af organisk stof, pH og de dyrkningsmæssige mål.

Det "ladede" biokul (activated biochar): sådan forberedes det

Ladet biokul er biokul, der forud for tilførsel til jorden er blevet beriget med næringsstoffer eller podet med gavnlige mikroorganismer. Denne praksis løser en af begrænsningerne ved frisk biokul: den midlertidige mikrobielle immobilisering af kvælstof ("hunger"-effekten), som kan opstå i de første 6-12 måneder efter anvendelsen.

De mest udbredte og videnskabeligt verificerede metoder:

  • Samkompostering af biokul + kompost (50:50 i volumen): biokullet absorberer de næringsstoffer, der frigives under kompostens modning; resultatet er et beriget og biologisk aktivt substrat. Tidsforbrug: 4-8 uger.
  • Ladning med flydende afgasset biomasse (digestat) fra biogas: nedsænkning af biokullet i fortyndet digestat (1:3) i 48-72 timer. Særligt effektiv til berigelse med ammoniumkvælstof.
  • Podning med AMF og PGPR-bakterier: biokullet fungerer som bærer for mikrobielle podningsmidler. Mikroporøsiteten beskytter mikroorganismerne under opbevaring og fremmer overlevelsen efter tilførsel til jorden.

For kunder, der producerer biokul med BioGS-1.0 og ønsker at udnytte det agronomisk, anbefaler KiRa Technology samkompostering med kvæg- eller hestegødning som den optimale ladningsmetode for den italienske landbrugskontekst.

Den seneste videnskabelige forskning: peer-reviewede beviser

Den videnskabelige litteratur om biokul som jordforbedringsmiddel omfatter over 3.000 peer-reviewede publikationer. Nogle af de mest relevante resultater for den europæiske kontekst:

  • Jeffery et al. (2011), Agriculture, Ecosystems & Environment: metaanalyse af 16 studier: gennemsnitlig stigning i landbrugsproduktiviteten på 10% med biokul.
  • Kätterer et al. (2019), CATENA: svensk 10-årigt studie: biokul øger hvedeudbyttet med i gennemsnit 4-8%, med toppe på 15% i tørre år.
  • Schmidt et al. (2021), European Journal of Agronomy: biokul ladet med kompost viser positive effekter allerede i det første år; uladet biokul kræver 2-3 år, før fordelene viser sig.
  • Palansooriya et al. (2019), Critical Reviews in Environmental Science and Technology: stigning i mikrobiel diversitet (Shannon-indeks) på i gennemsnit 15-40%, med størst effekt på degraderede jorde.

Carbon farming: biokuls rolle i kulstofbinding på marken

Med "carbon farming" menes de landbrugspraksisser, der øger mængden af kulstof, der oplagres i jorden, og som skaber en målbar miljømæssig gevinst ved siden af den produktionsmæssige. På europæisk plan er emnet omfattet af en dedikeret retlig ramme, EU-forordningen om certificering af kulstoffjernelser (Carbon Removals and Certification Framework, CRCF, 2024), som sigter mod at adskille reelt verificerbare bindingspraksisser fra tiltag med usikre eller midlertidige effekter.

Biokul indtager i denne sammenhæng en særlig position i forhold til andre carbon farming-praksisser (dæksædning, reduceret jordbearbejdning, håndtering af afgrøderester): mens det organiske kulstof, der tilføres via kompost eller grøngødning, har en tendens til at mineraliseres og vende tilbage til atmosfæren som CO2 i løbet af år eller årtier, findes kulstoffet i biokul i en yderst stabil aromatisk form (brint/kulstof-forhold under 0,4), som bremser nedbrydningen på en tidsskala af århundreder. Artiklerne "Kulstofnegativt: opfange mere CO₂ end der udledes" og "Kulstofbinding i jord: biokuls stabilitet og H/C-forholdet" uddyber henholdsvis systemets LCA-regnskab og kemien bag kulstoffets stabilitet.

For landbrugsvirksomheden betyder carbon farming med BioGS Char en cyklus, der forbliver lokalt: virksomhedens restbiomasse bliver til el og varme, og det producerede biokul (over 96% organisk kulstof, ifølge datablad) vender tilbage til de marker, hvorfra biomassen kom, uden behov for at købe jordforbedringsmidler udefra eller sende materiale ud af virksomheden. Målt i kulstof svarer hvert kg BioGS Char, der tilføres jorden, til over 3 kg CO2, der stabilt fjernes fra atmosfæren: et teknisk skøn baseret på indholdet af organisk kulstof og det molære forhold mellem CO2 og kulstof (44/12), ikke en certificeret kulstofkredit. KiRa Technology markedsfører for øjeblikket ikke verificerede kulstofkreditter på BioGS Char: de angivne værdier er fortsat tekniske skøn til støtte for den agronomiske beslutning, nyttige til at kvantificere effekten, men ikke anvendelige som formel kompensation.

Den anvendelsesprotokol, som KiRa Technology anbefaler

På baggrund af den videnskabelige litteratur og de driftserfaringer, der er opnået på pilotanlæggene i Romagna, har KiRa Technology fastlagt en protokol for anvendelse af BioGS Char:

  • Indledende jordanalyse: pH, CEC, organisk kulstof, kornstørrelsesfordeling, totalkvælstof. Uundværlig for at kalibrere doseringen og afgøre, om ladet biokul er nødvendigt.
  • Forberedelse af BioGS Char: samkompostering i 4-6 uger med moden gødning (forhold 1:2 i vægt) til jorde med lav frugtbarhed; ren anvendelse til jorde, der allerede er frugtbare.
  • Anvendelsesmetode: overfladespredning efterfulgt af mekanisk nedbringning (fræsning eller let pløjning 15-20 cm). Undgå anvendelse i blæsevejr på grund af det fine biokuls støvende karakter.
  • Anbefalet standarddosering: 3-5 t/ha ved enkelt anvendelse; kan gentages hvert 5. år. En eventuel reduktion af kvælstofgødningen skal vurderes fra sag til sag på grundlag af jordanalyser og afgrødens behov.
  • Overvågning: jordanalyse 12 måneder efter anvendelsen for at kontrollere ændringer i pH, CEC og organisk kulstof. KiRa Technology leverer analyserapporten for BioGS Char for hvert parti.