Summary
Utah Biomass Resources Group (UBRG) har opskaleret simple biokulovne i en innovativ tilgang til reduktion af farligt brændstof og biokulproduktion ved hjælp af metalkasser, kaldet Big Box ovne, der giver mulighed for produktion af biochar i skoven. Denne artikel skitserer Big Box biokulovnsdrift og bedste praksis.
Abstract
Big Box biokulovne er et alternativ til åben bunkebrænding, der giver mulighed for produktion af biokul i skoven i en simpel metalkasse uden bevægelige dele. Denne tilgang er baseret på teknologi, der er brugt af trækulproducenter i århundreder, men med en moderne, mekaniseret tilgang. En minigraver eller andet maskineri bruges til at læsse, passe og tømme ovnene. Denne artikel vil skitsere Big Box biochar ovn bedste praksis, herunder design, transport, placering, lastning, belysning, slukning og dumping procedurer for begyndere, der udvikler deres egne Big Box biochar ovn programmer.
Biokulproduktion kræver et lavt iltforbrændingsmiljø, og Big Box-ovnene bruger en flammehætte (undertiden omtalt som et flammegardin) metode til at brænde materiale med begrænset røgproduktion. Disse ovne er designet til let at blive overført til stedet ved hjælp af en tilstrækkeligt klassificeret trailer. En minigraver eller andet maskineri bruges til at læsse, passe og tømme ovnene. Forfatteren er ikke opmærksom på et mere tilgængeligt middel for folk til at binde holdbart kulstof på gården, ranchen eller i baghaven. Denne artikel skitserer Big Box bedste praksis for biokulovn, herunder design, transport, placering, lastning, belysning, slukning og dumpingprocedurer for begyndere, der udvikler deres egne Big Box biocharovnsprogrammer.
Introduction
Farlige brændstoffer er et stort problem på vilde områder i hele Vesten1. Da brandchefer ikke kan gøre meget for at kontrollere vejret, er kontrol af brændstoffer deres bedste mulighed2. Målet med denne metode er at give et nyt, skalerbart værktøj til at reducere affaldstræ og samtidig producere biokul på en økonomisk og praktisk tilgængelig måde. Skovbrugere stabler og brænder traditionelt materiale fra skovhugst- og brændstofreduktionsprojekter, men luftkvalitetsbegrænsninger og længere brandsæsoner har gjort åben bunkeafbrænding meget vanskeligere i løbet af de sidste årtier3. Desuden har afbrænding af åben pæl vist sig at forårsage potentiel langsigtet skade på jorden fra overdreven varme4. Alle disse udfordringer giver grunden til, at UBRG udvikler denne teknik til produktion af biokul. UBRG satte sig for at levere en billig tilgang med høj tilgængelighed til reduktion af farligt brændstof, der resulterer i et værdifuldt produkt5. Denne tilgang med at omdanne brændstoffer til råmaterialer og forsøge at skabe værdi af træ af lav værdi er fyldt med udfordringer. Denne tilgang bevarer en del af det kulstof, som ellers går tabt ved forbrænding eller råd, og behandler det til en holdbar form med en halveringstid, der nærmer sig 1.000 år i jorden6; Dette er 10-1.000 gange længere end opholdstiden for de fleste organiske stoffer i jorden7.
Big Box ovndesignprocessen begyndte med en gennemgang af andre derivater af en teknologi, der stammer fra Japan. I 2011 rapporterede Inoue et al.8 om karboniseringseffektiviteten og kvaliteten af biokul produceret i den "røgfri trækulovn M50" fremstillet af Moki-selskabet i Japan. Biokul blev produceret i disse små, kegleformede ovne med konverteringseffektivitet på mellem 13% og 19,5% på tørmassebasis. Forfatterne fandt, at værdierne for fast kulstof og kulstofindhold i kullet var lig med værdierne for trækul fremstillet i en retortmetode ved en temperatur på ca. 600 ° C.
Big Box-formen blev først foreslået af Kelpie Wilson i en gennemførlighedsundersøgelse for North Dakota Forest Service om karbonisering af fjernelse af læbæltetræer. Wilson foreslog at bruge en modificeret stålaffaldsdumpster som flammehætteovn til behandling af materiale i større størrelse. Big Box ovndesignet indeholder flere forbedringer af konceptet, der hjælper med holdbarhed, brugervenlighed og mobilitet, som beskrevet nedenfor. Wilsons figur indeholder forslag til genanvendelse af containere såsom dumpsters og olietanke til dette formål; Imidlertid er genanvendt materiale generelt blevet malet eller galvaniseret og kan udsætte workshopdeltagere for skadelige kemikalier i luften.
Emissioner fra Big Box Kiln er endnu ikke rapporteret, men Cornelissen et al.9 gennemførte emissionstest på flere forskellige typer Kon-Tiki-ovne (en dyb kegleovn) og fandt, at emissionerne generelt var lavere end dem fra åben afbrænding af biomasseråmaterialer. De testede også biokul produceret til polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH) og fandt, at PAH-niveauerne lå et godt stykke under det norske maksimale tolerable risikoniveau (MTR) for jord. En livscyklusanalyse af Oregon-ovnen (en lavvandet pyramideformet ovn) viste, at driften i skoven af en flammehætteovn var kulstofnegativ, hvilket resulterede i en nettobinding af atmosfærisk kulstof i jord10.
En begrænsning ved Big Box-tilgangen er vådfoder. Mens to partier om dagen af materiale med stor diameter i disse ovne er en rimelig forventning i tørre klimaer og tørt råmateriale, er et parti om dagen en mere rimelig forventning på steder med højere luftfugtighed og brændstoffugtighed. Tørt råmateriale er mere produktivt; Vådt råmateriale vil begrænse ovnens produktivitet. Vådt råmateriale på en våd dag fungerer ikke godt. Vådt råmateriale mindre end 10 cm i diameter pyrolyserer mere fuldstændigt end vådt råmateriale med større diameter. Tørt materiale kan let pyrolyseres i vådt og / eller snevejr. Big Box ovne har med succes pyrolyseret ovnlængde tørre logs op til 0,76 m (30 inches) i diameter og grene ned til mindre end 1 cm i diameter.
Ovndrift behandles som åben bunkebrænding af de fleste luftkvalitetsregulatorer, og i Utah gives tilladelse kun tre dage i forvejen, hvilket gør planlægningen vanskelig, især i vintermånederne, når atmosfæriske inversioner er almindelige omkring vores samfund. Omkostningerne ved at udføre en biokulforbrænding er meget højere end blot at brænde bunkerne, hvilket udgør en anden begrænsning af denne tilgang. Denne teknik er den første offentliggjorte lavteknologiske metode til produktion af biochar i en skala, der giver afkald på dyr forbehandling af råmaterialer såsom formaling og flisning inden pyrolyse. Denne metode er nyttig til de fleste træagtige affald, der ikke er blevet fliset eller behandlet ud over at skære i håndterbare stykkestørrelser. Denne metode er ikke nyttig til små stykker råmaterialer eller råmaterialer, der danner måtter eller klumper af materiale såsom græs, majsstover og risskaller.
Ovn design
BB12 er en dobbeltvægget ovn, der er 3,7 m (12 fod) lang, 1,8 m (6 fod) bred og 1,2 m (4 fod høj), lavet af 14-gauge stål. Størrelsen og formen kan varieres. Planerne er tilgængelige på UBRG's websted11. Ingen luft er tilladt i ovnen undtagen øverst; Dette er afgørende for at udvikle flammehætten, der forbruger de fleste brændbare stoffer, når de stiger gennem varmesøjlen. Se figur 1 for detaljer om ovnens indvendige hjørner. Undtagelsen er en drænport, kaldet hundedøren, vist i figur 2 , fordi den i størrelse ligner en almindelig hundedør. Den har et glidende stykke metal med et håndtag, så det kan skubbes ned, lukkes, når ovnen betjenes og løftes (Forsigtig: Varm), når den er klar til at dumpe ovnen.
De to vægge er adskilt for at give et luftgab12 og er åbne øverst og ikke helt forseglet i bunden, undtagen på ovnens indre. Se figur 3 for detaljer om luftspalten og toppen af væggene. Undgå forseglede rum for at undgå problemer under varmeudvidelse og resulterende sammentrækning. Enkeltvæggede ovne er stadig effektive til at reducere farlige brændstoffer og producere biokul, men den dobbeltvæggede ovn giver udstyr og operatører mulighed for at komme tæt på med mindre varmeeksponering. Hvis biokulproduktion er det vigtigste mål, kan en dobbeltvægget ovn være mere effektiv. Hvis reduktion af farlige brændstoffer er det primære mål, og biokul er sekundært, er en enkeltvægget ovn sandsynligvis tilstrækkelig.
Protocol
1. Transport til stedet
- Læg BB12 på en trailer til transport ved hjælp af enten en minigraver (med tommelfinger) og kæder ELLER en 4 x 4 gaffeltruck ved hjælp af gaffellommerne.
BEMÆRK: Alle yderligere henvisninger til minigravemaskinen forudsætter, at den har en betjent tommelfinger med skovlen. - Fastgør ovnen til traileren med skraldestropper med en brudstyrke på over 1.361 kg (3.000 lbs.) hver. Se et eksempel i figur 4 .
- Aflæsning af ovnen ved hjælp af minigravemaskinen eller gaffeltrucken eller bind den til et træ / køretøj og kør væk, så den falder på jorden. Når du er på stedet, skal du trække ovnen på jorden på dens glidere ved hjælp af en pickup truck og stropper.
2. Forberedelse på stedet
- Placer BB12 på en relativt flad overflade (skråninger < 10%) temmelig tæt på bunken af træ, og sørg for, at hundedørsafløbspanelet er på den nedadgående side, hvis det er på en skråning.
BEMÆRK: Hold hundedørens tømningspanel lukket under drift. - Vælg råmaterialer, som kan være enhver træagtig art. Brug små, tørre materialer til at få ovnen i gang, især når du arbejder med vådfoder.
- Saml og bunke en tilstrækkelig mængde råmateriale til at fodre ovnen. Skær alt råmaterialet i en længde, der er kortere end ovnens maksimale dimension, så den passer let ind.
3. Reduktion af farer
- Før antændelse skal du kontakte lokale brand- og luftkvalitetsmyndigheder for at sikre, at brandfaren ikke er for høj til antændelse, og at luftkvalitetsbestemmelserne ikke påvirker forbrændingsplanerne. Sørg for at advare lokale brandmyndigheder om planer inden antændelse.
- Før antændelse skal du bygge en brandlinje (1 fod bred sti skrabet ned til mineraljord) helt rundt om ovnen for at forhindre ild i at krybe væk. Sørg for, at der er en opladet slange tilsluttet en tilstrækkelig vandforsyning, afhængigt af den aktuelle brandfare, til brandkontrol, før ovnen antændes.
4. Lastning og belysning ovn
- Fyld ovnen tilfældigt med råmateriale ved hjælp af minigravemaskinen; Størrelsen/rækkefølgen af tilsætning af råmaterialerne betyder ikke noget. Se figur 5 for et billede af en lastet ovn.
- Bunke et lag af brændstoffer med mindre diameter (råmateriale) oven på ovnen for at hjælpe med hurtig antændelse.
- Når den er indlæst, tænd ovnen med en drypbrænder, propanbrænder eller anden tændingsanordning ved først at tænde toppen af ovnen. Se figur 6 for billeder af belysning af ovnens og ovnens drift.
5. Plejeovn
- Lad ovnen brænde ned og tilsæt brændstof, når ilden tillader det; Forvent en kort periode med røgproduktion, efter at materialer er tilsat ovnen. Bemærk, at flammehætten snart vil reformere sig og fortsætte med at forbruge brændbare stoffer, når de stiger op gennem varmen/røgsøjlen. Tendens ovnen ligner et bål; Tilføjelse af for meget brændstof på én gang vil kvæle ilden, men for lidt vil få ilden til at gå ud. Se figur 7 for et billede af en flammehætte.
- Overvåg ovnen og den omgivende vegetation for undslupne gnister eller gløder, der kan forårsage uønsket antændelse.
- Fortsæt med at passe / indlæse ovnen på denne måde, indtil ovnen er fuld / råmaterialet er opbrugt / slutningen af skiftet.
6. Slukning
- Når ovnen er fuld eller næsten fuld af kul, og den flammende forbrænding giver plads til ulmende eller glødende forbrænding, skal du slukke for at standse forbrændingen og bevare kulene. Figur 8 viser en ovn, der er klar til at slukke.
- Brug en slange og vandpumpe med en diameter på 3,8 cm (1,5 tommer) (ofte omtalt som volumenpumpe eller skraldespand i udlejningsbutikker) fra en vandkilde eller vandbil til at slukke ovnen ved hjælp af ca. 300 liter vand. Drukne kulene; Fortsæt med at tilsætte vand, indtil kullene er i stående vand, og rør rundt ved hjælp af minigravemaskinen for at fjerne tørre hot spots og fortsat forbrænding. Figur 9 viser slukning med en slange.
- Når ovnen er helt slukket, skal du åbne hundedøren for at dræne vandet ud, hvilket vil gøre ovnen lettere til at vippe biokullet ud.
7. Drikkepenge
- Når ovnen er helt slukket og drænet, dumpes indholdet på jorden ved siden af ovnen.
- Forbered området først ved at bruge maskinen til at konstruere en brandlinje omkring det rum, hvor kullene skal være, og skrab eventuelle brændstoffer væk, herunder græs, pinde, børste og træstammer fra dette rum.
- Brug maskinen og kæder/remme til at trække ovnen over mod maskinen. Figur 10 viser ovnen, der tippes af minigravemaskinen.
- Overvåg minigravemaskinens bom/hydraulikslanger/fittings for varmeeksponering; Placer lejlighedsvis bagsiden af en hånd først nær og til sidst på disse dele for at sikre, at de ikke er for varme til at røre ved; Hvis ja, lad dem køle af med det samme.
8. Kold efterslæb
- Før du forlader stedet, skal du sikre dig, at ilden er slukket ved at flytte hænderne gennem hele mængden af biokul, der blev produceret. Sørg for, at det er helt køligt at røre ved for at kalde ilden ud.
BEMÆRK: BB12 leveres med låg, der kan bruges af sikkerhedsmæssige årsager; Hvis der skulle opstå en nødsituation, såsom en undsluppet brand eller personskade, kan lågene placeres på ovnen for at forhindre gnister / gløder i at komme ud af ovnen, og området kan evakueres sikkert. Proceduren kan til enhver tid standses. På steder med høj luftfugtighed, hvor brandfaren generelt er lav, er låg muligvis ikke nødvendige.
Representative Results
Fra oktober til marts pyrolyserede Big Box ovne forskellige typer råmaterialer til biokul (tabel 1). Jo tørrere og renere brændstofferne er, jo mere produktive er ovnene. Brændstoffernes diameter er mindre vigtig, ovnene har pyrolyserede træstammer i fuld længde opad på 76 cm diameter; Men hvis produktion af biokul er det vigtigste aspekt af projektet, er det nødvendigt at bemærke, at fyldning af ovnene med mere ensartede råmaterialer kan give den højeste produktion af biokul. Ovnene kan betjenes på en sådan måde, at biokulproduktionen maksimeres, eller de kan betjenes for at maksimere farligt brændstofforbrug, eller de kan betjenes for at fokusere på ethvert punkt langs kontinuummet mellem disse noget modsatte mål.
Lågene er tunge og skarpe og må ikke håndteres alene. Figur 11 viser låget, der flyttes af to personer. Det er bedst at have 2-3 personer, der passer ovnen; En betjener maskinen, og de andre holder øje med undslupne punktbrande, skærer ethvert materiale med en motorsav, der er for lang til at gå ind i ovnen, og samler små stykker brændende materiale op, der kan være faldet ud af ovnen.
Gliderne i bunden af ovnen gør det muligt at trække den korte afstande. Ovnene kan trækkes mindst en kvart mil, på grusveje og over jorden. Figur 12 viser ovnen, der trækkes. Når den sidste del af en råvarebunke sættes i ovnen, i stedet for at afslutte batchen og slukke en delvist fuld ovn, er det mere effektivt at trække ovnen mellem bunker, mens den kører, ved hjælp af en pickup truck og stropper. Der er øjer nær bunden af ovnen til fastgørelse af stropper eller kæder til træk. Derefter, når de er ved en ny bunke, kan operatørerne fortsætte med at indlæse ovnen i henhold til anvisningerne.
Der vil normalt være træstammer, der ikke pyrolyserer fuldstændigt til biokul, der kan tilsættes til den næste ovnforbrænding eller kan spredes i skoven som groft træagtigt affald, hvilket giver økologiske fordele eller kan bruges til Hügelkultur-applikationer (træ hæves og begraves for at skabe et hævet havebed). Figur 13 viser ufuldstændigt pyrolyserede logfiler, undertiden kaldet knogler.
Figur 1: Indvendig tom ovn. Inde i en tom ovn; Bemærk manglen på luftgab. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Åben hundedør. Hundedøren åbnes delvist, og vand strømmer ud af ovnen, når slukningen er afsluttet. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Mellemrum mellem vægge. Spalten mellem ovnens vægge, der ikke viser forseglede hulrum. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Ovn sikret til transport. Omsnøring og trailer bruges til at transportere ovnen sikkert. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Ilægning af ovnen. Ovnen fyldes med russisk oliventræ, hvilket demonstrerer belastningsmetoden og manglen på organisation inden for ovnen. Et eksempel på en ovn fyldt med lette råmaterialer. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Belysningsovn. Operatøren bruger drypbrænder til at toptænde en lastet ovn. Et eksempel på en ovn fyldt med tunge materialer. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Flammehætte. Flammehætte dannet over toppen af ovnen, meget lidt synlig røg kommer fra ovnen; ren udsigt til landskabet i baggrunden. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 8: Klar til at slukke. En næsten fuld ovn, der skifter fra flammende forbrænding til glødende forbrænding; det tidspunkt, hvor slukningen begynder. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 9: Sluk. En brandslange bruges til at lægge ca. 1.100 liter vand på kullene i ovnen for at standse forbrændingen og bevare kullet. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 10: Drikkepenge. En minigraver bruges til at tippe en BB16 Big Box biokulovn for at tømme fjeldørred og starte en ny batch. Bemærk en anden ovn, der arbejder i baggrunden; En maskine kan betjene flere ovne samtidigt. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 11: Låg. To operatører iført tunge læderhandsker arbejder sammen om at lægge låg på ovnen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 12: Bugsering. Stropper bruges til at fastgøre ovnen (stadig brændende) fra de nederste øjer til en pickup truck og narkotika over en grusvej til den næste bunke råmateriale. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 13: Knogler. Ufuldstændigt pyrolyseret materiale, kaldet knogler, fra den foregående batch tilsættes til en ovn, før en ny batch startes. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Big Box ovne i | Pyrolyse af | Biokul | |
| Logan Ranger-distriktet i Uinta-Wasatch-Cache National Forest i november | 22.000 kg | enebær | 14 kubikmeter |
| Moab, Utah i januar | 1.200 kg | Russisk oliven råmateriale | 8 kubikmeter |
| Mill Hollow i Uinta-Wsatch-Cache National Forest i november | 25.000 kg | Engelmanngran med stor diameter og subalpin gran | 16 kubikmeter |
| I nærheden af Dillon, Montana, i oktober | 10.000 kg | Råvare af douglasgran | 10 kubikmeter |
| Pine Valley Ranch, Utah, i marts | 24.000 kg | skælvasp, subalpin gran, Engelmann Gran råvare | 14 kubikmeter |
Tabel 1: Pyrolyse af forskellige råmaterialer ved Big Box ovne.
Discussion
Typisk indsamles en del af det biokul, der produceres på stedet, af workshopdeltagere i spande eller poser og anvendes til folks haver eller landbrugsprojekter. Biokul er sprødt og kan brydes i små stykker for lettere at inkorporere i jorden ved at køre over det med et køretøj, træde på det med en hård overflade nedenunder eller mose det med skovlen på minigravemaskinen. Dette materiale kan også kaldes trækul og er blevet indsamlet til udendørs kulmadlavning, hvilket potentielt giver et lokalt fremskaffet materiale til at tilføje til de kulinariske egenskaber ved et måltid.
Ved at sammenligne Big Box flammehætte biokulovne med andre biokulproduktionsmetoder12 kan mobile karbonisatorer behandle 63.502 kg om dagen (70 tons) sammenlignet med 12.500 kg om dagen med en Big Box ovn. Omkostningerne ved mobile karbonisatorer er meget højere end en Big Box-ovn, der starter ved $ 500.000 at købe, i modsætning til mindre end $ 10.000 for at få en Big Box ovn fremstillet. Selvom en enkelt Big Box-ovn kun kan behandle 20% af det materiale, som en mobil karbonisator kan, koster det kun 2% af købsprisen på en mobil karbonisator.
Opvarmede snegleovne kan behandle op til 5.443 kg biomasse om dagen, som et andet eksempel, hvilket er meget lavere end Big Box-ovnenes kapacitet på 12.500 kg om dagen. Derudover kan omkostningerne ved forbehandling (chipping) af materialet være mere end faktisk pyrolysering af materialet. Desuden vil raffinerede maskiner såsom den opvarmede snegl ikke tolerere snavset råmateriale, der er almindeligt i skovbrug; en skovlfuld jord kan lukke en sneglovn, mens en Big Box ovn kan tåle flere skovlfulde jord uden at påvirke driften væsentligt. Endelig kan prisen på en sneglovn let være 10 gange så stor som en Big Box ovn.
Den første Big Box ovn konstrueret kaldes BB16, da den måler 4,9 m (16 ft) lang med 2,4 m (8 ft) bred og er en enkeltvægget konstruktion. Den var oprindeligt 1,8 m (6 fod) høj og vejede tæt på 1.360 kg (3.000 lbs.), hvilket krævede en større gravemaskine, en kvalificeret operatør og en trailer med lav dreng, hvilket førte til planlægningsudfordringer. Denne tilgang var overdimensioneret til at håndtere de typiske brændstofbelastninger i Utah, og med en højde på 1,8 m (6 fod) var det meget vanskeligt at tænde eller se, hvad der foregik inde i ovnen. For at løse disse problemer, for bedre at skalere denne tilgang til Utahs brændstofbelastninger og for at gøre den mere tilgængelig for den gennemsnitlige skovforvalter blev højden reduceret til 1,2 m (4 fod) høj. Dette gør det lettere at se ind i og antænde. Det fik det også ned på 1.043 kg (2.300 lbs.), hvilket gjorde det håndterbart at transportere med en mere tilgængelig pickup truck og trailer og at flytte og betjene med en minigraver, der ikke kræver nogen tidligere erfaring og kan lejes fra de fleste udstyrsudlejningsbutikker.
Den anden ovn bygget af UBRG er en dobbeltvægget konstruktion, som giver mulighed for bedre varmebeskyttelse til operatører og udstyr nær ovnen og giver mulighed for mere jævn opvarmning inde i ovnen13. En del af denne ændring var at gå fra 12-guage stål til 14-gauge stål, som er tyndere og lettere. UBRG har lavet snesevis af forbrændinger i disse ovne, og selvom de bliver lidt bøjede i pletter, viser de endnu ikke nogen tydelige tegn på varmerelateret metaltræthed. Der vil sandsynligvis ske yderligere læring, og der er rigelig plads til fortsat innovation.
Den dobbeltvæggede BB12 er det design, der har fået mest opmærksomhed og er måske det mest tilgængelige / praktiske for brændstoffer i Intermountain West. Større ovne vil være mere passende med flere / større brændstoffer, såsom det nordvestlige USA. Denne metode er blevet bevist op til en 4,9 m (16 fod lang ovn). Til dato er Big Box ovne blevet bygget af andre parter i Utah, Colorado, Montana, Texas og New York.
Ovnene kan betjenes for at maksimere biokulproduktionen eller maksimere reduktionen af farlige brændstoffer eller et sted imellem. Hvis reduktion af farligt brændsel er det primære mål, kan ovnene indlæses tilfældigt og kun slukkes, når ovnen er fuld af kul. Hvis den omgivende brandfare er lav, såsom når jorden er dækket af flere centimeter sne, kan ovnene stables højt med brændstoffer om aftenen inden skiftets afslutning og efterlades til at brænde hele natten; således forbruger brændstoffer i et kontrolleret rum. Hvis biokulproduktion er det primære mål, kan råmaterialet sorteres i lignende størrelser, og ovnene fyldes med materiale i samme størrelsesklasse og slukkes ofte for at bevare kulene. Typisk er det en blanding af disse modsatrettede mål, og ovnene drives mellem disse to ekstremer. Arten af råmaterialet er mindre vigtigt, medmindre et biokul med specifikke egenskaber er målet.
En begrænset mængde røg kommer ud af disse ovne; Ideen er, at flammehætten forbruger brændbare stoffer, når de stiger gennem varmesøjlen. I 2019 og 2020 bragte Utah Smoke Management System-koordinator Paul Corrigan sit emissionstestudstyr til Big Box biocharovnsdemonstrationer nær Logan i det nordlige Utah og Moab i det sydlige Utah. I begge tilfælde registrerede udstyret ingen stigning i emissionerne fra ovnene, fordi flammehætten forbruger brændbare stoffer, når de stiger gennem varmesøjlen. I april 2023 udfører USDA Forest Service Fire Labs emissionstestteam emissionstest på ovnene i Tooele, Utah; Disse resultater foreligger endnu ikke.
De arbejdere, der passer ovnen, har brug for brandslukningshåndværktøj som skovle, river, pulaskis og motorsave. Bedste praksis inkluderer at få alle tilstedeværende mennesker til at bære sikkerhedsudstyr såsom læderhandsker, øjenbeskyttelse, brandsikkert tøj eller i det mindste tøj med naturfiber; Syntetisk tøj skal undgås. Hårde hatte og læderstøvler, lange ærmer og bukser hjælper med at beskytte operatørerne.
Nødkommunikation; beredskabsplanlægning: Placeringen (ofte fjerntliggende) af operationen skal overvejes ud over muligheden for en nødsituation og kommunikationsbehovene omkring det. Det er afgørende at vide, hvor lokal mobiltelefonmodtagelse kan fungere bedst; en satellittelefon eller nødlokaliseringsfyr såsom en Garmin InReach anbefales stærkt. Det er vigtigt ikke at arbejde alene.
I tilfælde af undsluppet glød/punktbrand skal låget placeres på ovnen for at forhindre yderligere gnister i at komme ud af ovnen. Maskineriet skal bruges til hurtigt at grave en brandledning rundt om brandstedet, og de brændende brændstoffer skal adskilles fra det uforbrændte brændsel. Vandkilden skal bruges til at slukke ilden. Hvis slukning ikke kan opnås med det samme, skal du ringe til 911.
Biokul fra Big Box ovne er blevet karakteriseret af kontrollaboratorier i Watsonville, CA ved hjælp af International Biochar Initiative (IBI) Laboratory Tests for Certification Program, og resultaterne viser 85% organisk kulstof og 8% aske; Dette er kendetegnene ved et biokul af moderat høj kvalitet. Samarbejdspartnere eksperimenterer med at tilføje roll-off coasters på bunden, svarende til store skraldespande, samt en dør, der er en af endevæggene for at hjælpe med at fjerne den færdige biochar. Det er stadig at se, om disse funktioner forbliver funktionsdygtige efter ekstrem varmeeksponering.
Disclosures
Forfatteren har ingen interessekonflikt at erklære.
Acknowledgments
Jeg vil gerne takke Kelpie Wilson fra Wilson Biochar, Utah Bureau of Land Management, USDA Forest Service, Utah Division of Forestry, Fire and State Lands, Utah Public Lands Initiative Grant Program, Utah State University Extension Grant Program, Brandon Barron of Burns, OR, ANR Fabrication of Logan, Utah og U.S. Biochar Initiative.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Big Box biochar kiln | ANR Fabrication | BB12 | Phone: 435-753-0310 |
| Chainsaw | Ace Hardware | #7000565 | Or similar |
| Drip torch | Forestry Suppliers | 7.58182E+11 | Fill with: 30% gasoline, 70% diesel (or propane torch) |
| Garmin InReach | Best Buy | 6499326 | Or similar |
| Honda self priming water pump | Northern Tool | Item# 109418 | Or similar |
| lighter / matches | Amazon | ||
| Log chains | Tractor Supply Co. | SKU: 358788199 | Or similar; for moving/lifting kiln |
| Mini-excavator with thumb | Local rental company | Must have a bucket with thumb | |
| Pulaski | Grainger | 485C27 | Or similar |
| Rachet straps | US Cargo Control | 3,000 lbs strength per | |
| Rags / cardboard | Grainger | 9JZ92 | To protect straps from abrasion while transporting kiln |
| Rake | Grainger | 1WG30 | Or similar |
| Shovel | Grainger | 12N166 | Or similar |
| Truck / trailer | Own/rent locally | For transporting kiln | |
| Water discharge hoses | Grainger | 45DT92 | |
| Water: 300 gallons per quench | Plus more for fire control | ||
| Personal Protective Equipment | |||
| Chainsaw chaps | Global industrial | T9FB2019133 | Or similar |
| Ear protection | Global industrial | T9F708377 | Or similar |
| Eye protection | Global industrial | T9F708119CLAF | Or similar |
| Fire pants | Grainger | 12R487 | Or similar |
| Fire shirt | Grainger | 39EM96 | Or similar |
| Hard hat | Global industrial | T9FB2278977 | Or similar |
| Leather gloves | Global industrial | T9FB1145414 | Or similar |
| Smokejumper fire boots | Whites Boots | Or similar |
References
- Hardy, C. C. Wildland fire hazard and risk: Problems, definitions, and context. Forest Ecology and Management. 211 (1-2), 73-82 (2005).
- Wollstein, K., O'Connor, C., Gear, J., Hoagland, R. Minimize the bad days: Wildland fire response and suppression success. Rangelands. 44 (3), 187-193 (2022).
- Hessburg, P., Reynolds, K., Keane, R., James, K., Salter, R. Evaluating wildland fire danger and prioritizing vegetation and fuels treatments. Forest Ecology and Management. 247 (1-3), 1-17 (2007).
- Busse, M. D., Shestak, C. J., Hubbert, K. R. Soil heating during burning of forest slash piles and wood piles. International Journal of Wildland Fire. 22 (6), 786-796 (2013).
- Galinato, S. P., Yoder, J. K., Granatstein, D. The economic value of biochar in crop production and carbon sequestration. Energy Policy. 39 (10), 6344-6350 (2011).
- Spokas, K. A. Review of the stability of biochar in soils: predictability of O:C molar ratios. Carbon Management. 1 (2), 289 (2010).
- Duku, M. H., Gu, S., Hagan, E. B. Biochar production potential in Ghana-A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15 (8), 3539-3551 (2011).
- Inoue, Y., Mogi, K., Yoshizawa, S. Properties of cinders from red pine, black locust, and henon bamboo. Asia Pacific Biochar Conference, APBC Kyoto. , (2011).
- Cornelissen, G., et al. Emissions and char quality of flame-curtain "Kon-Tiki" kilns for farmer-scale charcoal/biochar production. PLoS ONE. 11 (5), e0154617 (2016).
- Puettmann, M., Kamalakanta, S., Wilson, K., Oneil, E. Life cycle assessments of biochar produced from forest residues using portable systems. Journal of Cleaner Production. 250 (2020), 119564 (2020).
- McAvoy, D. J. Utah Biomass Resources Website. , Available from: https://www.usu.edu/ubrg/biochar/simple-kiln-technology (2017).
- Adam, J. C. Improved and more environmentally friendly charcoal production system using a low-cost retort-kiln (Eco-charcoal). Renewable Energy. 34 (8), 1923-1925 (2009).
- Amonette, J. E., et al. Biomass to biochar: Maximizing the carbon value. Pullman, WA: Washington State University, Center for Sustaining Agriculture and Natural Resources. , Available from: https://csanr.wsu.edu/biomass2biochar/ (2021).
