Name: Funzionamento e best practice del forno per biochar Big Box (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 2 min 58 s
Description: Scopri il funzionamento del forno Big Box per la produzione di biochar dalla biomassa forestale. Questo metodo innovativo consente la riduzione sicura dei combustibili pericolosi e la gestione sostenibile delle risorse.

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Vorrei ringraziare Kelpie Wilson di Wilson Biochar, l'Ufficio per la gestione del territorio dello Utah, il Servizio forestale dell'USDA, la Divisione forestale dello Utah, gli incendi e le terre statali, il Programma di sovvenzioni dell'iniziativa per le terre pubbliche dello Utah, il Programma di sovvenzioni per l'estensione dell'Università statale dello Utah, Brandon Barron di Burns, OR, ANR Fabrication di Logan, Utah e l'Iniziativa per il biochar degli Stati Uniti.

1. Trasporto al sito
<ol><li>Caricare il BB12 su un rimorchio per il trasporto utilizzando un miniescavatore (con pollice) e catene OPPURE un carrello elevatore 4 x 4, utilizzando le tasche delle forche. NOTA: Tutti gli ulteriori riferimenti al miniescavatore presuppongono che abbia un pollice azionabile con la benna.</li>
	<li>Fissare il forno al rimorchio con cinghie a cricchetto con una resistenza alla rottura di oltre 1.361 chilogrammi (3.000 libbre) ciascuna. Vedere la Figura 4 per un esempio.</li>
	<li>Scaricare il forno utilizzando il miniescavatore o il carrello elevatore o legarlo a un albero/veicolo e allontanarsi, lasciandolo cadere a terra. Una volta sul posto, trascina il forno a terra sui suoi pattini usando un camioncino e delle cinghie.</li>
</ol>2. Preparazione in loco
<ol><li>Posizionare il BB12 su una superficie relativamente piana (pendenze < 10%) abbastanza vicino alla catasta di legna, assicurandosi che il pannello di drenaggio della porta del cane sia sul lato in discesa, se in pendenza. NOTA: Tenere chiuso il pannello di scarico della porta del cane durante il funzionamento.</li>
	<li>Seleziona le materie prime, che possono essere qualsiasi specie legnosa. Utilizzare materiale piccolo e asciutto per far funzionare il forno, soprattutto quando si lavora con materie prime umide.</li>
	<li>Raccogliere e accatastare una quantità adeguata di materie prime per alimentare il forno. Tagliare tutta la materia prima a una lunghezza inferiore alla dimensione massima del forno in modo che si adatti facilmente.</li>
</ol>3. Riduzione dei rischi
<ol><li>Prima dell'accensione, verificare con le autorità locali antincendio e di qualità dell'aria per assicurarsi che il pericolo di incendio non sia troppo alto per l'accensione e che le norme sulla qualità dell'aria non influiscano sui piani di combustione. Assicurarsi di avvisare le autorità antincendio locali dei piani prima dell'accensione.</li>
	<li>Prima dell'accensione, costruire una linea antincendio (un sentiero largo 1 piede raschiato) interamente intorno al forno per evitare che un incendio si allontani. Assicurarsi che ci sia un tubo carico collegato a un'adeguata alimentazione idrica, a seconda del rischio di incendio attuale, per il controllo del fuoco prima di accendere il forno.</li>
</ol>4. Caricamento e accensione del forno
<ol><li>Caricare il forno in modo casuale con la materia prima utilizzando il miniescavatore; La dimensione/l'ordine di aggiunta delle materie prime non ha importanza. Vedere la Figura 5 per un'immagine di un forno carico.</li>
	<li>Impilare uno strato di combustibili di diametro inferiore (materia prima) sopra il forno per favorire una rapida accensione.</li>
	<li>Una volta caricato, accendere il forno con una torcia a goccia, una torcia a propano o un altro dispositivo di accensione accendendo prima la parte superiore del forno. Vedere la Figura 6 per le immagini dell'illuminazione del forno e del funzionamento del forno.</li>
</ol>5. Asservimento forno
<ol><li>Lasciare che il forno bruci e aggiungere combustibili quando il fuoco lo consente; Aspettatevi un breve periodo di produzione di fumo dopo che i materiali sono stati aggiunti al forno. Osservare che il cappuccio della fiamma si riformerà presto e continuerà a consumare i combustibili mentre salgono attraverso la colonna di calore/fumo. Prenditi cura del forno come un falò; L'aggiunta di troppo combustibile in una volta soffocherà il fuoco, ma troppo poco farà spegnere il fuoco. Vedere la Figura 7 per un'immagine di un cappuccio di fiamma.</li>
	<li>Monitorare il forno e la vegetazione circostante per verificare la presenza di scintille o braci che possono causare accensioni indesiderate.</li>
	<li>Continuare a tendere/caricare il forno in questo modo fino a quando il forno non è pieno/la materia prima è esaurita/la fine del turno.</li>
</ol>6. Tempra
<ol><li>Quando il forno è pieno o quasi pieno di carboni e la combustione fiammeggiante lascia il posto a una combustione fumante o incandescente, spegnere per arrestare la combustione e preservare i carboni. La Figura 8 mostra un forno pronto per la tempra.</li>
	<li>Utilizzare un tubo flessibile da 3.8 cm (1.5 pollici) di diametro e una pompa dell'acqua (spesso indicata come pompa del volume o pompa della spazzatura nei negozi di noleggio) da una fonte d'acqua o da un camion dell'acqua per spegnere il forno utilizzando circa 300 galloni d'acqua. Affogare i carboni; Continuare ad aggiungere acqua fino a quando i carboni non sono in acqua stagnante e mescolare utilizzando il miniescavatore per eliminare i punti caldi secchi e la combustione continua. La Figura 9 illustra la tempra con un tubo flessibile.</li>
	<li>Una volta che il forno è completamente spento, apri lo sportello del cane per drenare l'acqua, il che renderà il forno più leggero per ribaltare il biochar.</li>
</ol>7. Mancia
<ol><li>Una volta che il forno è completamente spento e svuotato, scaricare il contenuto sul terreno adiacente al forno.</li>
	<li>Prepara prima l'area usando la macchina per costruire una linea di fuoco intorno allo spazio in cui si troveranno i carboni e raschiare via eventuali combustibili, inclusi erba, bastoncini, cespugli e tronchi da questo spazio.</li>
	<li>Utilizzare la macchina e le catene/cinghie per tirare il forno verso la macchina. La figura 10 mostra il forno ribaltato dal miniescavatore.</li>
	<li>Monitorare il braccio/tubi idraulici/raccordi del miniescavatore per l'esposizione al calore; Di tanto in tanto posiziona il dorso di una mano prima vicino e poi su queste parti per assicurarti che non siano troppo calde da toccare; In tal caso, lasciarli raffreddare immediatamente.</li>
</ol>8. Trascinamento a freddo
<ol><li>Prima di lasciare il sito, assicurati che l'incendio sia spento muovendo le mani attraverso l'intera quantità di biochar che è stata prodotta. Assicurati che sia completamente freddo al tatto per richiamare il fuoco. NOTA: Il BB12 viene fornito con coperchi che possono essere utilizzati per motivi di sicurezza; Se si dovesse verificare un'emergenza, come un incendio o un infortunio sfuggito, i coperchi possono essere posizionati sul forno per evitare che scintille/braci escano dal forno e l'area può essere evacuata in sicurezza. La procedura può essere bloccata in qualsiasi momento. In luoghi ad alta umidità dove il pericolo di incendio è generalmente basso, i coperchi potrebbero non essere necessari.</li>
</ol>

Gestione di un grande forno per biochar e implementazione delle migliori pratiche

<ol><li>Hardy, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wildland+fire+hazard+and+risk%3A+Problems%2C+definitions%2C+and+context%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Wildland fire hazard and risk: Problems, definitions, and context.</a> Forest Ecology and Management. 211 (1-2), 73-82 (2005).</li>
<li>Wollstein, K., O'Connor, C., Gear, J., Hoagland, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimize+the+bad+days%3A+Wildland+fire+response+and+suppression+success%5BTitle%5D)+AND+%22Rangelands%22%5BJournal%5D)">Minimize the bad days: Wildland fire response and suppression success.</a> Rangelands. 44 (3), 187-193 (2022).</li>
<li>Hessburg, P., Reynolds, K., Keane, R., James, K., Salter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+wildland+fire+danger+and+prioritizing+vegetation+and+fuels+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Evaluating wildland fire danger and prioritizing vegetation and fuels treatments.</a> Forest Ecology and Management. 247 (1-3), 1-17 (2007).</li>
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<li>Galinato, S. P., Yoder, J. K., Granatstein, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+economic+value+of+biochar+in+crop+production+and+carbon+sequestration%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Policy%22%5BJournal%5D)">The economic value of biochar in crop production and carbon sequestration.</a> Energy Policy. 39 (10), 6344-6350 (2011).</li>
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<li>Duku, M. H., Gu, S., Hagan, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochar+production+potential+in+Ghana-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+and+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biochar production potential in Ghana-A review.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 15 (8), 3539-3551 (2011).</li>
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<li>Cornelissen, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emissions+and+char+quality+of+flame-curtain+%26%2334%3BKon-Tiki%26%2334%3B+kilns+for+farmer-scale+charcoal%2Fbiochar+production%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Emissions and char quality of flame-curtain &#34;Kon-Tiki&#34; kilns for farmer-scale charcoal/biochar production.</a> PLoS ONE. 11 (5), e0154617(2016).</li>
<li>Puettmann, M., Kamalakanta, S., Wilson, K., Oneil, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+cycle+assessments+of+biochar+produced+from+forest+residues+using+portable+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cleaner+Production%22%5BJournal%5D)">Life cycle assessments of biochar produced from forest residues using portable systems.</a> Journal of Cleaner Production. 250 (2020), 119564(2020).</li>
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<li>Adam, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+and+more+environmentally+friendly+charcoal+production+system+using+a+low-cost+retort-kiln+%28Eco-charcoal%29%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+Energy%22%5BJournal%5D)">Improved and more environmentally friendly charcoal production system using a low-cost retort-kiln (Eco-charcoal).</a> Renewable Energy. 34 (8), 1923-1925 (2009).</li>
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</ol>

L'autore non ha alcun conflitto di interessi da dichiarare.

In genere, una parte del biochar prodotto sul sito viene raccolta dai partecipanti al workshop in secchi o sacchetti e applicata ai giardini delle persone o ai progetti agricoli. Il biochar è friabile e può essere rotto in piccoli pezzi per incorporarlo più facilmente nel terreno passandoci sopra con un veicolo, calpestandolo con una superficie dura sotto o schiacciandolo con la benna del miniescavatore. Questo materiale può anche essere indicato come carbone ed è stato raccolto per la cottura a carbone all'aperto, fornendo potenzialmente un materiale di provenienza locale da aggiungere alle caratteristiche culinarie di un pasto.
Confrontando i forni per biochar Big Box con altri metodi di produzione di biochar12, i carbonizzatori mobili possono lavorare 63.502 kg al giorno (70 tonnellate), rispetto ai 12.500 kg al giorno di un forno Big Box. Il costo dei carbonizzatori mobili è molto più alto di un forno Big Box, a partire da $ 500.000 per l'acquisto, rispetto a meno di $ 10.000 per la produzione di un forno Big Box. Sebbene un singolo forno Big Box possa lavorare solo il 20% del materiale di un carbonizzatore mobile, costerà solo il 2% del prezzo di acquisto di un carbonizzatore mobile.
I forni a coclea riscaldati possono lavorare fino a 5.443 kg di biomassa al giorno, per fare un altro esempio, che è molto inferiore alla capacità di 12.500 kg al giorno dei forni Big Box. Inoltre, il costo della pre-lavorazione (scheggiatura) del materiale può essere superiore a quello della pirolisi effettiva del materiale. Inoltre, le macchine raffinate come la coclea riscaldata non tollerano la materia prima sporca che è comune nelle operazioni forestali; una pala piena di terra può spegnere un forno a coclea, mentre un forno Big Box può tollerare diverse pale di terra senza influire in modo significativo sull'operazione. Infine, il costo di un forno a coclea può facilmente essere 10 volte superiore a quello di un forno Big Box.
Il primo forno Big Box costruito è indicato come BB16 in quanto misura 4,9 m (16 piedi) di lunghezza per 2,4 m (8 piedi) di larghezza ed è una costruzione a parete singola. Originariamente era alto 1,8 m (6 piedi) e pesava quasi 1.360 kg (3.000 libbre), il che richiedeva un escavatore più grande, un operatore qualificato e un rimorchio basso, il che ha portato a sfide di programmazione. Questo approccio era sovradimensionato per affrontare i tipici carichi di combustibile dello Utah e, con un'altezza di 1,8 m (6 piedi), era molto difficile illuminare o vedere cosa stava succedendo all'interno del forno. Per affrontare questi problemi, per scalare meglio questo approccio ai carichi di combustibile dello Utah e per renderlo più accessibile al gestore forestale medio, l'altezza è stata ridotta a 1,2 m (4 piedi) di altezza. In questo modo è più facile vedere dentro e accendersi. Inoltre, il peso è sceso a 1.043 kg (2.300 libbre), il che lo ha reso gestibile da trasportare con un pick-up e un rimorchio più disponibili e da spostare e operare con un miniescavatore che non richiede alcuna esperienza precedente e può essere noleggiato dalla maggior parte dei negozi di noleggio di attrezzature.
Il secondo forno costruito dall'UBRG è una costruzione a doppia parete, che consente una migliore protezione termica per gli operatori e le attrezzature vicino al forno e consente un riscaldamento più uniforme all'interno del forno13. Parte di questa modifica è stata quella di passare dall'acciaio calibro 12 all'acciaio calibro 14, che è più sottile e leggero. L'UBRG ha fatto dozzine di bruciature in questi forni e, sebbene si pieghino un po' in alcuni punti, non mostrano ancora segni evidenti di affaticamento del metallo legato al calore. Certamente, è probabile che si verifichi un ulteriore apprendimento e c'è ampio spazio per l'innovazione continua.
Il BB12 a doppia parete è il progetto che ha attirato maggiormente l'attenzione ed è forse il più accessibile/pratico per i carburanti nell'Intermountain West. I forni più grandi saranno più appropriati con combustibili più grandi, come gli Stati Uniti nord-occidentali. Questo metodo è stato collaudato fino a un forno lungo 4,9 m (16 piedi). Ad oggi, i forni Big Box sono stati costruiti da altre parti in Utah, Colorado, Montana, Texas e New York.
I forni possono essere azionati per massimizzare la produzione di biochar o massimizzare la riduzione dei combustibili pericolosi, o una via di mezzo. Se l'obiettivo principale è la riduzione del combustibile pericoloso, i forni possono essere caricati in modo casuale e spenti solo quando il forno è pieno di carbone. Se il pericolo di incendio circostante è basso, ad esempio quando il terreno è coperto da diversi centimetri di neve, i forni possono essere impilati in alto con combustibili la sera prima della fine del turno e lasciati bruciare tutta la notte; quindi, consumando combustibili in uno spazio controllato. Se l'obiettivo primario è la produzione di biochar, la materia prima può essere smistata in dimensioni simili e i forni caricati con materiale di classe dimensionale simile e temprati frequentemente per preservare i carboni. Tipicamente, è una miscela di questi obiettivi opposti e i forni funzionano tra questi due estremi. La specie della materia prima è meno importante a meno che l'obiettivo non sia un biochar con proprietà specifiche.
Da questi forni esce una quantità limitata di fumo; L'idea è che il cappuccio della fiamma consumi i combustibili mentre salgono attraverso la colonna di calore. Nel 2019 e nel 2020, il coordinatore del sistema di gestione del fumo dello Utah, Paul Corrigan, ha portato la sua attrezzatura per i test delle emissioni alle dimostrazioni dei forni per biochar Big Box vicino a Logan, nello Utah settentrionale, e Moab, nello Utah meridionale. In entrambi i casi, l'apparecchiatura non ha registrato alcun aumento delle emissioni dai forni perché il tappo di fiamma consuma i combustibili mentre salgono attraverso la colonna di calore. Nell'aprile del 2023, il team di test sulle emissioni del Forest Service Fire Lab dell'USDA ha condotto test sulle emissioni sui forni di Tooele, nello Utah; Questi risultati non sono ancora disponibili.
I lavoratori che si occupano del forno avranno bisogno di strumenti manuali antincendio come pale, rastrelli, Pulaskis e motoseghe. Le migliori pratiche includono che tutte le persone presenti indossino dispositivi di sicurezza come guanti di pelle, protezione per gli occhi, indumenti ignifughi o almeno indumenti in fibra naturale; Gli indumenti sintetici devono essere evitati. Elmetti e stivali in pelle, maniche lunghe e pantaloni aiutano a proteggere gli operatori.
Comunicazione di emergenza; Pianificazione di emergenza: la posizione (spesso remota) dell'operazione deve essere considerata oltre alla possibilità di un'emergenza e alle esigenze di comunicazione intorno a ciò. È fondamentale sapere dove la ricezione locale del telefono cellulare potrebbe funzionare meglio; un telefono satellitare o un localizzatore di emergenza come un Garmin InReach sarebbe altamente raccomandato. È importante non lavorare da soli.
In caso di fuga di brace/fuoco spot, il coperchio deve essere posizionato sul forno per evitare che ulteriori scintille fuoriescano dal forno. Il macchinario deve essere utilizzato per scavare rapidamente una linea di fuoco attorno al fuoco spot e i combustibili in fiamme devono essere separati dai combustibili incombusti. La fonte d'acqua deve essere utilizzata per estinguere l'incendio. Se non è possibile ottenere immediatamente l'estinzione, chiamare il 911.
Il biochar proveniente dai forni Big Box è stato caratterizzato dai laboratori di controllo di Watsonville, in California, utilizzando il programma di test di laboratorio per la certificazione dell'International Biochar Initiative (IBI) e i risultati mostrano l'85% di carbonio organico e l'8% di ceneri; Queste sono le caratteristiche di un biochar di qualità moderatamente alta. I collaboratori stanno sperimentando l'aggiunta di sottobicchieri scarrabili sul fondo, simili a grandi cassonetti della spazzatura, nonché una porta che è una delle pareti terminali per aiutare a rimuovere il biochar finito. Resta da vedere se queste caratteristiche rimangono utilizzabili dopo l'esposizione al calore estremo.

I combustibili pericolosi sono un grosso problema nelle terre selvagge di tutto l'Occidente1. Poiché i gestori degli incendi possono fare poco per controllare le condizioni meteorologiche, il controllo dei combustibili è la loro migliore opzione2. L'obiettivo di questo metodo è quello di fornire un nuovo strumento scalabile per ridurre gli scarti di legno e produrre biochar in modo economicamente e praticamente accessibile. I silvicoltori tradizionalmente accatastano e bruciano il materiale proveniente da progetti di disboscamento e riduzione del combustibile, ma le restrizioni sulla qualità dell'aria e le stagioni degli incendi più lunghe hanno reso molto più difficile bruciare i cumuli all'aperto negliultimi decenni. Inoltre, è stato dimostrato che la combustione di pali aperti causa potenziali danni a lungo termine ai terreni a causa del calore eccessivo4. Tutte queste sfide sono il motivo per cui l'UBRG sta sviluppando questa tecnica per la produzione di biochar. L'UBRG si è proposto di fornire un approccio a basso costo e ad alta accessibilità per la riduzione dei combustibili pericolosi che si traduce in un prodotto di valore5. Questo approccio di trasformare i combustibili in materie prime e tentare di ottenere valore dal legno di basso valore è pieno di sfide. Questo approccio conserva una parte di quel carbonio, che altrimenti andrebbe perso bruciando o marcendo, e lo trasforma in una forma durevole, con un'emivita che si avvicina ai 1.000 anni nel suolo6; Questo è 10-1.000 volte più lungo dei tempi di permanenza della maggior parte della materia organica del suolo7.
Il processo di progettazione del forno Big Box è iniziato con una revisione di altri derivati di una tecnologia che ha avuto origine in Giappone. Nel 2011, Inoue et al.8 hanno riferito sull'efficienza di carbonizzazione e sulla qualità del biochar prodotto nel "forno a carbone senza fumo M50" prodotto dalla società Moki in Giappone. Il biochar è stato prodotto in questi piccoli forni a forma di cono con efficienze di conversione comprese tra il 13% e il 19,5% su una base di massa secca. Gli autori hanno scoperto che i valori del carbonio fisso e del contenuto di carbonio del carbone erano uguali a quelli del carbone prodotto con il metodo della storta alla temperatura di circa 600 °C.
La forma Big Box è stata suggerita per la prima volta da Kelpie Wilson in uno studio di fattibilità per il North Dakota Forest Service sulla carbonizzazione delle rimozioni di alberi della shelterbelt. Wilson ha suggerito di utilizzare un cassonetto della spazzatura in acciaio modificato come forno a tappo di fiamma per la lavorazione di materiali di dimensioni maggiori. Il design del forno Big Box include diversi miglioramenti al concetto che aiutano con la durata, l'usabilità e la mobilità, come descritto di seguito. La figura di Wilson include suggerimenti per riutilizzare contenitori come cassonetti e serbatoi di petrolio per questo scopo; Tuttavia, il materiale riutilizzato è stato generalmente verniciato o zincato e può esporre i partecipanti al workshop a sostanze chimiche nocive nell'aria.
Le emissioni del forno Big Box non sono ancora state segnalate, ma Cornelissen et al.9 hanno condotto test sulle emissioni su diversi tipi di forni Kon-Tiki (un forno a cono profondo) e hanno scoperto che le emissioni erano generalmente inferiori a quelle derivanti dalla combustione all'aperto di materie prime da biomassa. Hanno anche testato i biochar prodotti per gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e hanno scoperto che i livelli di IPA erano ben al di sotto del livello di rischio massimo tollerabile (MTR) norvegese per i suoli. Un'analisi del ciclo di vita del forno dell'Oregon (un forno a forma di piramide poco profondo) ha mostrato che il funzionamento all'interno dei boschi di un forno a fiamma era negativo al carbonio, con conseguente sequestro netto di carbonio atmosferico nel suolo10.
Un limite dell'approccio Big Box è la materia prima umida. Mentre due lotti al giorno di materiale di grande diametro in questi forni sono un'aspettativa ragionevole nei climi aridi e nelle materie prime secche, un lotto al giorno è un'aspettativa più ragionevole in luoghi con maggiore umidità e umidità del combustibile. La materia prima secca è più produttiva; La materia prima umida limiterà la produttività del forno. La materia prima umida in una giornata piovosa non funziona bene. Le materie prime umide di diametro inferiore a 10 cm si pirolizzano in modo più completo rispetto alle materie prime umide di diametro maggiore. Il materiale secco può essere facilmente pirolizzato in caso di pioggia e/o neve. I forni Big Box hanno pirolizzato con successo tronchi secchi lunghi fino a 0,76 m (30 pollici) di diametro e rami fino a meno di 1 cm di diametro.
Il funzionamento dei forni è trattato come un incendio a cielo aperto dalla maggior parte dei regolatori della qualità dell'aria e, nello Utah, il permesso viene concesso solo con tre giorni di anticipo, il che rende difficile la pianificazione, soprattutto nei mesi invernali quando le inversioni atmosferiche sono comuni nelle nostre comunità. Il costo della conduzione di una combustione di biochar è molto più alto rispetto alla semplice combustione delle pile, il che presenta un altro limite di questo approccio. Questa tecnica è il primo metodo low-tech pubblicato per la produzione di biochar su una scala che rinuncia alla costosa prelavorazione delle materie prime come la macinazione e la scheggiatura prima della pirolisi. Questo metodo è utile per la maggior parte dei detriti legnosi che non sono stati scheggiati o lavorati oltre il taglio in pezzi di dimensioni gestibili. Questo metodo non è utile per materie prime di piccole dimensioni o materie prime che formeranno stuoie o globi di materiale come erbe, paglia di mais e bucce di riso.
Progettazione del forno Il BB12 è un forno a doppia parete lungo 3,7 m (12 piedi), largo 1,8 m (6 piedi) e alto 1,2 m (4 piedi), realizzato in acciaio calibro 14. Le dimensioni e la forma possono essere variate. I piani sono disponibili sul sito web di UBRG11. Non è ammessa aria nel forno se non nella parte superiore; Questo è fondamentale per sviluppare il cappuccio di fiamma che consuma la maggior parte dei combustibili mentre salgono attraverso la colonna di calore. Vedere la Figura 1 per i dettagli degli angoli interni del forno. L'eccezione è rappresentata da una porta di drenaggio, denominata porta per cani, mostrata nella Figura 2 perché di dimensioni simili a quelle di una comune porta per cani. Ha un pezzo di metallo scorrevole con una maniglia in modo che possa essere spinto verso il basso chiuso durante il funzionamento del forno e sollevato (Attenzione: caldo) quando è pronto per scaricare il forno.
Le due pareti sono separate per fornire un'intercapedine d'aria12 e sono aperte nella parte superiore e non completamente sigillate nella parte inferiore, tranne che all'interno del forno. Vedere la Figura 3 per i dettagli dell'intercapedine d'aria e della parte superiore delle pareti. Evitare gli spazi sigillati per evitare problemi durante l'espansione del calore e la conseguente contrazione. I forni a parete singola sono ancora efficaci nel ridurre i combustibili pericolosi e produrre biochar, ma il forno a doppia parete consente alle attrezzature e agli operatori di avvicinarsi con una minore esposizione al calore. Se la produzione di biochar è l'obiettivo più importante, un forno a doppia parete potrebbe essere più efficace. Se l'obiettivo primario è la riduzione dei combustibili pericolosi e il biochar è secondario, è probabile che un forno a parete singola sia adeguato.

<table><tbody><tr><td>Big Box forno per biochar</td><td>ANR Fabbricazione</td><td>BB12</td><td>Telefono: 435-753-0310</td></tr><tr><td>Motosega</td><td>Ace Hardware</td> <td># 7000565</td><td>O</td></tr><tr><td>simile Torcia a goccia</td><td>Silvicoltura Fornitori</td><td>7.58182E + 11</td><td>Riempi con: 30% benzina, 70% diesel (o torcia a propano)</td></tr> <tr><td>Garmin InReach</td><td>Best Buy</td><td>6499326</td><td>O</td></tr><tr><td>simile Honda</td> <td>autoadescante pompa dell'acquaStrumento settentrionale</td><td>Articolo#&nbsp; 109418</td><td>O accendino simile</td></tr><tr><td>/ corrisponde alle</td> catene <td>Amazon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Log Tractor</td><td>Supply Co.</td><td>SKU: 358788199</td><td>O simile; per forno di spostamento/sollevamento</td></tr><tr><td>Miniescavatore con pollice</td><td>Società</td><td></td> di noleggio locale <td>Deve avere una benna con pollice</td></tr><tr><td>Pulaski</td><td>Grainger</td><td>485C27</td><td>O simile</td></tr><tr><td>Cinghie Rachet</td><td>US Cargo Control</td><td></td><td>3.000 libbre di forza per</td></tr><tr><td>Stracci / cartone</td><td>Grainger</td><td>9JZ92</td><td>Per proteggere le cinghie dall'abrasione durante il trasporto forno</td></tr><tr><td>Rastrello</td><td>Grainger</td><td>1WG30</td><td>O simile</td></tr><tr><td>Pala</td><td>Grainger</td><td>12N166</td><td>O simile</td></tr><tr><td>Camion / rimorchio</td><td>Proprio/affittare localmente</td><td></td><td>Per il trasporto del forno</td></tr><tr><td>Tubi di scarico dell'acqua</td><td>Grainger</td><td>45DT92</td><td></td></tr><tr><td>Acqua: 300 galloni per tempra</td><td></td><td></td><td>Più altro per il controllo</td></tr> <tr><td>del fuocoDispositivi di protezione individuale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Motosega gambali</td><td>Globale</td><td>industriale</td><td>T9FB2019133 O simili</td></tr><tr><td>Protezione dell'udito</td><td>Globale industriale</td><td>T9F708377</td><td>O simili</td></tr><tr><td>Protezione degli occhi</td><td>Globale</td><td>industriale T9F708119CLAF</td><td>O simili</td></tr><tr><td>Pantaloni antincendio</td><td>Grainger</td><td>12R487</td><td>O simili</td></tr><tr><td>Camicia di fuoco</td><td>Grainger</td><td>39EM96</td><td>O simile</td></tr><tr><td>Elmetto Globale</td><td>industriale</td><td>T9FB2278977</td><td>O simili</td></tr><tr><td>Guanti di pelle</td><td>Globale industriale</td><td>&nbsp; T9FB1145414</td><td>O simili</td></tr><tr><td>Smokejumper stivali antincendio</td><td>Bianchi Stivali</td><td></td><td>O simili</td></tr></tbody></table>

funzionamento e best practice del forno per biochar big box

Big Box Biochar Kiln Operation and Best Practices

I forni per biochar Big Box sono un'alternativa alla combustione a pila aperta che consente la produzione di biochar in legno in una semplice scatola di metallo senza parti in movimento. Questo approccio si basa sulla tecnologia utilizzata dai produttori di carbone per secoli, ma con un approccio moderno e meccanizzato. Un miniescavatore o un altro macchinario viene utilizzato per caricare, tendere e svuotare i forni. Questo articolo delineerà le migliori pratiche per i forni per biochar Big Box, tra cui la progettazione, il trasporto, il posizionamento, il carico, l'illuminazione, la tempra e le procedure di scarico per i principianti che sviluppano i propri programmi di forni per biochar Big Box. 
La produzione di biochar richiede un ambiente a basso contenuto di ossigeno e i forni Big Box utilizzano un metodo a tappo di fiamma (a volte indicato come cortina di fiamma) per bruciare materiale con una produzione di fumo limitata. Questi forni sono stati progettati per essere facilmente trasferiti in cantiere utilizzando un rimorchio adeguatamente dimensionato. Un miniescavatore o un altro macchinario viene utilizzato per caricare, tendere e svuotare i forni. L'autore non è a conoscenza di un mezzo più accessibile per le persone per sequestrare il carbonio durevole nella fattoria, nel ranch o nel cortile di casa. Questo articolo delinea le migliori pratiche per i forni per biochar Big Box, tra cui la progettazione, il trasporto, il posizionamento, il carico, l'illuminazione, la tempra e le procedure di scarico per i principianti che sviluppano i propri programmi di forni per biochar Big Box.

Da ottobre a marzo, i forni Big Box hanno pirolizzato vari tipi di materie prime in biochar (Tabella 1). Più i combustibili sono secchi e puliti, più produttivi sono i forni. Il diametro dei combustibili è meno importante, i forni hanno pirolizzati tronchi a tutta lunghezza fino a 76 cm di diametro; Tuttavia, se la produzione di biochar è l'aspetto più importante del progetto, è necessario notare che riempire i forni con materie prime di dimensioni più uniformi può produrre la massima produzione di biochar. I forni possono essere azionati in modo tale da massimizzare la produzione di biochar, oppure possono essere azionati per massimizzare il consumo di combustibile pericoloso, o possono essere azionati per concentrarsi su qualsiasi punto lungo il continuum tra questi obiettivi in qualche modo opposti.
I coperchi sono pesanti e affilati e non devono essere maneggiati da soli. La Figura 11 mostra il coperchio spostato da due persone. È meglio avere 2-3 persone che si occupano del forno; Uno azionava la macchina e gli altri tenevano d'occhio gli incendi sfuggiti, tagliando con una motosega qualsiasi materiale troppo lungo per entrare nel forno, raccogliendo piccoli pezzi di materiale in fiamme che potevano essere caduti dal forno.
I pattini sul fondo del forno consentono di trascinarlo per brevi distanze. I forni possono essere trascinati per almeno un quarto di miglio, su strade sterrate e sul terreno. La figura 12 mostra il forno trainato. Quando l'ultima parte di una pila di materie prime viene messa nel forno, invece di completare il lotto e temprare un forno parzialmente pieno, è più efficiente trascinare il forno tra le pile mentre è in funzione, utilizzando un camioncino e cinghie. Ci sono occhielli vicino al fondo del forno per fissare cinghie o catene per il trascinamento. Quindi, una volta in una nuova pila, gli operatori possono continuare a caricare il forno secondo le indicazioni.
Di solito ci sono tronchi che non si pirolizzano completamente in biochar che può essere aggiunto alla successiva combustione del forno o può essere sparso nella foresta come detriti legnosi grossolani, che offrono vantaggi ecologici o possono essere utilizzati per applicazioni Hügelkultur (il legno viene ammucchiato, interrato per creare un'aiuola rialzata). La Figura 13 mostra tronchi pirolizzati in modo incompleto, a volte chiamati ossa.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig01.jpg"> Figura 1: Interno del forno vuoto. All'interno di un forno vuoto; Si noti la mancanza di intercapedini d'aria. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig02.jpg"> Figura 2: Aprire la porta del cane. La porta del cane è parzialmente aperta e l'acqua fuoriesce dal forno al termine della tempra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig02large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig03.jpg"> Figura 3: Spazio tra le pareti. Lo spazio tra le pareti del forno, che non mostra cavità sigillate. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig03large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig04.jpg"> Figura 4: Forno assicurato per il trasporto. La reggia e il rimorchio vengono utilizzati per trasportare il forno in sicurezza. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig04large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig05.jpg"> Figura 5: Caricamento del forno. Il forno viene caricato con legno d'ulivo russo, dimostrando il metodo di caricamento e la mancanza di organizzazione all'interno del forno. Un esempio di forno caricato con materie prime leggere. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig05large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig06.jpg"> Figura 6: Forno di illuminazione. L'operatore utilizza una torcia a goccia per illuminare dall'alto un forno carico. Un esempio di forno carico di materiali pesanti. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig06large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig07.jpg"> Figura 7: Cappuccio della fiamma. Tappo di fiamma formato sopra la parte superiore del forno, pochissimo fumo visibile proveniente dal forno; vista pulita sul paesaggio sullo sfondo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig07large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig08.jpg"> Figura 8: Pronto per la tempra. Un forno quasi pieno che passa dalla combustione fiammeggiante alla combustione incandescente; il punto in cui inizia l'estinzione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig08large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig09.jpg"> Figura 9: Tempra. Una manichetta antincendio viene utilizzata per mettere circa 1.100 litri d'acqua sui carboni nel forno per arrestare la combustione e preservare la carbonizzazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig09large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig10.jpg"> Figura 10: Ribaltamento. Un miniescavatore viene utilizzato per ribaltare un forno per biochar BB16 Big Box per svuotare il carbone e avviare un altro lotto. Si noti un secondo forno che opera sullo sfondo; Una macchina può azionare più forni contemporaneamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig10large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig11.jpg"> Figura 11: Coperchi. Due operatori che indossano pesanti guanti di pelle lavorano insieme per posizionare un coperchio sul forno. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig11large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig12.jpg"> Figura 12: Traino. Le cinghie vengono utilizzate per fissare il forno (ancora in fiamme) dagli occhielli inferiori a un camioncino e la droga su una strada sterrata fino al prossimo mucchio di materie prime. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig12large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65362/65362fig13.jpg"> Figura 13: Ossa. Il materiale pirolizzato in modo incompleto, chiamato ossa, del lotto precedente viene aggiunto a un forno prima che venga avviato un nuovo lotto. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65362/65362fig13large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Forni Big Box in</td>
			<td colspan="2">Pirolisi di</td>
			<td>Biochar</td>
		</tr><tr><td>Distretto dei ranger di Logan della foresta nazionale di Uinta-Wasatch-Cache a novembre</td>
			<td>22.000 kg</td>
			<td>ginepro</td>
			<td>14 metri cubi</td>
		</tr><tr><td>Moab, Utah a Gennaio</td>
			<td>1.200 kg</td>
			<td>Materia prima dell'olivo russo</td>
			<td>8 metri cubi</td>
		</tr><tr><td>Mill Hollow nella foresta nazionale di Uinta-Wsatch-Cache a novembre</td>
			<td>25.000 kg</td>
			<td>abete rosso e abete subalpino Engelmann di grande diametro</td>
			<td>16 metri cubi</td>
		</tr><tr><td>Vicino a Dillon (Montana), nel mese di ottobre</td>
			<td>10.000 kg</td>
			<td>Materia prima di abete di Douglas</td>
			<td>10 metri cubi</td>
		</tr><tr><td>Pine Valley Ranch, Utah, a marzo</td>
			<td>24.000 kg</td>
			<td>pioppo tremulo, abete subalpino, Engelmann Materie prime per abete rosso</td>
			<td>14 metri cubi</td>
		</tr></tbody></table>Tabella 1: Pirolisi di varie materie prime da parte di forni Big Box.

Lo Utah Biomass Resources Group (UBRG) ha ampliato i forni per biochar semplici in un approccio innovativo alla riduzione dei combustibili pericolosi e alla produzione di biochar utilizzando scatole di metallo, chiamate forni Big Box, che consentono la produzione di biochar nei boschi. Questo articolo illustra il funzionamento e le migliori pratiche del forno per biochar Big Box.

Funzionamento e best practice del forno per biochar Big Box

Big Box biochar kilns are an alternative to open pile burning that allows for in-woods biochar production in a simple metal box with no moving parts. This ...

Inizia caricando il BB12 su un rimorchio per il trasporto, utilizzando un miniescavatore e catene o un carrello elevatore quattro per quattro utilizzando le tasche per le forche. Successivamente, con l'aiuto di cinghie a cricchetto, con una resistenza alla rottura di oltre 1.361 chilogrammi ciascuna, fissare il forno al rimorchio. Procedere allo scarico del forno, utilizzando il miniescavatore o il carrello elevatore, oppure legandolo a un albero o a un veicolo e allontanandosi, lasciando cadere il forno a terra.Sul posto, usa un camioncino e cinghie per trascinare il forno su pattini. Quindi, posiziona il BB12 su una superficie piana vicino alla catasta di legna e assicurati che il pannello di drenaggio della porta del cane sia rivolto verso il basso se posizionato su un pendio. Selezionare materie prime di qualsiasi specie legnosa e utilizzare materiale piccolo e asciutto per avviare il forno, in particolare quando si lavora con materie prime umide.Raccogliere una quantità adeguata di materia prima e tagliarla a lunghezze inferiori alle dimensioni massime del forno per un facile montaggio. Quindi, costruisci una linea antincendio intorno al forno, assicurandoti che il fuoco non possa fuoriuscire. Assicurarsi di avere a portata di mano un tubo carico con una scorta d'acqua sufficiente per il controllo del fuoco prima di avviare il forno, considerando l'attuale rischio di incendio.

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