Biyokömür (İngilizce: Biochar), biyokütlenin (odun, tarımsal atıklar, gübre vb.) oksijensiz veya sınırlı oksijenli bir ortamda piroliz (ısıl bozunma) işlemine tabi tutulmasıyla elde edilen, karbon açısından zengin, ince taneli ve gözenekli bir maddedir. Uluslararası Biyokömür Girişimi (IBI), biyokömürü "oksijenin sınırlı olduğu bir ortamda biyokütlenin termokimyasal dönüşümüyle elde edilen katı malzeme" olarak tanımlar.

Odun kömüründen (mangal kömürü) temel farkı üretim amacıdır; yakıt olarak yakılmak için değil, toprak verimliliğini artırmak ve atmosferdeki karbon dioksiti (CO2) uzun vadeli olarak toprakta hapsederek iklim değişikliği ile mücadele etmek amacıyla üretilir.

Tarihçe

Biyokömür kullanımı, Amazon Havzası'ndaki yerli halkların tarımsal uygulamalarına, Kolomb öncesi dönemlere kadar uzanır. Yerliler, bitki atıklarını tamamen yakmak yerine üzerini toprakla örterek içten içe yanmasını sağlayan "kes ve kömürleştir" (slash-and-char) yöntemini kullanmışlardır. Bu süreç sonucunda, bölgedeki verimsiz tropikal topraklarda Terra Preta (Portekizce: Kara Toprak) adı verilen, binlerce yıl sonra bile verimliliğini ve yüksek karbon içeriğini koruyan topraklar oluşmuştur.

Üretim Yöntemleri

Kon-Tiki tipi açık bir ocakta biyokömür üretimi.

Biyokömür üretimi, biyokütlenin termal bozunması (piroliz) esasına dayanır. Sıcaklık ve bekleme süresi ürünün kalitesini belirler.

Piroliz ve Gazifikasyon

  • Yavaş Piroliz: Yaklaşık 350-500°C sıcaklıklarda ve uzun sürede gerçekleşir. Biyokömür verimi yüksektir (%35 civarı). Toprak verimliliği için ideal olan yöntemdir.
  • Hızlı Piroliz: Daha yüksek sıcaklıklarda ve saniyeler içinde gerçekleşir. Temel amaç biyo-yağ üretimidir (%60), kömür yan ürün olarak (%20 civarı) çıkar.
  • Gazlaştırma: 800°C ve üzeri sıcaklıklarda gerçekleşir. Ana ürün sentez gazıdır (Syngas), biyokömür verimi düşüktür ancak yüzey alanı çok geniştir.

Hidrotermal Karbonizasyon (Hidrokömür)

Biyokütlenin su içinde ve basınç altında ısıl işlem görmesiyle (hidrotermal karbonizasyon) elde edilen ürüne Hidrokömür (Hydrochar) denir. Teknik olarak biyokömürden farklıdır; özellikleri biyokütle ile kömür arasındadır ve üretiminde kurutma işlemi gerektirmez.

Fizikokimyasal Özellikler

Biyokömürün yapısı ham maddeye ve üretim sıcaklığına göre değişir:

  • Gözeneklilik: Biyokömür, gram başına yüzlerce metrekareye ulaşan devasa bir yüzey alanına sahiptir. Bu yapı suyun ve besinlerin fiziksel olarak tutulmasını sağlar.
  • Karbon Yapısı: Düşük sıcaklıklarda amorf karbon yapısı hakimken, sıcaklık arttıkça (özellikle 600°C üzeri) grafen benzeri tabakalar oluşur ve malzemenin elektriksel iletkenliği artar.
  • pH Değeri: Genellikle alkalidir, bu da onu asidik topraklar için iyi bir düzenleyici yapar.

Kullanım Alanları

Tarım ve Toprak Islahı

Namibya'daki bir araştırma sahasında toprağa biyokömür uygulaması.

Biyokömür, tarımsal verimliliği artırmak için toprağa uygulanır:

  • Su ve Besin Tutma: Toprağın su tutma kapasitesini artırır ve azot, fosfor gibi gübrelerin yağmur sularıyla yıkanıp yeraltı sularına karışmasını (leaching) önler.
  • Mikrobiyal Aktivite: Gözenekli yapısı, yararlı toprak bakterileri ve mantarları için korunaklı bir habitat sağlar.
  • Asitlik Giderme: Toprak pH seviyesini yükselterek asiditeyi düşürür.

İklim Değişikliği (Karbon Yutağı)

Bitkisel atıkların doğal çürümesi atmosfere karbondioksit ve metan salar. Biyokömür üretimi ise bu karbonu stabilize eder ve yüzlerce, hatta binlerce yıl boyunca toprakta saklar (Karbon sekestrasyonu). Ayrıca biyokömür uygulanan tarım topraklarından, karbondioksitten çok daha güçlü bir sera gazı olan Nitröz oksit (N2O) salınımının %80'e varan oranlarda azaldığı gözlemlenmiştir.

İnşaat Sektörü

Biyokömür, beton ve harç üretiminde "yeşil katkı maddesi" olarak kullanılmaktadır. %1-2 oranında biyokömür eklenmesinin, betonun mukavemetini ve esnekliğini artırdığı, aynı zamanda yapının karbon ayak izini düşürdüğü tespit edilmiştir.

Hayvancılık

Yem katkısı olarak kullanıldığında hayvanların sindirim sistemini düzenlediği ve geviş getiren hayvanlarda (sığır vb.) metan gazı üretimini azalttığı belirtilmektedir. Ayrıca hayvan altlıklarına karıştırılarak koku ve amonyak salınımını azaltır.

Su Arıtma

Aktif karbona benzer şekilde, atık sulardaki ağır metalleri, boyaları, farmasötik kalıntıları (ilaç atıkları) ve diğer organik kirleticileri adsorbe etmek (tutmak) için etkili ve düşük maliyetli bir yöntemdir.

Çevresel Riskler

Yanlış hammadde (örneğin ağır metal içeren atıklar) kullanımı veya toprağa aşırı miktarda uygulama yapılması, toprak pH dengesini bozabilir, tuzluluğu artırabilir veya toprak canlılarına zarar verebilir.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ a b "Standardized production definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil" (PDF). International Biochar Initiative. 23 Kasım 2015. 10 Ekim 2025 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  2. ^ a b Woolf, Dominic (2010). "Sustainable biochar to mitigate global climate change". Nature Communications. 1 (5): 56. doi:10.1038/ncomms1053. 
  3. ^ Lehmann, Johannes (2007). "A handful of carbon". Nature. 447: 143-144. doi:10.1038/447143a. 
  4. ^ Glaser, Bruno (2002). "Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal – a review". Biology and Fertility of Soils. 35: 219-230. 
  5. ^ a b Winsley, Peter (2007). "Biochar and bioenergy production for climate change mitigation". New Zealand Science Review. 64. 
  6. ^ Rollinson, Andrew N (2016). "Gasification reactor engineering approach to understanding the formation of biochar properties". Proceedings of the Royal Society. doi:10.1098/rspa.2015.0841. 
  7. ^ Kambo, Harpreet Singh (2015). "A comparative review of biochar and hydrochar in terms of production, physicochemical properties and applications". Renewable and Sustainable Energy Reviews. doi:10.1016/j.rser.2015.01.050. 
  8. ^ Mochidzuki, Kazuhiro (2003). "Electrical and Physical Properties of Carbonized Charcoals". Industrial & Engineering Chemistry Research. 42. doi:10.1021/ie030358e. 
  9. ^ Budai, Alice (2016). "Biochar persistence, priming and microbial responses to pyrolysis temperature series". Biology and Fertility of Soils. doi:10.1007/s00374-016-1116-6. 
  10. ^ Razzaghi, Fatemeh (2020). "Does biochar improve soil water retention? A systematic review and meta-analysis". Geoderma. doi:10.1016/j.geoderma.2019.114055. 
  11. ^ "Interview with Dr Elaine Ingham". 17 Şubat 2015. 1 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  12. ^ Dai, Zhongmin (2017). "Potential role of biochars in decreasing soil acidification - A critical review". The Science of the Total Environment. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.12.169. 
  13. ^ "Biochar decreased N2O emissions from soils". FERTIPLUS. 2015. 26 Mart 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  14. ^ Suarez-Riera, D. (2020). "The use of Biochar to reduce the carbon footprint of cement-based materials". Procedia Structural Integrity. doi:10.1016/j.prostr.2020.06.023. 
  15. ^ Schmidt, Hans-Peter (2019). "The use of biochar in animal feeding". PeerJ. doi:10.7717/peerj.7373. 
  16. ^ Mukarunyana, Brigitte (2023). "The ability of biochars from cookstoves to remove pharmaceuticals and personal care products from hospital wastewater". Environmental Technology & Innovation. doi:10.1016/j.eti.2023.103391. 
  17. ^ Brtnicky, Martin (2021). "A critical review of the possible adverse effects of biochar in the soil environment". Science of the Total Environment. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.148756.