Wir danken den zahlreichen Mitarbeitern der Universität, des National Forest und des Bureau of Land Management, die bei der Durchführung von Demonstrationen und der Datenerfassung geholfen haben. Die Feldarbeit für diese Methode wurde von der Rocky Mountain Research Station des U.S.D.A. Forest Service in Washington D.C. und den Büros der Region Pacific Northwest unterstützt. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen in dieser Veröffentlichung sind die der Autoren und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie eine offizielle Entscheidung oder Politik der US-Regierung oder der US-Regierung darstellen.

HINWEIS: Weitere Einzelheiten zur Bedienung des BACB finden Sie in der Bedienungsanleitung, die mit dem Gerät geliefert wird.
1. Transport zum Einsatzort
<ol><li>Hängen Sie den BACB mit einer gewerblichen Kupplung der Klasse 5 (Kugelgröße 2-5/16 Zoll oder 58,75 cm) an einen 1-Tonnen-Pickup oder größer an und stellen Sie die Höhe der Kupplung so ein, dass die Rahmenschienen für den Transport waagerecht sind. Überprüfen Sie vor dem Abschleppen die Bremssteuerung, das Abreißsystem, die Bremsen, die Räder und die Anhängerbeleuchtung.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Reisesicherungsstifte von BACB ordnungsgemäß befestigt sind und der Feuerraum auf die Fahrbolzen abgesenkt ist.</li>
	<li>Sobald Sie sich an der gewünschten Stelle befinden, positionieren Sie das Gerät, während es noch am Zugfahrzeug befestigt ist. Es ist zu schwer, um es mit der Hand zu bewegen. Verzahnen Sie die Räder und senken Sie den Wagenheber ab. Trennen Sie es vom Zugfahrzeug. Das Fahrgestell (grüner Rahmen) sollte von vorne nach hinten waagerecht sein; Heben oder senken Sie den Wagenheber, um dies zu erreichen.<ol><li>Wenn das BACB länger als einen Tag an einem Ort aufgestellt wird, heben Sie einen flachen Graben aus, um Asche zu sammeln. Halten Sie den Graben so breit wie das Förderband. Ohne diesen Graben muss das BACB verschoben und an der gleichen Stelle neu positioniert werden, um am nächsten Tag weiter zu brennen.</li>
	</ol></li>
	<li>Heben Sie den Feuerraum leicht an, um die Fahrstifte von der Vorder- und Rückseite des Feuerraums zu entfernen, das Personal zu entfernen und dann die Seiten auf den Boden zu senken. Durch den Kontakt mit dem Boden hebt sich das Fahrgestell an, aber die Reifen sollten fest auf dem Boden bleiben. Wenn die Seitenwände des Feuerraums nicht über die gesamte Länge mit dem Boden in Berührung kommen, sollten Sie das Gerät an einen ebeneren Ort stellen oder Schaufeln oder den Bagger verwenden, um die Baustelle zu nivellieren.</li>
	<li>Vergewissern Sie sich, dass der Hydraulikmotor, der die Rüttelplatte zwischen dem Feuerraum und dem geschlossenen Motor betreibt, nicht mit dem grünen Rahmen in Berührung kommt.</li>
	<li>Starten Sie den Motor und geben Sie ihm ausreichend Zeit zum Aufwärmen, bevor Sie die Hydraulik initialisieren.</li>
</ol>2. Vorbereitung vor Ort
<ol><li>Platzieren Sie den BACB auf einer relativ ebenen Fläche (Neigung <3 %) ziemlich nahe am Holzstapel und stellen Sie sicher, dass der Feuerraum eben ist, indem Sie eine I-Träger-Ebene oder eine Schnurebene von 4 Fuß (1,2 m) verwenden. Stellen Sie sicher, dass der Bereich frei von Gefahren über Kopf ist und genügend Platz für den Minibagger (Abbildung 2) bietet, um das Rohmaterial frei über den Luftverteiler zu laden.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass der Luftverteiler am BACB den Luftschleier in die gleiche Richtung wie der Wind bläst. Überprüfen Sie täglich jede Telefon-Wetteranwendung auf die lokal vorherrschende Windrichtung oder notieren Sie sich die Windrichtung vor Ort, bevor der endgültige BACB-Standort festgelegt wird.</li>
	<li>Platzieren Sie das BACB nicht an Orten, an denen sich große Steine, Vegetation oder Schutt befinden. Sobald das Gerät waagerecht ist und die Seiten des Feuerraums abgesenkt sind, legen Sie Erde um die Seiten, um zu verhindern, dass Luft eindringt und Rauch aus dem Feuerraum austritt.</li>
	<li>Die Quenchwanne (Abbildung 3) auf einen ebenen Boden an der Rückseite des BACB stellen. Achten Sie darauf, dass es das Förderband nicht berührt. Füllen Sie die Quench-Pfanne mit ca. 40 Gallonen (150 l) Wasser. Bewahren Sie ca. 300 Gallonen (1135 l) Wasser vor Ort auf, um die Quench-Pfanne bei Bedarf aufzufüllen.</li>
	<li>Wählen Sie ein beliebiges holziges Ausgangsmaterial und verwenden Sie trockenes Material, um das Feuer im Feuerraum zu entfachen. Verwenden Sie den Minibagger, um einen ausreichenden Vorrat an Rohstoffen in der Nähe zu haben, um den Feuerraum zu beladen. Schneiden Sie das gesamte Rohmaterial auf eine Länge, die kürzer ist als die maximale Länge des Feuerraums. HINWEIS: Stämme mit großem Durchmesser (ca. 10 Zoll (25 cm) sollten in kleinere Längen (~18-36 Zoll; 45-91 cm) gesägt werden, und sehr großes Material (> 20 Zoll (50 cm) sollte in Abschnitte ~12-18 Zoll (30-45 cm) geschnitten werden, bevor sie in den Feuerraum gelegt werden.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig02.jpg"> Abbildung 2: Beispiel eines Baggers, der Holzreste bewegt. Minibagger können zur Beladung des Biokohle produzierenden Luftschleierbrenners eingesetzt werden. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig03.jpg"> Abbildung 3: Beispiel für die Platzierung des Quenchbeckens. Das Abschreckbecken wird mit Wasser gefüllt gehalten und etwa 5 cm vor dem Förderband positioniert. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
3. Gefahrenminderung
<ol><li>Erkundigen Sie sich vor dem Entzünden des Ausgangsmaterials bei der örtlichen Luftgütebehörde und der örtlichen Feuerwehr, ob die Brandgefahr für eine Zündung nicht zu hoch ist und dass gegebenenfalls eine Überwachung der Luftqualität vorhanden ist.</li>
	<li>Entfernen Sie außerdem vor der Zündung alle organischen Ablagerungen aus einem 2 m (6 Fuß) großen Bereich um das BACB, um unbeabsichtigte Entzündungen. Stellen Sie sicher, dass ein geladener Schlauch an eine ausreichende Wasserversorgung angeschlossen ist und dass die BACB-Quenchwanne mit Wasser gefüllt ist. Halten Sie nach Möglichkeit mehrere 20-Liter-Wassereimer bereit, um unbeabsichtigte Zündungen zu löschen. Wenn Sie bei erhöhter Brandgefahr brennen, prüfen Sie, ob Sprinkler, eine Wasserpumpe oder ein tragbarer Wasserbehälter zum Löschen größerer unbeabsichtigter Zündungen aufgestellt werden müssen.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass sich die Arbeiter frei an den Seiten und an der Rückseite der Maschine bewegen können, um auf die Abschreckwanne, das Bedienfeld (Abbildung 4) und den manuellen Kontrollpunkt des Förderers zuzugreifen, der sich in der rechten hinteren Ecke des BACB befindet.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Arbeiter nicht vor dem Luftvorhang gegenüber dem Verteiler laufen, und tragen Sie strapazierfähige, nicht synthetische Kleidung, eine Warnweste, einen Schutzhelm, Lederhandschuhe sowie Augen- und Gehörschutz.</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig04.jpg"> Abbildung 4: Bedienfeld am Biokohle produzierenden Luftschleierbrenner. Das Bedienfeld wird verwendet, um den Luftschleier, das Förderband und die Systemstromversorgung einzuschalten und den Feuerraum zu heben und abzusenken. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
4. Kontrollen vor der Operation
<ol><li>Überprüfen Sie alle Kraftstoff- und Flüssigkeitsstände sowie Filter und schmieren Sie die Schmierstellen, bevor Sie das Ausgangsmaterial zünden. Sobald das BACB betriebsbereit und auf Temperatur ist, kann es unmöglich sein, Flüssigkeitsstände, Filter und Schmierstellen zu inspizieren, zu bewegen oder zu warten.</li>
	<li>Überprüfen Sie den Wetterbericht für den Einsatzort und stellen Sie sicher, dass der Wind während der Verbrennung ~20 Meilen pro Stunde (30 km pro Stunde) nicht überschreitet.</li>
	<li>Führen Sie vor der Zündung ein Gespräch mit dem Bediener des Minibaggers, um Handzeichen (oder verwenden Sie ein Funkgerät) für das Laden und Ausrichten des Holzes zu vereinbaren, um eine saubere Verbrennung zu gewährleisten. Weisen Sie den Bediener des Minibaggers an, über den Luftverteiler zu laden und den Feuerraum nicht mit dem Rohstoff gegenüber dem Luftverteiler zu beladen.</li>
</ol>5. Erstbeladung und Erstellen eines Basisfeuers
<ol><li>Beladen Sie den Feuerraum zunächst mit dem Minibagger mit trockenem Rohmaterial (falls verfügbar). Laden Sie das Holz, bis der Feuerraum zu etwa 2/3 gefüllt ist , und wechseln Sie die Richtung der Materialien (d. h. eine Ladung sollte senkrecht und die nächste Schicht parallel zu den Seiten sein), um einen Luftraum zu schaffen, der das Brennen des Stapels unterstützt. Packen Sie das Material nicht in ein enges Bündel, um sicherzustellen, dass sich das Material leicht entzündet, und verwenden Sie den Bagger nicht, um Material im Feuerraum zu verdichten.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass das Rohmaterial über den gesamten Feuerraum verteilt ist, um ein gleichmäßiges Kohlenbett zu schaffen. Achten Sie auf Rohstofflücken an den Enden des Feuerraums, um eine gleichmäßige Befüllung und Verbrennung zu gewährleisten.</li>
	<li>Verwenden Sie eine Zündhilfe wie Diesel auf dem Holz und zünden Sie es dann mit einem Propanbrenner oder einer ähnlichen Zündvorrichtung an mehreren Stellen entlang des Feuerraums an.</li>
</ol>6. Hinzufügen von Holz zum Feuerraum
<ol><li>Lassen Sie das Basisfeuer brennen, bis der Feuerraum etwa zur Hälfte mit brennenden Rückständen und Kohlen gefüllt ist.</li>
	<li>Starten Sie den Motor und passen Sie die Lüfterdrehzahl an die Brandbedingungen an. Erhöhen Sie langsam die Motordrehzahl, damit die Luft aus dem Krümmer das Feuer nicht ausbläst. Erhöhen Sie die Motordrehzahl, indem Sie die Taste RABBIT auf dem Bedienfeld drücken (Abbildung 4).</li>
	<li>Sobald eine gute Kohlenbasis erreicht ist, signalisieren Sie dem Fahrer des Minibaggers, zusätzliches Rohmaterial in einer Menge hinzuzufügen, die das Feuer nicht erstickt. Es ist mit Rauch für einen kurzen Zeitraum zu rechnen, da zusätzliches Ausgangsmaterial hinzugefügt und der Luftschleier gestört wird. Überwachen Sie das BACB und die Umgebung kontinuierlich auf ausgetretene Funken oder Glut, die unbeabsichtigte Entzündungen.</li>
</ol>7. Produktion von Pflanzenkohle
<ol><li>Wenn das Basisfeuer hergestellt ist, zusätzliches Ausgangsmaterial hinzugefügt und die Lüfterdrehzahl auf 2800 U/min erhöht wurde, schalten Sie den Netzschalter des Systems auf Biokohle (Abbildung 4). Stellen Sie sicher, dass die Systemleistung bei 1800 psi liegt.</li>
	<li>Schalten Sie das Förderband und den Schüttler ein. Diese beiden Funktionen wechseln automatisch alle 3 Minuten. Sorgen Sie für eine kontinuierliche Produktion, indem Sie den Netzschalter des Systems von Pflanzenkohle auf Firebox umschalten (Abbildung 4). Dadurch wird der intermittierende Timer-Mechanismus für den Schüttler und das Förderband außer Kraft gesetzt, wenn bei jedem Zyklus große Mengen an Kohle auftreten.</li>
	<li>Sammeln Sie die Pflanzenkohle in der Quench-Pfanne und entfernen Sie die Biokohle alle 5-10 Minuten aus der Pfanne, indem Sie die Biokohle mit dem breiten Rechen an das Ende der Quench-Pfanne bewegen und dann mit der Sichtschaufel die Biokohle aus der Pfanne und auf einen Stapel entfernen.</li>
	<li>Wenn sich der Rechen im Förderband verfängt, sollte der Warnblitz blinken. Schalten Sie den Förderbandschalter am Hauptbedienfeld auf OFF , entfernen Sie dann den Rechen und starten Sie das Band neu.</li>
	<li>Reagieren Sie auf andere Warnblitze, indem Sie die Manometer an der Hauptsteuerung überprüfen, um festzustellen, ob das Shaker-Panel oder das Förderband gestoppt wurde. Schalten Sie bei Bedarf den Shaker aus, damit das Bindeholz abbrennen kann, oder schieben Sie das Förderband manuell gegen den Uhrzeigersinn am manuellen Kontrollpunkt in der rechten hinteren Ecke des BACB vor.</li>
	<li>Füllen Sie die Quench-Pfannen bei Bedarf wieder mit Wasser, damit die heißen Kohlen vollständig übergossen werden können. Sprühen Sie kein Wasser auf das Förderband oder die Keramikfliesen im Feuerraum.</li>
	<li>Setzen Sie die Zugabe von Rohstoffen in den Feuerraum fort und stellen Sie Biokohle her, solange die Bedingungen dies zulassen. Stellen Sie sicher, dass Holz mit größerem Durchmesser früher am Tag hinzugefügt wird, damit es vollständig in Saibling umgewandelt werden kann.</li>
</ol>8. Einstellung des Betriebs
<ol><li>Stoppen Sie das Beladen des Feuerraums ca. 1 bis 2 Stunden vor Schichtende.</li>
	<li>Schalten Sie den Schüttler aus , wenn das restliche Material nicht mehr mit der Schüttelplatte in Berührung kommt, und lassen Sie am Ende des Tages keine heißen Kohlen im Feuerraum oder auf dem Förderband zurück.</li>
	<li>Lassen Sie den Förderbandschalter eingeschaltet , bis alle Kohlen aus dem Feuerraum ausgetreten sind. An dieser Stelle ist es angebracht, für intermittierende Zyklen in den Pflanzenkohle-Modus zu wechseln.</li>
	<li>Im Laufe des Tages sammelt sich Asche unter dem Förderband an (Abbildung 5). Bringen Sie das BACB jeden Tag an eine neue Ebene, um zu verhindern, dass die Asche die Bewegung des Förderbandes behindert.</li>
	<li>Sobald das Feuer gelöscht ist und alle Kohlen gelöscht sind, stellen Sie den Betrieb für den Tag ein. HINWEIS: Im Notfall kann das Feuer im Feuerraum gelöscht werden, indem Erde auf die brennenden Kohlen geladen wird.</li>
	<li>Lassen Sie die Seiten des Feuerraums über Nacht unten, um die Reifen vor der heißen Asche unter dem Förderband zu schützen.</li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig05.jpg"> Abbildung 5: Beispiel für Asche und Pflanzenkohle unter dem Förderband. Bei einer Verbrennung fällt etwas Asche und Pflanzenkohle durch das Metallförderband. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
9. Neupositionierung der BACB
<ol><li>Koppeln Sie den BACB an das Zugfahrzeug an, heben Sie die Seiten des Feuerraums an, setzen Sie die Fahrbolzen ein, heben Sie den Wagenheber an und ziehen Sie das Gerät sofort geradeaus ab.</li>
	<li>Kühlen Sie die restliche Asche (Abbildung 6), indem Sie sie mit Wasser mischen und auf dem Boden verteilen. Stellen Sie sicher, dass sich alle Kohlen und Aschematerialien kalt anfühlen, bevor Sie an einen neuen Standort gebracht werden.</li>
</ol><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig06.jpg"> Abbildung 6: Beispiel für Aschebildung. Am Ende des Tages kann die Asche, die sich unter dem Förderband ansammelt, das Förderband erreichen. Das Ausheben von Gräben vor dem Platzieren des Biokohle produzierenden Luftschleierbrenners ist eine Methode, um die Brenndauer an einem Ort zu verlängern. Wenn das Ausheben von Gräben keine Option ist, sollte das Gerät jeden Tag nach vorne gezogen und die Asche entfernt werden. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Luftschleierbrenner und Pflanzenkohle – Förderung der Waldgesundheit und der Kohlenstoffabscheidung

<ol>
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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Der erste kritische Schritt bei dieser Methode besteht darin, sicherzustellen, dass das Gerät auf beiden Achsen nahezu waagerecht platziert wird, damit die Seitenwände des Feuerraums verhindern, dass Rauch austritt und Luft in den Feuerraum gelangt. Weitere wichtige Schritte sind häufige Gespräche mit dem Baggerfahrer, um das Rohmaterial bei Bedarf in den Feuerraum zu legen und alle Arbeiter über die Sicherheitsaspekte des Betriebs des Druckluftbrenners und des Baggers zu informieren. Es gibt ein paar Modifikationen...

In den USA hat das Volumen vieler Waldbestände zugenommen, da es keine häufigen Brände mit geringer Intensität gab, die in der Vergangenheit von Ureinwohnern gelegt und in der Neuzeit unterdrückt wurden 1,2. Durch diesen Ausschluss von Bränden stellen die daraus resultierenden überbestückten Bestände eine Herausforderung für Landbewirtschafter dar, die die Widerstandsfähigkeit der Wälder gegen Waldbrände, Schädlinge, Krankheiten und Dürreeffekte verbessernwollen 3. Zu den Standardbewirtschaftungspraktiken zur Reduzierung des Baumvolumens gehören vorgeschriebenes Feuer, vorkommerzielle Durchforstung und die Ernte reifer Bestände. Dabei fallen erhebliche Mengen an gering- und keinerwertiger holzartiger Biomasse an, die oft als Reststoffe bezeichnet werden. In den 15 Bundesstaaten des Westens der USA beispielsweise wird geschätzt, dass bei der Ernte jedes Jahr fast 8 Millionen Trockentonnen Rückstände anfallen4. Darüber hinaus hat der USDA Forest Service einen Krisenplan für Waldbrände umgesetzt, der über einen Zeitraum von 10 Jahren weitere 50 Millionen Acres (20 Millionen Hektar) behandeln wird. Dies wird dazu führen, dass zusätzliches unverkäufliches Material entsorgt werden muss und wahrscheinlich die Verwendung einer Vielzahl von ortsbezogenen Optionen erforderlich ist. Obwohl Spitzen, Äste und nicht verkäufliche Bäume für Bioenergie oder Biokraftstoffe verwendet werden können, führen begrenzte Marktchancen oft dazu, dass diese Reststoffe aufgetürmt und verbrannt werden. Der Bau von Brandhalden zielt darauf ab, das Risiko von Waldbränden und Insekten zu verringern, Platz für Unterwuchspflanzen zu schaffen und andere Ziele der Landbewirtschaftung zu erreichen.
Die offene Florverbrennung ist eine kostengünstige und relativ schnelle Methode zur Reduzierung des Holzvolumens, erzeugt aber auch Rauch und Luftschadstoffe, einschließlich Treibhausgase5. Darüber hinaus kann es auch unerwünschte Auswirkungen auf die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens haben, was zu Brandnarben führt, die jahrzehntelang bestehen bleiben können6. Um die nachteiligen Nebenwirkungen des offenen Abbrennens abzumildern, sind alternative Ansätze erforderlich, die die negativen Auswirkungen auf den Klimawandel, das Risiko von Waldbränden und die Bodengesundheit verringern7.
Hier konzentrieren wir uns auf den Einsatz einer neuartigen Methode zur kontinuierlichen Produktion von Pflanzenkohle, die im Rahmen eines Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) zwischen dem US-Landwirtschaftsministerium, dem Forest Service, der Rocky Mountain Research Station und Air Burners, Inc. (Palm City, FL) entwickelt wurde. Die daraus resultierende Technologie, die im Folgenden als Biokohle produzierender Luftschleierbrenner (BACB; Abbildung 1) produziert kontinuierlich Pflanzenkohle aus holzartigen Reststoffen und begrenzt gleichzeitig den Ausstoß von Rauch und Feinstaub. Im Vergleich zur offenen Verbrennung reduziert die Funktionalität des BACB das Brandrisiko und die Ausbreitung von Rauch8 und schafft Wege für eine sichere Verlängerung der in Betrieb befindlichen Brandfenster. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen Rückstände in der Landschaft hinterlassen werden, wo sie zur Brennstoffansammlung beitragen9 , oder alternativen Verbrennungsmethoden, bei denen in erster Linie Rauch und Asche entstehen, reduziert die BACB effektiv die Brennstoffbelastung, schützt den Boden und erzeugt Biokohle, eine konsistente, kohlenstoffreiche Holzkohle, die für Bodensanierungen am oder in der Nähe des Verarbeitungsortes verwendet werden kann. Darüber hinaus ist der BACB mobil und kann problemlos aufgestellt werden, z. B. an einem Holzlandeplatz, am Straßenrand oder auf einem Campingplatz. Es kann auch nasses oder trockenes Holz, gemischte Rohstoffarten und -größen verbrennen und kann bei schlechtem Wetter und in Zeiten eingesetzt werden, in denen die Wetterbedingungen für das offene Florbrennen zu riskant sind.
Biokohle, die in der BACB hergestellt wird, besteht in der Regel aus 70 % bis 90 % Kohlenstoff, ist hochporös und gleichmäßig in der Partikelgrößenverteilung, wodurch sie sich für die Sanierung degradierter Böden eignet, die häufig in verlassenen Minen, Holzlandungen, Rutschpisten, Ufergebieten oder landwirtschaftlichen Standorten zu finden sind. Pflanzenkohle kann auch als Mischung mit Kompost oder in Mastanlagen verwendet werden, um Nährstoffe zu adsorbieren und Gerüche zu reduzieren. Im Allgemeinen besteht die beste Bodenverwendung für Holzrestkohle darin, Erosion und Nitratauswaschung zu reduzieren und gleichzeitig die Stabilität der Bodenzuschlagstoffe und das verfügbare Wasser in Böden mit grober Textur und geringer organischer Substanz zu verbessern10,11.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig01.jpg"> Abbildung 1: Mobiler Biokohle produzierender Luftschleierbrenner. Das Testgelände zeigt die allgemeine Konfiguration des Schlitzes und des Biokohle produzierenden Luftschleierbrenners. Diese Zahl wurde von12 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Überblick über Aufbau und Betrieb Obwohl es mehrere Arten von Luftschleierbrennern gibt, erzeugt das BACB kontinuierlich Pflanzenkohle. Das Gerät ist ca. 7 m lang x 2,5 m breit x 2 m hoch. Es verfügt über einen Luftverteiler an der Oberseite des Feuerraums, der einen stetigen Luftvorhang bietet, um Rauch, Partikel und Glut darin einzudämmen und die vollständige Oxidation der Emissionen zu fördern. Für einen optimalen Betrieb wird der Feuerraum bis zu einer Ebene direkt unter dem Verteiler geladen, um einen ununterbrochenen Luftstrom durch den Feuerraum zu gewährleisten. Der BACB kann hinter jedem Fahrzeug mit einem Standard-Kupplungspaket und ausreichender Anhängelast gezogen werden. Es wird ein ebenes, glattes Gelände in der Nähe der aufgeschütteten Biomasse (auch Rohstoff genannt) vorbereitet, aber mit genügend Platz um das Gelände herum, damit sich Geräte und Personal frei und sicher bewegen können. Nach der Positionierung wird das Gerät gesichert, indem die Seiten des Feuerraums mit dem integrierten Hydrauliksystem auf den Boden abgesenkt werden. Ein Gebläsemotor beaufschlagt den Luftschleierverteiler, der auf einer Seite über die gesamte Länge des Feuerraums verläuft. Biomasse wird zunächst angezündet und verbrannt, um ein Kohlenbett in der Feuerbüchse zu schaffen. Dann kann regelmäßig zusätzliche Biomasse hinzugefügt werden, während das einströmende Material unter dem Luftschleier gehalten wird. Bei der Verbrennung des Materials entsteht Kohle, die durch eine Öffnung im Boden des Feuerraums fällt, wo sie über das Förderband aus der Maschine entfernt wird. Eine Platte im Inneren des Feuerraums oszilliert, um diesen Vorgang zu erleichtern. Asche oder feine Materialien fallen durch das Förderband auf den darunterliegenden Boden. Heiße Kohlen verlassen die Maschine durch einen Schlitz im Boden des Feuerraums und werden in eine mit Wasser gefüllte Pfanne abgelegt, die die Verbrennung stoppt und die Pflanzenkohle auf eine Temperatur abkühlt, bei der sie sicher gehandhabt werden kann. Wenn der Feuerraum bereit ist, den Betrieb einzustellen, wird er geräumt, indem das restliche Material abbrennen kann. In der Regel kühlt das Gerät über Nacht ab und kann bei Bedarf am nächsten Tag sicher bewegt werden. Versuchen Sie nicht, die BACB zu bewegen, während sie Holz verbrennt oder kühlt, es sei denn, es liegt ein Notfall vor. Im Ernstfall kann Sand oder Erde verwendet werden, um das Feuer zu löschen und die Kohlen zu ersticken. Wasser sollte niemals direkt auf die Keramikfliesen im Feuerraum gesprüht werden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CharBoss air curtain burner</td>
			<td>Air Burners, Inc.</td>
			<td>T26</td>
			<td>Comes with 36&#34; landscape rake, sifting shovel, 1/2&#34; drive standard ratchet with 1 1/8&#34; socket, grease gun, and quench pan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diesel fuel (Ultra-low sulfur)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Purchased locally</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diesel fuel tanks</td>
			<td>Uline</td>
			<td>H-1849Y</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Engine oil (diesel grade)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any diesel grade oil 15W40 or 10W40.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excavator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Local rental company.&#160; Smaller sizes require less fuel.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High temperature anti-seize lubricant (16 oz cartridge)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1288K97</td>
			<td>lubricating hydraulic fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydraulic Oil</td>
			<td>Amsoil</td>
			<td>HVH05-EA (ISO32) /HVG05-EA (ISO22)</td>
			<td>Any ISO32 synthetic hydraulic oil, ISO22 option for cold weather. Amsoil ISO32 is factory installed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large buckets</td>
			<td>Uline</td>
			<td>5495</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lighting torch (propane)</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>9RCF3</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-ton pickup (or larger)</td>
			<td>Rent locally</td>
			<td></td>
			<td>for transporting CharBoss to site</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viewing step</td>
			<td>Gorilla</td>
			<td>GLP=WP</td>
			<td>Stable step to allow viewing into firebox or other bench-style step&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water truck</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any available water truck with minimum 300 gallon capacity; gravity feed of water to the quench pan can be used.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheel chocks</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Blocks of 4&#34;x 4&#34; lumber or commercially available chocks while hitching/unhitching unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Personal protective equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ear protection</td>
			<td>Uline</td>
			<td>S-22141</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye protection</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fire shirt</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>12R487</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fire pants</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>39EM96</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hard hat</td>
			<td>Discount Safety Gear</td>
			<td>SFTSCHH1000038126</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leather gloves</td>
			<td>Uline</td>
			<td>S-6777M</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sturdy boots</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>any thick soled, leather boot.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emergency gear</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Garmin InReach</td>
			<td>Cabelas</td>
			<td>100195666</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulaski axe</td>
			<td>Forestry suppliers</td>
			<td>85274</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fire rake</td>
			<td>Forestry suppliers</td>
			<td>85210</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

continuous in-woods production of biochar using a trailer-mounted air curtain burner

Brennstoffbehandlungen und andere Verfahren zur Wiederherstellung von Wäldern zielen darauf ab, das Risiko von Waldbränden zu verringern und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit der Wälder gegen Dürren, Insekten und Krankheiten zu stärken und die oberirdische Kohlenstoffbindung (C) zu erhöhen. Bei der Brennstoffaufbereitung fallen jedoch große Mengen an unverkäuflichen holzartigen Biomasseresten an, die oft in offenen Haufen verbrannt werden, wodurch erhebliche Mengen an Treibhausgasen und Feinstaub freigesetzt werden und der Boden unter dem Haufen möglicherweise geschädigt wird. Luftschleierbrenner bieten eine Lösung, um diese Probleme zu mildern, indem sie dazu beitragen, Rauch und Partikel aus Verbrennungsvorgängen zu reduzieren, Biomasserückstände im Vergleich zur Stapelverbrennung vollständiger zu verbrennen und den direkten und intensiven Brandkontakt zu eliminieren, der den Boden unter dem Haufen schädigen kann. In einem Luftschleierbrenner findet die Verbrennung in einer kontrollierten Umgebung statt. Der Rauch wird durch den Luftschleier zurückgehalten und umgewälzt, so dass die Verbrennung unter einer Vielzahl von klimatischen Bedingungen (z. B. Wind, Regen, Schnee) durchgeführt werden kann, wodurch die Brennsaison für die Entsorgung von Schlitzmaterial verlängert wird. Die mobile Pyrolyseanlage, die kontinuierlich Pflanzenkohle erzeugt, wurde speziell für die Entsorgung von Holzbiomasse auf Rundholzanfällen, Grünholz auf Deponien oder geborgenem Holzgut und die Herstellung von Pflanzenkohle entwickelt. Diese kohlenstoffreiche Biokohle kann verwendet werden, um die Widerstandsfähigkeit des Bodens zu verbessern, indem sie seine chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften verbessert, und hat potenzielle Anwendungen bei der Sanierung kontaminierter Böden, einschließlich solcher an verlassenen Minenstandorten. Im Folgenden beschreiben wir die allgemeine Verwendung dieser Ausrüstung, die geeignete Standortwahl, die Lademethoden, die Anforderungen an die Abschreckung und die Erfahrungen mit dem Betrieb dieser neuen Technologie.

Across the U.S.A., many forest stands have increased in standing tree volume in the absence of frequent low-intensity fires, historically set by indigenous people and suppressed in modern times1,2. From this fire exclusion, the resulting overstocked stands pose challenges for land managers striving to enhance forest resilience against wildfires, pests, diseases, and drought effects3. Standard management practices for reducing tree volume include prescribed fire, pre-commercial thinning, and mature stand harvesting. These operations generate substantial amounts of low- and no-value woody biomass, often called residues. For example, in the 15 states of the western U.S.A., it is estimated that harvest operations produce nearly 8 million dry tons of residues each year4. Further, the USDA Forest Service has implemented a wildfire crisis plan, which will treat an additional 50 million acres (20 million hectares) over a 10-year period. This will result in the need to dispose of additional unmerchantable material and likely require the use of a variety of place-based options. Although tops, limbs, and unmerchantable trees can be used for bioenergy or biofuels, limited market opportunities often lead to these residues being piled and burned. Building slash piles aims to reduce wildfire and insect risk, create growing space for understory plants, and address other land management objectives.
Open pile burning is a low cost, relatively fast method for reducing wood volume, but it also produces smoke and air pollutants, including greenhouse gases5. Further, it may also cause undesirable impacts on soil physical, chemical, and biological properties, leading to burn scars that can persist for decades6. To mitigate the detrimental side effects of open burning, alternative approaches are needed that reduce negative impacts on climate change, wildfire risk, and soil health7.
Here, we focus on the use of a novel method for continuous biochar production developed through a Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) between the U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, and Air Burners, Inc. (Palm City, FL). The resulting technology, henceforth referred to as the biochar-producing air curtain burner (BACB; Figure 1), continuously produces biochar from woody residues while limiting smoke and particulate emissions. Compared with open burning, the functionality of the BACB reduces fire risk and the spread of smoke8, creating avenues for the safe extension of operational burn windows. Unlike traditional methods that leave residue piles on the landscape where they contribute to fuel accumulations9 or alternative combustion methods that primarily produce smoke and ash, the BACB effectively reduces fuel loads while protecting the soil and creating biochar, a consistent, high carbon charcoal, that can be used for soil restorations&#39; on or near the site of processing. Further, the BACB is mobile and can easily be sited, for example, at a log landing, along a roadside, or in a campground. It can also burn wet or dry wood, mixed feedstock types, and sizes, and can be used in inclement weather and at times when weather conditions are too risky for open pile burning.
Biochar produced in the BACB is generally 70%-90% carbon, highly porous, and consistent in particle size distribution, making it suitable for remediating degraded soils, often found at abandoned mines, log landings, skid trails, riparian areas, or agricultural sites. Biochar can also be used as a mix with compost or in livestock feedlots to adsorb nutrients and reduce odor. In general, the best soil uses for woody residue biochar are to reduce erosion and nitrate leaching while enhancing soil aggregate stability and available water in coarse-textured, low organic matter soils10,11.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig01.jpg" /> 
Figure 1: Mobile biochar-producing air curtain burner. The test site shows the general configuration of the slash and the biochar-producing air curtain burner. This figure has been modified from12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig01large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
Overview of design and operation 
Although there are several types of air curtain burners available, the BACB continuously creates biochar. The unit is approximately 7 m long x 2.5 m wide x 2 m high. It has an air manifold along the top of the firebox that provides a steady curtain of air to contain smoke, particulates, and embers within it and promotes complete oxidation of emissions. For optimal operation, the firebox is loaded to a level just below the manifold, ensuring uninterrupted airflow across the firebox. The BACB can be towed behind any vehicle with a standard hitch package and adequate towing capacity. A level, smooth site is prepared close to the piled biomass (also called feedstock), but with enough room around the site to allow equipment and staff to move freely and safely. Once positioned, the unit is secured by lowering the firebox sides onto the soil using the onboard hydraulic system. A blower motor pressurizes the air curtain manifold, which runs the length of the firebox on one side. Biomass is initially lit and burned to establish a bed of coals in the firebox. Then, additional biomass can be added periodically while keeping incoming material below the air curtain. As the material burns, coal is produced and falls through an opening in the bottom of the firebox, where they are cleared from the machine by the conveyor belt. One panel inside the firebox oscillates to facilitate this process. Ash or fine materials fall through the conveyor belt onto the soil below. Hot coals exit the machine through a slot in the bottom of the firebox and are deposited into a pan filled with water, which stops combustion and cools the biochar to a temperature where it can be handled safely. When ready to cease operation, the firebox is cleared by allowing any remaining material to burn down. Typically, the unit cools overnight and can be moved safely the next day, as needed. Do not attempt to move the BACB while it is burning wood or cooling unless there is an emergency. In case of emergency, sand or soil can be used to extinguish the fire and smother the coals. Water should never be sprayed directly on the ceramic tiles in the firebox.

Autor im Rampenlicht: Förderung der ortsbezogenen Pflanzenkohleproduktion für die Wiederherstellung von Ökosystemen und die Bodengesundheit

Kontinuierliche Produktion von Pflanzenkohle im Wald mit einem anhängermontierten Luftschleierbrenner

Von Januar 2022 bis Oktober 2023 pyrolysierte das BACB verschiedene Rohstoffe zu Pflanzenkohle (Tabelle 1). Basierend auf Feldversuchen kann das BACB etwa 1 Tonne (900 kg) Rohstoff pro Stunde verbrennen, und etwa 11 % bis 25 % der Trockenmasse des Ausgangsmaterials werden als Biokohle zurückgehalten, wobei der Rest auf Gas (Wasserdampf, CO2 usw.) und Asche entfällt. Der Kohlenstoffgehalt liegt zwischen 70 % und 90 %. Größere Holzstücke (>30 cm) brauchen länger zum Pyrolysieren als Holz m...

Read this Scientific Article Protocol about Continuous In-woods Production of Biochar Using a Trailer-mounted Air Curtain Burner at JoVE.com

Wir beschreiben den Einsatz einer ortsgebundenen mobilen Pyrolyseeinheit, die mit einem Luftschleier ausgestattet ist, um kontinuierlich Biokohle zu erzeugen. Die Technologie reduziert den Bedarf an offenem Brand, was zu geringeren Emissionen und weniger Bodenbelastungen führt. Das Protokoll enthält Richtlinien für die Standortauswahl, das Laden und das Abschrecken.

Fuel treatments and other forest restoration thinning practices aim to reduce wildfire risk while building forest resilience to drought, insects, and ...

continuous-woods-production-biochar-using-trailer-mounted-air-curtain

Research

JoVE Journal

Environment

Continuous In-woods Production of Biochar Using a Trailer-Mounted Air Curtain Burner

610 Aufrufe.  USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Implementierung ortsbezogener Produktionsmethoden für Pflanzenkohle als Strategie, um gefährliche Brennstoffe im Wald zu reduzieren und gleichzeitig die Wald- und Bodengesundheit zu verbessern. Derzeit wird der größte Teil der Pflanzenkohle in großen Bioenergieanlagen erzeugt, aber ortsbezogene Technologien haben ihren Platz in vielen Gebieten, in denen es zu teuer ist, minderwertige Holzreste zu verschiffen, od...

Serie: Autor im Rampenlicht: Förderung der ortsbezogenen Pflanzenkohleproduktion für die Wiederherstellung von Ökosystemen und die Bodengesundheit

Fuel treatments and other forest restoration thinning practices aim to reduce wildfire risk while building forest resilience to drought, insects, and diseases and increasing aboveground carbon (C) sequestration. However, fuel treatments generate large amounts of unmerchantable woody biomass residues that are often burned in open piles, releasing significant quantities of greenhouse gases and particulates, and potentially damaging the soil beneath the pile. Air curtain burners offer a solution to mitigate these issues, helping to reduce smoke and particulates from burning operations, more fully burn biomass residues compared to pile burning, and eliminate the direct and intense fire contact that can harm soil beneath the slash pile. In an air curtain burner, burning takes place in a controlled environment. Smoke is contained and recirculated by the air curtain, and therefore burning can be conducted under a variety of climatic conditions (e.g.,&#160;wind, rain, snow), lengthening the burning season for disposal of slash material. The mobile pyrolysis unit that continuously creates biochar was specifically designed to dispose of residual woody biomass at log landings, green wood at landfills, or salvaged logged materials and create biochar in the process. This high-carbon biochar output can be used to enhance soil resilience by improving its chemical, physical, and biological properties and has potential applications in remediating contaminated soils, including those at abandoned mine sites. Here, we describe the general use of this equipment, appropriate siting, loading methods, quenching requirements, and lessons learned about operating this new technology.

We describe the use of a place-based mobile pyrolysis unit equipped with an air curtain to continuously create biochar. The technology reduces the need for open slash pile burning, which results in lower emissions and fewer soil impacts. The protocol includes guidelines for site selection, loading, and quenching.