Molte grazie alla US Biochar Initiative e al Servizio Forestale dell'USDA per aver sponsorizzato e sostenuto la rete Biochar in the Woods per la condivisione di informazioni tra una varietà di professionisti che stanno inventando e perfezionando metodi per produrre e utilizzare il biochar per la gestione ambientale e la mitigazione del clima.

NOTA: Questa metodologia utilizza l'applicazione per smartphone Ikhala (d'ora in poi denominata applicazione D-MRV; Tabella dei materiali) per accedere ai pagamenti per l'assorbimento del carbonio, alle misurazioni sul campo e al monitoraggio, alla rendicontazione e alla verifica digitali.
1. Raccolta delle materie prime e conferma dell'idoneità
<ol><li>Selezionare e segnalare la dimensione della materia prima.</li>
	<li>Selezionare materiale legnoso di diametro inferiore a 15 cm. Assicurarsi che tutti i materiali siano ramificati o di forma non uniforme in modo che non si impacchettano strettamente e inibiscano il flusso d'aria nel forno.</li>
	<li>Nell'applicazione D-MRV, fare clic sul pulsante Scatta una foto nella sezione Feedstock per aprire la fotocamera. Con la fotocamera aperta, mirare al soggetto (pile di materie prime secche con un'asta di misurazione) e catturare l'immagine premendo il pulsante dell'otturatore sullo schermo.</li>
	<li>Segnala le specie di materie prime: apri l'applicazione D-MRV e rispondi al breve questionario digitale che riporta le quantità di ciascun tipo di specie. La reportistica si basa su stime visive.</li>
	<li>Determinare e segnalare l'umidità delle materie prime.<ol><li>Utilizzando un misuratore di umidità della legna da ardere standard, effettuare una lettura inserendo i perni al centro del pezzo più grande di ciascun tipo di materia prima.</li>
		<li>Sull'applicazione D-MRV, scattare una foto di ogni lettura del misuratore di umidità. Fare clic sul pulsante Scatta una foto nella sezione del misuratore di umidità e digitare il valore visualizzato sul misuratore di umidità nel campo di testo. Invia una foto e un testo per ogni lettura del misuratore di umidità.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Assemblaggio, caricamento e accensione del forno
<ol><li>Su un terreno pianeggiante, rimuovere il materiale organico infiammabile da un cerchio di circa 3 m di diametro. Assemblare i 6 pannelli interni del forno in un cilindro utilizzando le staffe di collegamento,</li>
	<li>Utilizzando una pala o uno strumento simile, sigillare il bordo inferiore del cilindro con una piccola berma di terra minerale o argilla in modo che l'aria non possa entrare nel forno dal basso.</li>
	<li>Fissare i 6 pannelli dello scudo termico alle staffe del connettore, assicurandosi che venga lasciato un traferro nella parte inferiore dello scudo termico in modo che l'aria possa fluire attraverso lo spazio anulare tra i cilindri interno ed esterno. Fissare il forno tag ID allo scudo termico utilizzando l'hardware dello scudo termico.</li>
	<li>Identificare i forni utilizzati nel lotto. Nella sezione Preparazione alla combustione , fare clic sul pulsante Scatta una foto per scattare foto del forno assemblato e della targhetta identificativa e inviarle per ogni forno in loco.</li>
	<li>Caricare il forno: utilizzare materiale più piccolo (2-6 cm di spessore è l'ideale) e più asciutto per il caricamento iniziale del forno. Imballare il materiale fino al bordo del forno, sistemando qualsiasi materiale non ramificato, come i pali, in modo che non si impacchetti troppo strettamente e limiti il flusso d'aria. NOTA: L'obiettivo è assicurarsi che il materiale sia imballato abbastanza strettamente da sostenere una fiamma ma anche consentire all'aria comburente di raggiungere il fondo della pila.</li>
	<li>Accendi il forno: aggiungi del piccolo materiale da ardere secco sopra il forno carico. Usa un accelerante se necessario e accendi con un fiammifero, oppure usa una torcia a propano. Accendere il forno in più punti sulla parte superiore in modo che un tappo di fiamma si sviluppi rapidamente su tutto il forno.</li>
	<li>Utilizzando l'app D-MRV, registra un video clip di 30 secondi non appena viene stabilito il tappo della fiamma. Nella sezione Inizio masterizzazione , fai clic sul pulsante Registra video , quindi fai clic sul pulsante Invia video .</li>
</ol>3. Alimentazione e cura del forno
<ol><li>Durante la prima fase di funzionamento, l'aria viene aspirata dall'alto verso il basso verso il basso del forno, mentre il carico iniziale brucia per lo più fino a uno strato di carboni. Assicurarsi che il primo carico produca un buon letto di carboni prima di aggiungere altro materiale. Aggiungi un nuovo strato di materia prima quando lo strato precedente inizia a mostrare una pellicola di cenere bianca.</li>
	<li>Passaggio al caricamento continuo: caricare nuovo materiale nel forno a una velocità costante. Cerca di mantenere ogni strato di legno dello stesso diametro in modo che la carbonizzazione sia uniforme.<ol><li>Usa la fiamma come indicatore della velocità di carico: lascia che la fiamma sia la guida per l'aggiunta di nuovo materiale. Assicurati che venga mantenuta una buona fiamma forte in cima perché quella è la fonte di calore per fare la carbonizzazione.</li>
		<li>Se l'operatore carica troppo, troppo velocemente, la fiamma verrà soffocata. Se ciò accade, fai una pausa e attendi che la fiamma torni a salire. Se l'operatore non carica abbastanza materiale, la fiamma si spegnerà e il carbone inizierà a bruciare in cenere. Se ciò inizia ad accadere, aggiungi altro materiale per mantenere viva la fiamma.</li>
	</ol></li>
	<li>Verificare la presenza di fiamma durante la combustione come indicatore di una combustione pulita e calda che ridurrà al minimo le emissioni di metano e massimizzerà la formazione di carboni stabili.<ol><li>Utilizzando l'applicazione D-MRV, riprendi un video di 30 secondi della fiamma circa 1 ora dopo l'accensione del forno. Vai alla sezione Prova di qualità della bruciatura e fai clic sul pulsante Prova di bruciatura alla prima ora .</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Registra video , premere Registra per un minimo di 30 secondi e fare clic sul pulsante Invia video .</li>
	</ol></li>
	<li>Aggiungi il materiale più grande nelle fasi centrali della combustione in modo che abbia il tempo di carbonizzarsi completamente. Il forno si riempirà di biochar a velocità diverse, a seconda del tipo di materia prima, delle dimensioni e dell'umidità.</li>
	<li>Utilizzando l'applicazione D-MRV, fai un video di 30 secondi della fiamma alla fine della seconda ora di combustione. Fare clic sul pulsante Prova di masterizzazione alla seconda ora , quindi sul pulsante Registra video . Premere Registra per un minimo di 30 secondi e fare clic sul pulsante Invia video .</li>
	<li>Utilizzando l'applicazione D-MRV, fai un video di 30 secondi della fiamma alla fine della terza ora di combustione. Fare clic sul pulsante Prova di masterizzazione alla terza ora , quindi sul pulsante Registra video . Premere Registra per un minimo di 30 secondi e fare clic sul pulsante Invia video .</li>
	<li>Man mano che il forno si riempie di carboni ardenti, fare gli ultimi strati di materiale di medie dimensioni per consentire a eventuali pezzi più grandi di finire di carbonizzarsi.</li>
</ol>4. Finitura, tempra e misurazione del biochar
<ol><li>Terminare la combustione quando il biochar accumulato si trova entro 10-20 cm dal bordo superiore del forno, quando la materia prima è tutta utilizzata o quando la giornata di lavoro finisce.</li>
	<li>La carbonizzazione è completa quando non ci sono più fiamme. Attendere 10-15 minuti dopo aver aggiunto l'ultimo pezzo di materia prima affinché le fiamme si spengano. Ci saranno sempre alcuni pezzi più grandi che non si carbonizzano completamente, il che non è un problema.</li>
	<li>Prima di temprare, utilizzare un rastrello in acciaio per livellare i carboni ardenti nel forno.<ol><li>Posizionare un bastoncino di misurazione verticalmente nel forno, contro la parete del forno, in modo che un'estremità tocchi il carboncino di livello. Sull'applicazione D-MRV, scatta una foto dell'asta di misurazione che mostra la profondità del carbone nel forno navigando nella sezione Misurazione del biochar e fai clic sul pulsante Scatta una foto .</li>
		<li>Nel campo di immissione del testo per la domanda Qual è la lettura dalla parte superiore del biochar alla parte superiore del forno, inserire il valore sull'asta di misurazione.</li>
		<li>Ripetere questa misurazione e la registrazione di foto altre due volte in punti diversi all'interno del forno facendo clic sul pulsante Invia e aggiungi un'altra foto .</li>
	</ol></li>
	<li>Subito dopo aver segnalato le misurazioni della profondità di carbonizzazione, scattare una foto del cartellino identificativo del forno a scopo di verifica.</li>
	<li>Misurare la densità apparente del carbone.<ol><li>Quando il lotto di biochar è completo, ma prima della tempra, riempi un secchio di metallo con carboni ardenti caldi spalati dal forno. Pesare il secchio per ottenere la tara utilizzando una bilancia appesa. Scatta una foto per registrare il peso.</li>
		<li>Riempi il secchio di carboni ardenti e pesalo, scattando una foto per registrare il peso.</li>
		<li>Ripetere la procedura di campionamento (4.5.1-4.5.2) altre due volte, prelevando campioni da diverse parti del forno e registrando il valore con una foto.</li>
	</ol></li>
	<li>Spegnere con acqua.<ol><li>Iniziare a spruzzare acqua a bassa pressione nel forno fino a quando lo scudo termico non è abbastanza freddo da poter essere toccato. Rimuovere tutti i pannelli dello scudo termico e impilarli in modo che non siano d'intralcio.</li>
		<li>Mentre si spruzza l'acqua, rimuovere diversi pannelli del forno e rastrellare il carbone in uno strato sottile per raffreddarlo. Continuare a spruzzare e rastrellare fino a quando il salmerino non si è completamente raffreddato. Il biochar dovrebbe essere abbastanza freddo da poterci mettere una mano.</li>
	</ol></li>
	<li>Rimuovere e registrare i pezzi incombusti. Rimuovere eventuali pezzi parzialmente carbonizzati e disporli su uno dei pannelli del forno in un unico strato, con il misurino a fianco. Utilizzando l'applicazione D-MRV, scatta una foto dei pezzi carbonizzati in modo incompleto.</li>
</ol>

Sequestro del carbonio e miglioramento del suolo attraverso la produzione in loco di biochar

<ol>
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L'autore Kelpie Wilson è l'inventore e produttore del forno per biochar Ring of Fire. L'autore Wihan Bekker è comproprietario di African Data Technologies (Pty) Ltd., sviluppatore della metodologia CM002 Component e della piattaforma di reporting Ikhala D-MRV.

Diverse specie di biomassa produrranno biochar con diverse frazioni di carbonio e ceneri, indipendentemente dalla temperatura di produzione, a causa della composizione elementare della biomassa24. Poiché i database esistenti sulle caratteristiche del biochar per le diverse materie prime non sono completi, i progetti potrebbero dover inviare campioni per analisi di laboratorio per verificare il contenuto di carbonio organico del biochar. Per mantenere bassi i costi del progetto, si consiglia una semplice procedura di laboratorio che può essere eseguita a basso costo dagli studenti nei laboratori scolastici di livello25 della scuola superiore o del community college. Nel corso del tempo, man mano che vengono implementati più progetti sul campo, il database dei valori del contenuto di carbonio del biochar per diversi tipi di materie prime crescerà e diventerà più utilizzabile. 
Molte delle misurazioni D-MRV hanno lo scopo di verificare che le condizioni di produzione siano ottimali per la produzione di biochar con caratteristiche che corrispondono strettamente ai valori del database. Queste misurazioni chiave sono l'umidità della materia prima e la serie di video che documentano la qualità della combustione in fiamme, che determina la temperatura di produzione e la conseguente stabilità del carbonio nel biochar. 
Mentre misurare il volume di biochar prodotto nel forno è semplice, determinare la massa secca del biochar prodotto non è facile. Lavorare con il biochar è impegnativo perché la complessa densità delle particelle del materiale rende difficile determinare le misurazioni della densità apparente26. Una volta che il biochar è stato temprato, non è possibile ottenere un peso secco di un certo volume di biochar in campo. Tuttavia, la densità apparente secca del biochar può essere misurata sul campo riempiendo un secchio di metallo di volume noto con carboni ardenti e pesandolo. Questa procedura può darci una buona approssimazione della massa secca del biochar.
Uno svantaggio chiave di questa metodologia è la variabilità intrinseca delle operazioni sul campo, compresa la variabilità delle materie prime e il livello di abilità dell'operatore. L'operatore deve determinare la velocità di carico della materia prima e lavorare per mantenere una forte fiamma nel forno. Il mancato mantenimento della fiamma mediante sovraccarico influirà sulla temperatura di formazione della carbonizzazione e, quindi, sulla stabilità della carbonizzazione. Il modo migliore per affrontare questo problema è un efficace programma di formazione per gli operatori. La formazione dei lavoratori e i protocolli di sicurezza sono fondamentali per il successo della produzione di biochar in loco. Date le esigenze di manodopera, i programmi di formazione dovranno essere ben organizzati e resi ampiamente disponibili27.
Un altro limite della metodologia è la variabilità nell'implementazione delle misure D-MRV. L'umidità della materia prima può essere molto variabile all'interno di un determinato lotto, anche se tutta la materia prima è altrimenti uniforme. Il metodo di scattare tre video istantanei della fiamma durante il processo per verificare che vengano raggiunte le temperature corrette è limitato dalla natura dinamica della combustione. Tre video istantanei potrebbero non essere rappresentativi dell'intero processo. Un valido controllo incrociato per questa misurazione è semplicemente sapere quanto tempo è durato l'ustione e quanto biochar è stato prodotto, perché condizioni di temperatura non ottimali si tradurranno in volumi di produzione inferiori. Le misure sul campo D-MRV della densità apparente e del volume sono limitate nella loro precisione; Tuttavia, ciò viene compensato utilizzando margini di sicurezza per garantire che i valori finali siano prudenti e non sovrastimino l'assorbimento di carbonio. 
Anche la logistica operativa contribuisce alla variabilità dei parametri di produzione del biochar e al successo dei progetti. La logistica operativa deve considerare fattori quali le condizioni meteorologiche, il terreno, l'accesso, la sicurezza dei lavoratori, la formazione, gli strumenti e le attrezzature e la disponibilità di acqua. La maggior parte degli strumenti e delle forniture necessarie per produrre biochar sono attrezzature standard fornite ai vigili del fuoco e alle squadre forestali. Gli strumenti specifici necessari per l'implementazione del D-MRV con il forno per biochar Ring of Fire sono elencati nel file Table of Materials .
La produzione di biochar sul campo a partire da biomasse di scarto deve competere con l'alternativa della combustione all'aperto o dell'incenerimento, che ha il vantaggio di un costo molto basso. Il costo marginale della produzione di biochar rispetto alla combustione all'aperto ha principalmente a che fare con l'aumento del fabbisogno di manodopera, poiché il costo di capitale dei forni a fiamma semplice è basso27. Ad oggi, non ci sono abbastanza progetti su larga scala con una solida raccolta di dati per individuare l'effettivo costo marginale della produzione di biochar rispetto all'incenerimento. Tuttavia, un esempio può mostrare il potenziale dei finanziamenti per il carbonio per colmare il divario. 
Watershed Consulting a Missoula, MT, ha trattato il taglio diradato da 21 acri di foresta mista di conifere nel Montana occidentale nel 2021 utilizzando forni per biochar Ring of Fire28. Il costo totale del progetto è stato di $ 42.302,00 e la resa totale del biochar è stata di 112,5 metri cubi. Utilizzando le nostre ipotesi standard sulle caratteristiche del biochar prodotto nei forni a fiamma captante, stimiamo che il progetto abbia sequestrato 31,75 tonnellate di CO2 a 1.332,35 dollari per tonnellata. Il costo dell'accatastamento e dell'incenerimento del materiale sarebbe stato di $ 15.750,00, lasciando un costo marginale di $ 26.552,00 per produrre biochar invece dell'incenerimento, o $ 836,28 per tonnellata di biochar prodotto. Questo costo marginale potrebbe essere almeno parzialmente compensato da pagamenti per la rimozione del carbonio da 100 a 200 dollari per tonnellata di CO2 , convalidando l'importanza del processo D-MRV. Per completare il quadro economico del progetto, è importante che le autorità finanziatrici riconoscano i benefici ecosistemici derivanti dall'evitare danni al suolo causati dalle cicatrici da incendio, ridurre le emissioni di gas serra e l'inquinamento atmosferico da particolato, nonché restituire il carbone ai suoli forestali per la ritenzione dell'umidità, il ciclo dei nutrienti e la salute del suolo. 
I metodi dettagliati descritti in questo documento aiuteranno gli individui e i gruppi che lavorano in ecosistemi colpiti da specie aliene invasive, siccità e incendi a implementare progetti economicamente fattibili da biomassa a biochar che possono migliorare e ripristinare i suoli e gli ecosistemi nativi evitando le emissioni di gas serra e sequestrando il carbonio per la mitigazione del clima. Nonostante la variabilità e la mancanza di precisione nelle misurazioni e nei punti di verifica in questa metodologia pratica sul campo, concludiamo che è ancora un approccio valido per sequestrare il carbonio in situazioni di campo in cui altri approcci, come il trasporto di biomassa a un impianto di pirolisi industriale, non sono pratici.

In molte regioni del mondo, tra cui gli Stati Uniti occidentali, il cambiamento climatico, la siccità e le specie aliene invasive hanno creato una crisi di incendi che minaccia gli ecosistemi e le comunità. Poiché le foreste e i boschi bruciano in modo incontrollato, grandi quantità di particolato e gas serra vengono emesse nell'atmosfera, con conseguenze devastanti per la salute umana e il clima. Ad esempio, si stima che gli incendi boschivi in California nel 2020 abbiano rilasciato circa 127 milioni di megatoni di emissioni di gas serra, circa due volte l'importo delle riduzioni totali delle emissioni di gas serra della California dal 2003 al 20191. Sempre più spesso, gli scienziati e i gestori del territorio stanno studiando le azioni umane che possono aiutare a ripristinare queste foreste e boschi e i loro servizi ecosistemici. Il diradamento manuale e la rimozione della biomassa in eccesso è una delle azioni più importanti da intraprendere2. La rimozione della biomassa include il suo smaltimento e, se la biomassa si trova in luoghi remoti e di difficile accesso, ci sono poche opzioni oltre all'incenerimento in loco in cumuli di rifiuti non gestiti. I cumuli di combustione non gestiti svolgono il lavoro di rimozione dei combustibili dal paesaggio, ma danneggiano i suoli forestali poiché il calore concentrato sotto i cumuli incenerisce l'orizzonte organico del suolo, lasciando dietro di sé un suolo nudo che è vulnerabile all'erosione e alla colonizzazione da parte di specie invasive. Possono essere necessari decenni per rigenerare l'orizzonte organico del suolo in una cicatrice da bruciare3. I cumuli di combustione non gestiti sono anche una fonte di emissioni di particolato e gas serra. Il fumo della combustione dei mucchi di taglio limita anche la finestra di combustione nei bacini idrici con qualità dell'aria limitata, rendendo più difficile l'esecuzione del lavoro.
I ricercatori del Servizio Forestale dell'USDA hanno esaminato l'alternativa di produrre biochar da materiali tagliati e hanno identificato diverse tecniche promettenti, tra cui l'opzione di utilizzare piccoli forni mobili per biochar nella foresta4. La conversione in loco del taglio forestale in biochar presenta molti vantaggi ecologici rispetto all'attuale pratica di smaltimento mediante incenerimento in cumuli di combustione, tra cui la riduzione del riscaldamento del suolo e delle emissioni di particolato. Il biochar prodotto in loco può essere rimosso e utilizzato in agricoltura, oppure può essere lasciato sul posto, dove svolge diverse funzioni per ripristinare la salute delle foreste e migliorare l'adattamento ai cambiamenti climatici e alla siccità. Poiché fino al 50% del carbonio totale in molti suoli forestali è carbone proveniente da incendi storicie naturali 5, lasciare il biochar nel sito in cui viene prodotto può ripristinare il carbone del suolo forestale che spesso manca dai recenti orizzonti del suolo a causa della soppressione degli incendi, con impatti sconosciuti sui processi ecosistemici6. Il biochar lasciato in opera sui suoli forestali può imitare gli effetti del carbone prodotto dal fuoco naturale e produrre effetti simili sul contenuto di carbonio del suolo e sulle proprietà fisiche, chimiche e biologichedel suolo 7.
Negli ultimi anni, una rete internazionale di lavoratori forestali, proprietari di boschi, ricercatori e consulenti per il biochar ha sviluppato una serie di metodi di carbonizzazione per convertire il taglio forestale in biochar in loco come alternativa all'incenerimento dei cumuli di slash. Questi metodi si basano sul principio della carbonizzazione a fiamma, sviluppato e commercializzato per la prima volta in Giappone come "forno di carbonizzazione senza fumo" offerto dall'azienda Moki8. Questo forno ad anello in acciaio produce biochar ben carbonizzato con un'efficienza di conversione da biomassa a biochar dichiarata dal 13% al 20%, a seconda della materia prima utilizzata9.
Il processo di produzione di biochar o carbone vegetale è spesso indicato come pirolisi, la separazione dei componenti della biomassa mediante calore in assenza di ossigeno. Questo è solitamente concepito come pirolisi a storta, in cui la biomassa viene fisicamente isolata dall'aria in un recipiente riscaldato esternamente. Tuttavia, la pirolisi può avvenire anche in presenza di aria limitata, come nella gassificazione e nella carbonizzazione della fiamma, perché i combustibili solidi come il legno bruciano in più fasi. Quando il calore viene applicato alla biomassa, la prima fase della combustione è la disidratazione, poiché l'acqua viene evaporata dal materiale. Segue la devolatilizzazione e la formazione simultanea di char, nota anche come pirolisi. Il gas volatile contenente idrogeno e ossigeno viene rilasciato e bruciato in una fiamma, aggiungendo continuamente calore al processo. Quando il gas viene rilasciato, il carbonio rimanente viene convertito in carbonio aromatico, o char. La fase finale della combustione è l'ossidazione del carbone a ceneri minerali10.
Poiché si tratta di fasi discrete che si verificano in un processo di combustione aperto, abbiamo l'opportunità di interrompere il processo dopo la formazione di carbonizzazione rimuovendo aria o calore. Ciò si ottiene durante il processo di produzione del biochar aggiungendo continuamente nuovo materiale al mucchio di combustione in modo che il carbone caldo venga sepolto da nuovo materiale che interrompe il flusso di ossigeno. Il carbone caldo si accumula sul fondo della pila e viene impedito di bruciare in cenere finché è presente la fiamma, perché la fiamma consuma la maggior parte dell'ossigeno disponibile. Quando tutto il combustibile è stato aggiunto alla pila, la fiamma inizia a spegnersi. A quel punto, il carbone caldo può essere conservato rimuovendo ossigeno e calore, di solito spruzzando i carboni con acqua e rastrellandoli sottili per raffreddarli11.
Il principio di base del funzionamento è quello della combustione in controcorrente. L'aria comburente in controcorrente mantiene bassa la fiamma e impedisce l'emissione di braci o scintille. La fiamma brucia anche la maggior parte del fumo, riducendo le emissioni. In sintesi, i seguenti principi spiegano il funzionamento della combustione in controcorrente in un forno a fiamma a cappuccio: (1) Il gas scorre verso l'alto mentre l'aria comburente scorre verso il basso, (2) Il flusso in controcorrente è stabilito quando il combustibile che brucia attira l'aria verso il basso, (3) Le fiamme rimangono basse e vicine al combustibile, riducendo al minimo la fuoriuscita di brace, (4) Il fumo brucia nella zona calda, (5) Poiché tutta l'aria comburente proviene dall'alto, viene consumato dalle fiamme (6) Pochissima aria è in grado di raggiungere i carboni incombusti che cadono sul fondo del forno, (7) I carboni vengono conservati fino alla fine del processo quando vengono spenti o spenti.
Oltre ai suoi benefici per il suolo, il biochar è anche un metodo leader di rimozione del carbonio per la mitigazione dei cambiamenti climatici. Fino alla metà del carbonio presente nella biomassa legnosa può essere convertito in carbonio stabile e aromatico sotto forma di biochar12. Tuttavia, non tutte le tecnologie di pirolisi producono la stessa quantità di carbonio recalcitrante che rimane stabile nel suolo per 100 anni o più (la metrica chiave per determinare il valore di rimozione del carbonio). La stabilità del biochar è strettamente correlata alla temperatura di produzione. La temperatura della fiamma adiabatica della legna che brucia è stimata essere vicina a quella del propano, 1.977 °C13. La produzione di biochar in un forno a fiamma è strettamente accoppiata con la fiamma, senza perdite di trasferimento di calore per conduzione attraverso una parete metallica, come nella pirolisi a storta. Pertanto, ci aspetteremmo che la temperatura di produzione sia elevata finché viene mantenuta una fiamma durante il processo. Un'indagine sui carboni utilizzando la spettroscopia Raman14 ha riportato che un campione di biochar proveniente da un forno a fiamma (fornito dall'autore principale Kelpie Wilson) era tra i tre campioni con la più alta temperatura apparente di formazione del carbone, nell'intervallo di 900 °C.
Le termocoppie sono necessarie per accedere all'interno della combustione e misurare con precisione la temperatura di produzione del biochar in un forno a fiamma o in una pila di combustione, e queste sono costose e non disponibili per i produttori a bassa tecnologia. Pertanto, abbiamo utilizzato un metodo descritto dai ricercatori che lavorano nell'Amazzonia brasiliana che utilizza pastelli termici (utilizzati dai saldatori per controllare la temperatura delle parti metalliche) che fondono a una temperatura calibrata15. I mattoni vengono contrassegnati con pastelli, avvolti in un foglio di alluminio e posizionati in vari punti del forno durante la produzione. Abbiamo utilizzato questo metodo più volte e abbiamo stabilito che le temperature del forno superavano i 650° C, poiché i segni di pastello erano completamente sciolti. Questo sarà un metodo utile per confermare le temperature di produzione dove necessario; Tuttavia, il principale punto di verifica sarà documentare la presenza di fiamme in tutto il percorso.
Non ci sono molti dati pubblicati sulle caratteristiche del biochar prodotto con metodi di carbonizzazione a fiamma a bassa tecnologia. Tuttavia, i campioni di biochar ottenuti con metodi di carbonizzazione a fiamma in diversi tipi di forni sono stati analizzati da Cornellissen et al. e sono risultati conformi agli standard dell'European Biochar Certificate (EBC) per il biochar, tra cui il basso contenuto di IPA e l'elevata stabilità del biochar. Inoltre, il biochar prodotto da materie prime legnose ed erbacee aveva un contenuto medio di carbonio del 76%11. La Rocky Mountain Research Station16 del Servizio Forestale degli Stati Uniti ha analizzato cinque campioni di biochar provenienti da forni a fiamma e pile di bruciatura realizzati in una giornata sul campo in California nel 2022. Il contenuto medio di carbonio dei campioni era dell'85%. Alla luce di questi risultati, possiamo concludere che è probabile che il biochar ottenuto da residui legnosi nei forni a fiamma soddisfi i requisiti di base per la rimozione verificata del carbonio: alto contenuto di carbonio ed elevata stabilità del biochar.
Due protocolli di rimozione del carbonio per la produzione di biochar a bassa tecnologia e basati sul luogo sono stati ora rilasciati da Verra17 e dal protocollo Global Artisan C-Sink18 dell'European Biochar Consortium. Questi protocolli di nuova concezione sono promettenti; Tuttavia, hanno alcune limitazioni se applicate a foreste, boschi e altri paesaggi minacciati da siccità e incendi. Di conseguenza, questo documento descriverà una nuova metodologia, la metodologia CM002 V1.0, di AD Tech19, che è in fase di sviluppo specificamente per la carbonizzazione a fiamma di detriti legnosi come parte della gestione della vegetazione e delle attività di riduzione del carico di combustibile. L'analisi del ciclo di vita conferma che il sequestro del carbonio del biochar mediante la produzione in loco di biochar da biomassa legnosa in forni a fiamma produce un beneficio netto di rimozione del carbonio20. L'implementazione efficace dei protocolli di rimozione del carbonio può aiutare a sostenere finanziariamente il lavoro vitale di riduzione dei combustibili che deve essere svolto per proteggere le comunità e gli ecosistemi dagli incendi e dal degrado degli ecosistemi. Al fine di accedere ai pagamenti per la rimozione del carbonio, le misurazioni sul campo e i metodi di monitoraggio, rendicontazione e verifica digitale (D-MRV) sono incorporati come pratiche di routine nella metodologia di produzione del biochar qui descritta. I dettagli della piattaforma sono discussi nelle Informazioni supplementari (File supplementare 1).
Mentre diversi progetti open-source di forni a cappuccio di fiamma vengono prodotti da privati per uso proprio21, per quanto ne sappiamo, in questo momento, c'è solo un forno a cappuccio di fiamma con una capacità superiore a un metro cubo che viene prodotto in serie per la vendita in Nord America, il forno Ring of Fire22, Un forno a fiamma leggero e portatile, progettato per una facile mobilità con squadre manuali. Il forno è costituito da un anello interno costituito da sei lamiere di acciaio dolce fissate insieme. Un anello esterno composto da bulloni in acciaio di calibro più leggero sulle staffe che tengono insieme l'anello interno. L'anello esterno funge da scudo termico che trattiene il calore per una migliore efficienza. La parte superiore del forno è aperta all'aria ed è qui che si forma il tappo della fiamma. L'aria che scorre attraverso l'intercapedine anulare tra il corpo principale del forno e lo scudo termico fornisce aria comburente preriscaldata al forno, aumentando ulteriormente l'efficienza della combustione (Figura 1)
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65543/65543fig01.jpg"> Figura 1: Schema che mostra il flusso d'aria, le caratteristiche della fiamma e l'accumulo di carbone nel forno ad anello di fuoco. L'aria comburente in controcorrente attira il fumo nella zona calda, dove brucia. L'aria che scorre attraverso l'intercapedine anulare tra il corpo principale del forno e lo scudo termico fornisce aria comburente preriscaldata al forno, aumentando ulteriormente l'efficienza della combustione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65543/65543fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Il diametro del forno è di 2,35 m, formando un cilindro alto un metro per un volume totale di 4,3m3. In pratica, il forno non viene mai riempito completamente fino all'orlo, quindi un tipico lotto di produzione riempirà il forno da 1/2 a 3/4 per un volume di biochar compreso tra 2 e 3 metri cubi.
Poiché il forno Ring of Fire è un progetto standardizzato, viene adottato come la prima tecnologia certificata per l'uso nella metodologia dei componenti CM002 che fornisce procedure standardizzate per la quantificazione dei benefici dei gas serra (GHG). Le fasi di misurazione e raccolta dati che soddisfano i requisiti del CM002 sono incorporate nel metodo. La segnalazione viene effettuata tramite un'applicazione per smartphone rispondendo a brevi questionari durante tutto il processo e caricando foto e video clip sull'app mobile.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Digital hanging scale</td>
			<td>AvaWeigh</td>
			<td>HSD40</td>
			<td>44 pound scale for weighing produce</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ikhala smart phone app</td>
			<td>AD Tech</td>
			<td>N/A</td>
			<td>download from Android or Apple app store</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal ruler</td>
			<td>Azbvek</td>
			<td>ZG0044-New</td>
			<td>Stainless Steel 100 cm Ruler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ring of Fire Kiln</td>
			<td>Wilson Biochar</td>
			<td>ROF 1.2</td>
			<td>Panel style flame cap kiln with heatshield</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smart phone</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>must use either I-OS or Android operating system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel utility pail - 7 liter</td>
			<td>Behrens</td>
			<td>120GS</td>
			<td>galvanized steel utility bucket</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wood moisture meter</td>
			<td>General Tools</td>
			<td>MMD4E</td>
			<td>Digital moisture meter, pin type with LCD display</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

producing, characterizing and quantifying biochar in the woods using portable flame cap kilns

Una delle maggiori sfide nell'utilizzo della biomassa forestale non commerciale è la sua natura ampiamente distribuita. La soluzione migliore al problema della biomassa, per evitare costosi costi di lavorazione (cippatura) e di trasporto ad alta intensità di carbonio, è quella di lavorarla in loco. Tuttavia, i cumuli convenzionali hanno un impatto distruttivo sul suolo forestale e non forniscono alcun beneficio se non la riduzione del combustibile. La conversione in loco del taglio forestale in biochar presenta molti vantaggi ecologici rispetto all'attuale pratica di smaltimento del taglio mediante incenerimento in cumuli di combustione, tra cui la riduzione del riscaldamento del suolo e delle emissioni di particolato, insieme a molteplici vantaggi del biochar per la salute del suolo forestale e la capacità di ritenzione idrica quando viene lasciato sul posto. La produzione di biochar in loco nei boschi è un modo per restituire ai suoli forestali una componente di carbonio pirogeno che mancava a causa della recente storia della soppressione degli incendi. Il biochar è anche un metodo leader di rimozione e sequestro del carbonio per la mitigazione dei cambiamenti climatici. In questo studio, documentiamo un metodo per la produzione di biochar utilizzando un forno portatile per biochar. Questo metodo a basso costo utilizza squadre manuali dotate di acqua per temprare i forni prima che il biochar bruci in cenere. Semplici tecniche per quantificare e caratterizzare il biochar prodotto sono incorporate nel metodo allo scopo di misurare l'impatto e qualificarsi per i certificati di rimozione del carbonio per aiutare a pagare il costo del lavoro. Descriviamo la metodologia CM002 Component che fornisce procedure standardizzate per la quantificazione dei benefici dei gas serra durante tre fasi del processo: approvvigionamento di biomassa di scarto, produzione di biochar e applicazione di biochar nel suolo. La metodologia CM002 si basa sulle migliori pratiche internazionali, tra cui la più recente metodologia VCS VM0044 Standards e EBC C-Sink Artisan Standards. Metodi di quantificazione affidabili che utilizzano fattori di sicurezza appropriati sono il primo passo essenziale verso l'ammissibilità al finanziamento della rimozione del carbonio.

In many world regions, including the western US, climate change, drought, and alien invasive species have created a wildfire crisis that threatens ecosystems and communities. As forests and woodlands burn uncontrollably, large amounts of particulates and greenhouse gasses are emitted into the atmosphere, with devastating consequences for human health and the climate. For instance, wildfires in California in 2020 are estimated to have released around 127 million megatons of greenhouse gas emissions, approximately two times the amount of California&#39;s total GHG emission reductions from 2003 to 20191. Increasingly, scientists and land managers are investigating human actions that can help restore these forests and woodlands and their ecosystem services. The manual thinning and removal of excess biomass is one of the most important actions that must be taken2. Removal of biomass includes its disposal, and where the biomass is situated in remote and difficult-to-access locations, there are few options other than incineration onsite in unmanaged slash piles. Unmanaged burn piles do the job of removing fuels from the landscape, but they damage forest soils as the concentrated heat under the piles incinerates the soil&#39;s organic horizon, leaving behind bare soil that is vulnerable to erosion and colonization by invasive species. It can take decades to regenerate the organic soil horizon in a burn pile scar3. Unmanaged burn piles are also a source of particulate and greenhouse gas emissions. Smoke from slash pile burning also restricts the burning window in air-quality-limited watersheds, making it more difficult to accomplish the work.
Researchers for the USDA Forest Service have examined the alternative of producing biochar from slash materials, and have identified several promising techniques, including the option of using small, mobile biochar kilns in the forest4. Converting forest slash to biochar onsite has many ecological advantages over the current practice of slash disposal by incineration in burn piles, including reduced soil heating and particulate emissions. Biochar produced onsite can be removed and utilized in agriculture, or it can be left in place where it serves several functions in restoring forest health and improving adaptation to climate change and drought. Because up to 50% of the total carbon in many forest soils is charcoal from historic, natural fires5, leaving biochar on the site where it is made can restore forest soil charcoal that is often missing from recent soil horizons due to fire suppression, with unknown impacts on ecosystem processes6. Biochar left in place on forest soils can mimic the effects of charcoal produced by natural fire and produce similar effects on soil carbon content and soil physical, chemical and biological properties7.
In recent years, an international network of forestry workers, woodland owners, researchers, and biochar consultants has developed a suite of carbonization methods for converting forest slash into biochar onsite as an alternative to slash pile incineration. These methods are based on the principle of flame carbonization, first developed and commercialized in Japan as the &#34;smokeless carbonizing kiln&#34; offered by the Moki company8. This steel ring kiln makes well-carbonized biochar with reported biomass-to-biochar conversion efficiency of 13% to 20%, depending on the feedstock used9.
The process of producing biochar or charcoal is often referred to as pyrolysis, the separation of biomass components by heat in the absence of oxygen. This is usually conceived of as retort pyrolysis, where biomass is physically isolated from air in an externally heated vessel. However, pyrolysis can also take place in the presence of limited air, as in gasification and flame carbonization, because solid fuels like wood burn in stages. When heat is applied to biomass, the first stage of combustion is dehydration, as water is evaporated from the material. This is followed by devolatilization and simultaneous char formation, also known as pyrolysis. Volatile gas containing hydrogen and oxygen is released and burned in a flame, continually adding heat to the process. As the gas is released, the remaining carbon is converted to aromatic carbon, or char. The final stage of combustion is the oxidation of the char to mineral ash10.
Because these are discrete phases that occur in an open combustion process, we have the opportunity to stop the process after char formation by removing air or heat. This is accomplished during the biochar production process by continually adding new material to the burn pile so that the hot char is buried by new material that cuts off the flow of oxygen. Hot charcoal accumulates in the bottom of the pile and is prevented from burning to ash as long as flame is present, because the flame consumes most of the available oxygen. When all of the fuel has been added to the pile, the flame begins to die down. At that point, the hot charcoal can be preserved by removing oxygen and heat, usually by spraying the coals with water and raking them thin to cool11.
The basic principle of operation is that of counter-flow combustion. Counter-flow combustion air keeps the flame low and prevents the emission of embers or sparks. The flame also burns most of the smoke, reducing emissions. In summary, the following principles explain the operation of counter-flow combustion in a flame cap kiln: (1) Gas flows upward while combustion air flows downward, (2) Counter-current flow is established as burning fuel draws air downward, (3) Flames stay low and close to fuel, minimizing&#160;ember escape, (4) Smoke burns in the hot zone, (5) Because all the combustion air comes from above, it is consumed by the flames (6) Very little air is able to reach the unburned coals that fall to the bottom of the kiln, (7) The coals are preserved until the end of the process when they are quenched or snuffed.
In addition to its benefits to soil, biochar is also a leading method of carbon removal for climate change mitigation. Up to half the carbon in woody biomass can be converted to stable, aromatic carbon in the form of biochar12. However, not all pyrolysis technologies produce the same amount of recalcitrant carbon that remains stable in soils for 100 years or more (the key metric for determining carbon removal value). Biochar stability is closely correlated with the temperature of production. The adiabatic flame temperature of burning wood is estimated to be close to that of propane, 1,977 &#176;C13. Biochar production in a flame cap kiln is closely coupled with the flame, with no heat transfer losses by conduction through a metal wall, as in retort pyrolysis. Therefore, we would expect that the temperature of production would be high as long as a flame is maintained during the process. A survey of chars using Raman spectroscopy14 reported that a biochar sample from a flame cap kiln (provided by lead author Kelpie Wilson) was among the three samples with the highest apparent temperature of char formation, in the range of 900 &#176;C.
Thermocouples are required to access the interior of the burn and accurately measure the production temperature of biochar in a flame cap kiln or burn pile, and these are expensive and not available to low-tech producers. Therefore, we have used a method described by researchers working in the Brazilian Amazon that uses heat crayons&#160;(used by welders to check the temperature of metal parts) that melt at a calibrated temperature15. Bricks are marked with crayons, wrapped in aluminum foil, and placed in various places in the kiln during production. We used this method several times and determined that the kiln temperatures exceeded 650&#176; C, as the crayon marks were completely melted. This will be a useful method to confirm production temperatures where needed; however, the main verification point will be documenting the presence of flame throughout.
There is not much published data on the characteristics of biochar made by low-tech flame carbonizing methods. However, biochar samples made by flame carbonizing methods in several kiln types were analyzed by Cornellissen et al. and found to meet European Biochar Certificate (EBC) standards for biochar, including low PAH content and high biochar stability. Furthermore, the biochar produced from both woody and herbaceous feedstocks had an average carbon content of 76 percent11. The US Forest Service Rocky Mountain Research Station16&#160;analyzed five biochar samples from flame cap kilns and burn piles made at a field day in California in 2022. The average carbon content of the samples was 85 percent. Given these results, we can conclude that it is likely that biochar made from woody residues in flame cap kilns will meet the basic requirements for verified carbon removal: high carbon content and high biochar stability.
Two carbon removal protocols for low-tech, place-based biochar production have now been released by Verra17 and the European Biochar Consortium Global Artisan C-Sink protocol18. These newly developed protocols are promising; however, they have some limitations when applied to forests, woodland, and other landscapes under threat from drought and wildfire. Accordingly, this paper will describe a new methodology, the Methodology CM002 V1.0, from AD Tech19, that is being developed specifically for flame carbonization of woody debris as part of vegetation management and fuel load reduction activities. Life cycle analysis confirms that biochar carbon sequestration using onsite biochar production from woody biomass in flame cap kilns produces a net carbon removal benefit20. Successful implementation of carbon removal protocols can help support financially the vital fuels reduction work that needs to take place to protect communities and ecosystems from wildfires and ecosystem degradation. In order to access carbon removal payments, field measurements and digital monitoring, reporting and verification (D-MRV) methods are incorporated as routine practices into the biochar production methodology described here. Details of the platform are discussed in the Supplemental Information (Supplementary File 1).
While several open-source designs of flame cap kilns are being manufactured by individuals for their own use21, to our knowledge, at this time, there is only one flame cap kiln with a capacity of greater than one cubic meter that is being mass produced for sale in North America, the Ring of Fire Kiln22, a lightweight, portable flame cap kiln that is designed for easy mobility using hand crews. The kiln consists of an inner ring comprising six sheets of mild steel secured together. An outer ring composed of lighter gauge steel bolts onto the brackets that hold the inner ring together. The outer ring serves as a heat shield that holds in heat for better efficiency. The top of the kiln is open to the air, and this is where the flame cap forms. Air flowing up through the annular gap between the main kiln body and the heat shield provides pre-heated combustion air to the kiln, further increasing combustion efficiency (Figure 1)
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65543/65543fig01.jpg" /> 
Figure 1: Schematic showing air flow, flame characteristics, and char accumulation in the Ring of Fire Kiln. Counter-flow combustion air pulls the smoke into the hot zone, where it burns up. Air flowing up through the annular gap between the main kiln body and the heat shield provides pre-heated combustion air to the kiln, further increasing combustion efficiency. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65543/65543fig01large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
The kiln diameter is 2.35 m, forming a cylinder that is one meter tall for a total volume of 4.3 m3. In practice, the kiln is never filled completely to the top, so a typical production batch will fill the kiln from between &#189; to &#190; full for a volume of biochar that is between 2 and 3 cubic meters.
Because the Ring of Fire Kiln is a standardized design, it is being adopted as the first certified technology for use in the CM002 Component Methodology that provides standardized procedures for the quantification of greenhouse gas (GHG) benefits. Measurement and data collection steps meeting the requirements of the CM002 are incorporated into the method. Reporting is done through a smartphone application by answering short questionnaires throughout the process and uploading photos and video clips to the mobile app.

Autore in primo piano: Produzione in loco di biochar per l'incenerimento di detriti legnosi nella silvicoltura 

Produzione, caratterizzazione e quantificazione del biochar nei boschi mediante forni portatili a fiamma

Un lotto di biochar ben organizzato e implementato utilizzando il forno Ring of Fire produrrà 2-3 m3 di biochar in 4-5 ore di combustione. L'utilizzo della metodologia dei componenti CM002 e la registrazione dei parametri di combustione nell'applicazione D-MRV hanno lo scopo di consentire a un verificatore certificato di confermare il volume di produzione di biochar in lotti e la qualità del biochar. Maggiori informazioni sulla metodologia sono fornite nelle informazioni supplementari (file supplementare 1).
I punti di verifica del processo per un tipico lotto di biochar prodotto nel forno Ring of Fire sono elencati qui (Figura 2). La tabella 1 riporta i valori tipici misurati sul campo o determinati mediante verifica.
1. Segnalare il tipo di materia prima. 2. Dimensione della materia prima: immagine del mucchio di materie prime con un righello in posizione. 3. Umidità della materia prima: un'immagine che mostra la lettura del misuratore di umidità dal pezzo più grande di ciascuna specie di materia prima. 4. Accensione: un video di 30 secondi che mostra l'inizio della combustione del forno e l'ora di registrazione dell'avvio. Il video mostra che si è sviluppato un forte tappo di fiamma. 5. Verifica della temperatura di produzione in base alla presenza di fiamma: tre video di 30 secondi mostrano una forte presenza di fiamme durante la combustione. 6. Volume di biochar: tre immagini del bastone di misurazione nel forno per mostrare l'altezza del carbone livellato nel forno in tre posizioni. Per i calcoli, le distanze misurate dalla parte superiore del forno al carbone vengono calcolate in media in base a un valore. 7. Densità apparente: un'immagine della bilancia che mostra il peso a vuoto del secchio. Tre immagini della bilancia che mostrano il peso del salmerino e del secchio. Salmerino prelevato da 3 punti della fornace. Le tre misurazioni del peso vengono calcolate in media su un valore per i calcoli
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65543/65543fig02.jpg"> Figura 2: Infografica che mostra i punti di verifica del processo. I punti di verifica del processo per un tipico lotto di biochar prodotto nel forno Ring of Fire. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65543/65543fig02large.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 colspan="4"></td>
			<td>Punto dati #1</td>
			<td>Punto dati #2</td>
			<td>Punto dati #3</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Specie di materie prime</td>
			<td>pino 50%</td>
			<td>abete 50%</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td colspan="4">Lettura del misuratore di umidità</td>
			<td>19%</td>
			<td>23%</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td colspan="4">Volume del cilindro vuoto del forno</td>
			<td colspan="3">4,3 milioni3</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Altezza del cilindro del forno</td>
			<td colspan="3">1 m</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Altezza del livello di carbonizzazione nel forno</td>
			<td>60 cm</td>
			<td>61 cm</td>
			<td>59 cm</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Peso a vuoto del secchio da 7 litri</td>
			<td colspan="3">0,6 kg</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Peso della benna con carbonizzazione</td>
			<td>1,8 kg</td>
			<td>1,9 kg</td>
			<td>2,0 kg</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Valore del database del contenuto di carbonio char</td>
			<td colspan="3">86.8%</td>
		</tr><tr><td colspan="4">Fattore di stabilità del carbonio</td>
			<td colspan="3">0.74</td>
		</tr></tbody></table>Tabella 1: Valori rappresentativi utilizzati per verificare i risultati di produzione e i parametri di lavorazione per un lotto tipico di biochar prodotto in un forno per biochar Ring of Fire.
Sulla base di questi punti di controllo, il verificatore determina che il biochar è stato prodotto con materie prime appropriate e a una temperatura superiore a 600 °C per soddisfare i requisiti della metodologia CM002 Component per la stabilità a lungo termine. Ciò consente di applicare al lotto di biochar il fattore di stabilità del carbonio di 0,74 per 100 anni di permanenza. Per determinare il volume del lotto di biochar, il verificatore utilizza il volume del forno vuoto come verificato dalla targhetta identificativa del forno (4,3 m3) e l'altezza del livello di carbonizzazione nel forno (1 m - 0,4 m = 0,6 m). Poiché il forno è pieno al 60%, il volume di carbone è 0,6 x 4,3 m3 = 2,6 m3. Il verificatore calcola quindi la densità apparente del biochar in base alle misurazioni effettuate con la benna. Sottraendo il peso della benna di 0,6 kg da ciascuna misurazione, si ottengono valori di 1,2 kg, 1,3 kg e 1,4 kg che sono in media di 1,3 kg/7 L. Ciò equivale a 185,7 kg/m3. Pertanto, il peso secco del biochar prodotto è (185,7 kg/m3) x (2,6 m3) = 483 kg.
Il verificatore può prendere il contenuto di carbonio del biochar da un database o, in questo caso, da un semplice test di laboratorio che ha confermato un contenuto di carbonio dell'86,8% da un lotto di legni teneri misti prodotti in un forno Ring of Fire nella contea di Sonoma, in California, nel 2021. Il test è stato eseguito dai Laboratori di Controllo di Watsonville, CA23. Viene applicato il fattore di stabilità del carbonio di 0,74. Pertanto, il contenuto di carbonio organico stabile sulla base del peso secco per il biochar deriva dalla massa del biochar, dal suo contenuto di carbonio organico e dal fattore di stabilità a 100 anni per un valore finale di (483) x (0,868) x (0,74) = 310,2 kg di carbonio stabile. Per arrivare al valore finale dell'assorbimento del carbonio, si sottrae la perdita del progetto e si applicano i margini di sicurezza appropriati insieme al fattore di conversione dal carbonio solido all'anidride carbonica, come descritto nel file supplementare 1. Il valore certificato di rimozione del biochar dipende dalla verifica finale che il biochar sia stato applicato al suolo o al compost e non sia bruciato o altrimenti ossidato.
Fascicolo supplementare 1: informazioni dettagliate sulla metodologia e sui calcoli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65543/Supplementary%20File%201.docx" target="_blank">Fare clic qui per scaricare il file.</a>

Watch this Scientific Journal Video about On-Site Biochar Production for Woody Debris Incineration in Forestry at JoVE.com

I nuovi metodi per lo smaltimento dei cumuli forestali producono carbonio pirogeno per ripristinare la salute del suolo forestale e per la rimozione e il sequestro del carbonio. Qui presentiamo un metodo di produzione di biochar che integra una nuova metodologia di contabilizzazione della rimozione del carbonio e un'applicazione digitale.

One of the biggest challenges in utilizing non-commercial forest biomass is its widely distributed nature. The best solution to the biomass problem, to ...

Stiamo cercando soluzioni al problema dell'incenerimento dei detriti legnosi nella silvicoltura. Speriamo di sviluppare metodi per la produzione di biochar in loco utilizzando tecnologie semplici che siano convenienti e quantificabili per determinare il valore del sequestro del carbonio. Sono in fase di sviluppo nuove tecnologie per produrre biochar in luoghi in cui si accumula biomassa per evitare elevati costi di trasporto.Queste tecnologie includono bruciatori meccanizzati a cortina d'aria e semplici contenitori alimentati con lavoro manuale o a macchina. Queste tecniche funzionano secondo il principio della carbonizzazione della fiamma. Per pagare il costo della produzione di biochar, possiamo richiedere crediti di rimozione del carbonio, ma quantificare la quantità di biochar prodotto in condizioni di campo è difficile.Abbiamo bisogno di protocolli e metodi di contabilizzazione del carbonio appropriati per il monitoraggio, la rendicontazione e la verifica. I metodi per quantificare la produzione di biochar sul campo utilizzando tecniche semplici non sono stati ben sviluppati. Questo protocollo fornisce i primi passi verso tecniche di misurazione robuste e ripetibili.Il nostro protocollo di contabilizzazione del carbonio per la verifica sul campo della produzione di biochar fornisce informazioni dettagliate che vengono verificate con prove visive ottenute durante tutto il processo di produzione. Altri protocolli esistenti hanno meno controlli e si basano maggiormente su stime e fattori di sicurezza. Il nostro protocollo massimizza i benefici per coloro che stanno svolgendo il lavoro.

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Research

JoVE Journal

Environment

Producing, Characterizing and Quantifying Biochar in the Woods Using Portable Flame Cap Kilns

1.3K Views.  US Biochar Initiative. Stiamo cercando soluzioni al problema dell'incenerimento dei detriti legnosi nella silvicoltura. Speriamo di sviluppare metodi per la produzione di biochar in loco utilizzando tecnologie semplici che siano convenienti e quantificabili per determinare il valore del sequestro del carbonio. Sono in fase di sviluppo nuove tecnologie per produrre biochar in luoghi in cui si accumula biomassa per evitare elevati costi di trasporto.Queste tecnologie includono bruciatori meccanizzati a cortina...

Video: Autore in primo piano: Produzione in loco di biochar per l'incenerimento di detriti legnosi nella silvicoltura 

One of the biggest challenges in utilizing non-commercial forest biomass is its widely distributed nature. The best solution to the biomass problem, to avoid expensive and carbon-intensive processing (chipping) and transportation costs, is to process it onsite. However, conventional burn piles have destructive impacts on forest soil and provide no benefits other than fuel reduction. Converting forest slash to biochar onsite has many ecological advantages over the current practice of slash disposal by incineration in burn piles, including reduced soil heating and particulate emissions, along with multiple benefits of the biochar to forest soil health and water holding capacity when left in place. Making biochar onsite in the woods is a way to return a pyrogenic carbon component to forest soils that has been missing due to the recent history of fire suppression. Biochar is also a leading method of carbon removal and sequestration for climate change mitigation. In this study, we document a method for making biochar using a portable biochar kiln. This low-cost method utilizes hand crews equipped with water for quenching kilns before the biochar burns to ash. Simple techniques for quantifying and characterizing the biochar produced are incorporated into the method for the purpose of measuring impact and qualifying for carbon removal certificates to help pay for the cost of the work. We describe the CM002 Component Methodology that provides standardized procedures for the quantification of GHG benefits during three stages of the process: waste biomass sourcing, biochar production, and biochar soil application. The CM002 Methodology is based on international best practices, including the most recent VCS methodology VM0044 Standards and EBC C-Sink Artisan Standards. Reliable quantification methods utilizing appropriate safety factors are the first essential step toward eligibility for carbon removal finance.

New methods for disposing of forestry slash piles in place produce pyrogenic carbon for restoring forest soil health and for carbon removal and sequestration. Here, we present a biochar production method integrating a new carbon removal accounting methodology and a digital application.