Ringraziamo il numeroso personale dell'Università, della National Forest e del Bureau of Land Management che hanno contribuito a condurre le dimostrazioni e a raccogliere dati. Il lavoro sul campo per questo metodo è stato supportato dagli uffici dell'U.S.D.A. Forest Service Rocky Mountain Research Station, Washington D.C., e dalla regione del Pacifico nord-occidentale. I risultati e le conclusioni di questa pubblicazione sono quelli degli autori e non devono essere interpretati in modo da rappresentare alcuna determinazione o politica ufficiale dell'USDA o del governo degli Stati Uniti.

NOTA: Ulteriori dettagli sul funzionamento del BACB sono disponibili nel manuale dell'operatore fornito con l'apparecchiatura.
1. Trasporto al sito
<ol><li>Utilizzando un gancio di traino commerciale di Classe 5 (dimensioni della palla 2-5/16 pollici o 58,75 cm), agganciare il BACB su un camioncino da 1 tonnellata o più grande, regolando l'altezza del gancio di traino per garantire che le guide del telaio siano a livello per il trasporto. Prima del traino, controllare il controller del freno, il sistema di sgancio, i freni, le ruote e l'illuminazione del rimorchio.</li>
	<li>Assicurarsi che i perni di sicurezza da viaggio di BACB siano fissati correttamente e che il focolare sia abbassato sui perni da viaggio.</li>
	<li>Una volta nella posizione desiderata, posizionare l'unità mentre è ancora attaccata al veicolo trainante; È troppo pesante per essere spostato a mano. Bloccare le ruote e abbassare il cavalletto. Scollegarlo dal veicolo trainante. Il telaio (telaio verde) deve essere livellato dalla parte anteriore a quella posteriore; Alzare o abbassare il cavalletto per raggiungere questo obiettivo.<ol><li>Se il BACB sarà posizionato in un luogo per più di un giorno, scavare una trincea poco profonda per accumulare cenere. Mantenere la trincea larga quanto il nastro trasportatore. Senza questa trincea, il BACB dovrà essere spostato e riposizionato nella stessa posizione per continuare a bruciare il giorno successivo.</li>
	</ol></li>
	<li>Sollevare leggermente il focolare per rimuovere i perni di viaggio dalla parte anteriore e posteriore del focolare, liberare il personale, quindi abbassare i lati a terra. Il contatto con il suolo solleverà il telaio, ma le gomme dovrebbero rimanere ben salde a terra. Se l'intera lunghezza delle pareti laterali del focolare non è a contatto con il terreno, prendere in considerazione la possibilità di spostare l'unità in una posizione più piana o utilizzare pale o l'escavatore per livellare il sito.</li>
	<li>Verificare che il motore idraulico che aziona il pannello scuotitore tra il focolare e il motore chiuso non sia a contatto con il telaio verde.</li>
	<li>Avviare il motore e dargli il tempo sufficiente per riscaldarsi prima di inizializzare l'impianto idraulico.</li>
</ol>2. Preparazione in loco
<ol><li>Posizionare il BACB su una superficie relativamente piana (pendenza <3%) abbastanza vicino alla catasta di legna, assicurandosi che il focolare sia a livello utilizzando una livella a trave a I da 4 piedi (1.2 m) o una livella a corda. Assicurarsi che l'area sia priva di pericoli dall'alto e che ci sia spazio sufficiente per consentire al miniescavatore (Figura 2) di caricare liberamente la materia prima sul collettore dell'aria.</li>
	<li>Assicurarsi che il collettore dell'aria sul BACB soffi la barriera d'aria nella stessa direzione del vento. Controlla quotidianamente qualsiasi applicazione meteo telefonica per la direzione del vento prevalente locale o annota la direzione del vento in loco prima della posizione finale del BACB.</li>
	<li>Non posizionare il BACB dove sono presenti rocce, vegetazione o detriti di grandi dimensioni. Una volta che l'attrezzatura è in piano e i lati del focolare sono abbassati, posizionare del terreno attorno ai lati per evitare che l'aria entri e il fumo fuoriesca dal focolare.</li>
	<li>Posizionare la padella di raffreddamento (Figura 3) su una superficie piana sul retro del BACB. Assicurarsi che non tocchi il nastro trasportatore. Riempi la bacinella di raffreddamento con circa 40 galloni (150 L) di acqua. Tenere circa 300 galloni (1135 L) di acqua in loco per riempire la vaschetta di spegnimento, se necessario.</li>
	<li>Seleziona qualsiasi materia prima legnosa e usa materiale secco per accendere il fuoco nel focolare. Utilizzare il miniescavatore per mantenere un'adeguata scorta di materie prime nelle vicinanze per caricare il focolare. Tagliare tutta la materia prima a una lunghezza inferiore alla lunghezza massima del focolare. NOTA: I tronchi di grande diametro (circa 10 pollici (25 cm) devono essere segati in lunghezze più piccole (~18-36 pollici; 45-91 cm) e il materiale molto grande (> 20 pollici (50 cm) deve essere tagliato in sezioni ~12-18 pollici; 30-45 cm) prima di metterli nel focolare.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig02.jpg"> Figura 2: Esempio di un escavatore che sposta residui di legno. I miniescavatori possono essere utilizzati per caricare il bruciatore a lama d'aria che produce biochar. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig03.jpg"> Figura 3: Esempio di posizionamento del bacino di spegnimento. La vasca di tempra viene mantenuta piena d'acqua e posizionata a circa 2 pollici (5 cm) davanti al nastro trasportatore. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
3. Riduzione dei pericoli
<ol><li>Prima di accendere la materia prima, verificare con l'agenzia locale per il rilascio delle autorizzazioni sulla qualità dell'aria e con i vigili del fuoco locali che il pericolo di incendio non sia troppo elevato per l'accensione e che sia in atto un monitoraggio della qualità dell'aria, se necessario.</li>
	<li>Inoltre, prima dell'accensione, rimuovere eventuali detriti organici da un'area di 6 piedi (2 m) attorno al BACB per evitare accensioni involontarie. Assicurarsi che ci sia un tubo carico collegato a un'adeguata alimentazione idrica e che la vaschetta di raffreddamento BACB sia piena d'acqua. Se possibile, tenere pronti diversi secchi d'acqua da 5 galloni (20 L) per spegnere le accensioni involontarie. Quando si brucia durante un elevato pericolo di incendio, valutare la necessità di installare sprinkler, una pompa dell'acqua o un serbatoio d'acqua portatile per estinguere accensioni involontarie più grandi.</li>
	<li>Assicurarsi che i lavoratori possano muoversi liberamente sui lati e sul retro della macchina per accedere alla vasca di tempra, al pannello di controllo (Figura 4) e al punto di controllo manuale del trasportatore, che si trova nell'angolo posteriore destro del BACB.</li>
	<li>Assicurarsi che i lavoratori non camminino davanti alla barriera d'aria di fronte al collettore e indossino indumenti durevoli non sintetici, giubbotto ad alta visibilità, elmetto, guanti di pelle e protezioni per gli occhi e l'udito.</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig04.jpg"> Figura 4: Pannello di controllo sul bruciatore a lama d'aria che produce biochar. Il pannello di controllo viene utilizzato per accendere la barriera d'aria, il trasportatore e l'alimentazione del sistema e per alzare e abbassare il focolare. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
4. Controlli pre-operativi
<ol><li>Controllare tutti i livelli del carburante e dei liquidi e i filtri e lubrificare i punti di ingrassaggio prima di accendere la materia prima. Una volta che il BACB è operativo e a temperatura, potrebbe essere impossibile ispezionare, spostare o mantenere i livelli dei fluidi, i filtri e i punti di ingrassaggio.</li>
	<li>Controllare il bollettino meteorologico per il luogo operativo e assicurarsi che il vento non superi ~20 miglia all'ora (30 km all'ora) durante l'incendio.</li>
	<li>Prima dell'accensione, parlate con l'operatore del miniescavatore per concordare i segnali manuali (o utilizzate una radio ricetrasmittente) per il carico e l'orientamento della legna per garantire una combustione pulita. Consigliare all'operatore del miniescavatore di caricare sopra il collettore dell'aria e di non caricare il focolare con la materia prima opposta al collettore dell'aria.</li>
</ol>5. Caricamento iniziale e creazione di un fuoco di base
<ol><li>Inizialmente caricare il focolare con la materia prima secca (se disponibile) utilizzando il miniescavatore. Caricare la legna fino a quando il focolare nonè pieno per circa 2/3, alternando la direzione dei materiali (ad esempio, un carico dovrebbe essere perpendicolare e lo strato successivo parallelo ai lati) per creare uno spazio d'aria che aiuterà la catasta a bruciare. Non imballare il materiale in un fascio stretto per garantire che il materiale si incendi facilmente e non utilizzare l'escavatore per compattare il materiale nel focolare.</li>
	<li>Assicurati che la materia prima sia posizionata in tutto il focolare per creare un letto uniforme di carboni. Prestare attenzione agli spazi vuoti delle materie prime alle estremità del focolare per garantire un riempimento e una combustione uniformi.</li>
	<li>Utilizzare un ausilio per l'accensione, come il diesel, sulla legna e poi accenderla con una torcia a propano o un altro dispositivo di accensione simile in più punti lungo il focolare.</li>
</ol>6. Aggiunta di legna al focolare
<ol><li>Lasciare che il fuoco della base bruci fino a quando il focolare non è pieno per circa metà di residui di combustione e carboni.</li>
	<li>Avviare il motore e regolare la velocità della ventola in base alle condizioni di incendio. Aumentare lentamente la velocità del motore in modo che l'aria dal collettore non spenga il fuoco. Aumentare il regime del motore premendo il pulsante RABBIT sul pannello di controllo (Figura 4).</li>
	<li>Una volta raggiunta una buona base di carboni, segnalare al conducente del miniescavatore di aggiungere ulteriore materia prima a una velocità che non soffochi l'incendio. Il fumo è previsto per un breve periodo di tempo poiché viene aggiunta ulteriore materia prima e la cortina d'aria viene interrotta. Monitorare continuamente il BACB e l'area circostante alla ricerca di scintille o braci fuoriuscite che possono causare accensioni involontarie.</li>
</ol>7. Produzione di biochar
<ol><li>Quando viene stabilito il fuoco di base, è stata aggiunta ulteriore materia prima e la velocità della ventola è stata aumentata a 2800 giri/min, impostare l'interruttore di alimentazione del sistema su Biochar (Figura 4). Verificare che la potenza del sistema sia a 1800 psi.</li>
	<li>Accendere il trasportatore e l'agitatore. Queste due funzioni scorreranno automaticamente ogni 3 minuti. Mantenere una produzione continua attivando l'interruttore di alimentazione del sistema da Biochar a Firebox (Figura 4). Ciò annulla il meccanismo del timer intermittente per l'agitatore e il nastro trasportatore quando compaiono grandi quantità di salmerino ad ogni ciclo.</li>
	<li>Raccogli il biochar nella padella di tempra e rimuovi il biochar dalla padella ogni 5-10 minuti usando il rastrello largo per spostare il biochar all'estremità della padella di tempra e quindi usando la pala setacciatrice per rimuovere il biochar dalla padella e in una pila.</li>
	<li>Se il rastrello rimane impigliato nel nastro trasportatore, lo strobo di avvertimento dovrebbe lampeggiare. Spostare l'interruttore del trasportatore su OFF sul pannello di controllo principale, quindi rimuovere il rastrello e riavviare il nastro.</li>
	<li>Rispondere ad altri segnali stroboscopici di avvertimento controllando i manometri sul comando principale per determinare se il pannello dello scuotitore o il trasportatore si sono fermati. Se necessario, spegnere lo scuotitore per consentire alla legna legante di bruciare o facendo avanzare manualmente il nastro trasportatore in senso antiorario nel punto di controllo manuale nell'angolo posteriore destro del BACB.</li>
	<li>Riempire le pentole di raffreddamento con acqua, se necessario, per consentire l'asciugatura completa dei carboni ardenti. Non spruzzare acqua sul nastro trasportatore o sulle piastrelle di ceramica nel focolare.</li>
	<li>Continuare ad aggiungere la materia prima nel focolare e a creare biochar finché le condizioni lo consentono. Assicurati che il legno di diametro maggiore venga aggiunto all'inizio della giornata in modo che possa essere completamente convertito in carbone.</li>
</ol>8. Cessazione dell'attività
<ol><li>Interrompere il caricamento del focolare circa 1 o 2 ore prima della fine del turno.</li>
	<li>Spegnere lo shaker quando il materiale rimanente non è più a contatto con il pannello shaker e non lasciare carboni ardenti nel focolare o sul nastro trasportatore a fine giornata.</li>
	<li>Lasciare l'interruttore del trasportatore acceso fino a quando tutti i carboni non sono usciti dal focolare. A questo punto, è opportuno passare alla modalità Biochar per il ciclo intermittente.</li>
	<li>Durante il giorno la cenere si accumula sotto il nastro trasportatore (Figura 5). Spostare il BACB ogni giorno in una nuova posizione piana per evitare che la cenere impedisca il movimento del nastro trasportatore.</li>
	<li>Una volta che il fuoco è spento e i carboni sono tutti spenti, cessate le operazioni per la giornata. NOTA: In caso di emergenza, l'incendio nel focolare può essere spento caricando del terreno sui carboni ardenti.</li>
	<li>Lasciare i lati del focolare abbassati durante la notte per isolare i pneumatici dalla cenere calda sotto il nastro trasportatore.</li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig05.jpg"> Figura 5: Esempio di ceneri e biochar sotto il nastro trasportatore. Durante una combustione, un po' di cenere e biochar cadranno attraverso il nastro trasportatore metallico. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig05large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
9. Riposizionamento del BACB
<ol><li>Agganciare il BACB al veicolo trainante, sollevare i lati del focolare, inserire i perni di traslazione, sollevare il cavalletto e trainare immediatamente l'unità in avanti.</li>
	<li>Raffreddare la cenere rimanente (Figura 6) mescolandola con acqua e distribuendola sul terreno. Assicurarsi che tutti i carboni e il materiale di cenere siano freddi al tatto prima di trasferirsi in una nuova posizione.</li>
</ol><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig06.jpg"> Figura 6: Esempio di accumulo di cenere. Entro la fine della giornata, l'accumulo di cenere sotto il nastro trasportatore può raggiungere il nastro trasportatore. Lo scavo di trincee prima di posizionare il bruciatore a lama d'aria che produce biochar è un metodo per prolungare il tempo di combustione in un'unica posizione. Se lo scavo non è un'opzione, l'attrezzatura deve essere tirata in avanti e la cenere rimossa ogni giorno. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig06large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Bruciatori a cortina d'aria e biochar - Migliorare la salute delle foreste e la cattura del carbonio

<ol>
	<li>Barrett, S. W., Arno, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indian+fires+as+an+ecological+influence+in+the+northern+Rockies.">Indian fires as an ecological influence in the northern Rockies.</a> J Forestry. 80, 647-651 (1982).</li><li>Savage, M., Swetnam, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+19th+century+fire+decline+following+sheep+pasturing+in+the+Navajo+ponderosa+pine+forest.">Early 19th century fire decline following sheep pasturing in the Navajo ponderosa pine forest.</a> Ecology. 71, 2374-2378 (1990).</li><li>Sohn, J. A., Hartig, F., Kohler, M., Huss, J., Bauhus, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heavy+and+frequent+thinning+promotes+drought+adaptation+in+Pinus+sylvestris+forests.">Heavy and frequent thinning promotes drought adaptation in Pinus sylvestris forests.</a> Eco Appl. 26, 2190-2205 (2016).</li><li>. Air Burners, Inc Available from: <a target="_blank" href="https://airburners.com/technology/principle">https://airburners.com/technology/principle</a> (2024)</li><li>U.S. Department of Energy. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2016+Billion-ton+report:+Advancing+domestic+resources+for+a+thriving+bioeconomy.">2016 Billion-ton report: Advancing domestic resources for a thriving bioeconomy.</a> U.S. Department of Energy. , (2016).</li><li>Jang, W., Page-Dumroese, D. S., Han, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+heat+transfer+and+soil+impacts+of+air+curtain+burner+burning+and+slash+pile+burning.">Comparison of heat transfer and soil impacts of air curtain burner burning and slash pile burning.</a> Forests. 8, 297 (2017).</li><li>Rhoades, C. C., Fegel, T. S., Zaman, T., Fornwalt, P. J., Miller, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+soil+changes+responsible+for+persistent+slash+pile+burn+scars+in+lodgepole+pine+forests.">Are soil changes responsible for persistent slash pile burn scars in lodgepole pine forests.</a> Forest Eco Management. 490, 119090 (2021).</li><li>Rodriguez Franco, C., Page-Dumroese, D. S., Archuleta, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forest+management+and+biochar+for+continued+ecosystem+services.">Forest management and biochar for continued ecosystem services.</a> J Soil Water Cons. 77, 60-64 (2020).</li><li>Lee, E., Han, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air+Curtain+Burners:+A+tool+for+disposal+of+forest+residues.">Air Curtain Burners: A tool for disposal of forest residues.</a> Forests. 8, 296 (2017).</li><li>Fornwalt, P. J., Rhoades, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rehabilitating+slash+pile+burn+scars+in+upper+montane+forests+of+the+Colorado+Front+Range.">Rehabilitating slash pile burn scars in upper montane forests of the Colorado Front Range.</a> Natural Area J. 31 (2), 177-182 (2011).</li><li>Blanco-Canqui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+biochar+improve+all+soil+ecosystem+services.">Does biochar improve all soil ecosystem services.</a> GCB-Bioenergy. 13, 291-304 (2020).</li><li>. USDA Forest Service Available from: <a target="_blank" href="https://www.fs.usda.gov/">https://www.fs.usda.gov/</a> (2024)</li><li>Razzaghi, F., Obour, P. B., Arthur, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+biochar+improve+soil+water+retention?+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Does biochar improve soil water retention? A systematic review and meta-analysis.</a> Geoderma. 361, 1 (2020).</li><li>U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Technology and Development Program. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+air+curtain+destructors+for+fuel+reduction.+Fire+Management+Tech+Tips+#0251+1317-SDTDC.">The use of air curtain destructors for fuel reduction. Fire Management Tech Tips #0251 1317-SDTDC.</a> U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Technology and Development Program. , 5 (2002).</li><li>Puettmann, M., Sahoo, K., Wilson, K., Oneil, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+cycle+assessment+of+biochar+produced+from+forest+residues+using+portable+systems.">Life cycle assessment of biochar produced from forest residues using portable systems.</a> J Cleaner Prod. 250, 119564 (2020).</li><li>Miller, C. A., Lemieux, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emissions+from+the+burning+of+vegetative+debris+in+air+curtain+destructors.">Emissions from the burning of vegetative debris in air curtain destructors.</a> Air Waste Management Assoc. 57, 959-967 (2007).</li><li>Rodriguez Franco, C., Page-Dumroese, D. S., Pierson, D., Nicosia, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochar+utilization+as+a+forestry+climate-smart+tool.">Biochar utilization as a forestry climate-smart tool.</a> Sustainability. 16, 1714 (2024).</li><li>Busse, M. D., Shestak, C. J., Hubbert, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+heating+during+burning+of+forest+slash+piles+and+wood+piles.">Soil heating during burning of forest slash piles and wood piles.</a> Int J Wildland Fire. 22 (6), 786-796 (2013).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il primo passo critico in questo metodo è assicurarsi che l'attrezzatura sia posizionata quasi a livello su entrambi gli assi in modo che i pannelli laterali del focolare impediscano l'uscita del fumo e l'ingresso dell'aria nel focolare. Altri passaggi critici sono condurre conversazioni frequenti con l'operatore dell'escavatore per posizionare la materia prima nel focolare, se necessario, e informare tutti i lavoratori sugli aspetti di sicurezza del funzionamento del bruciatore ad aria e dell'escavatore. Ci sono alcune...

In tutti gli Stati Uniti, molti popolamenti forestali sono aumentati in volume di alberi in piedi in assenza di frequenti incendi a bassa intensità, storicamente appiccati dalle popolazioni indigene e soppressi in tempi moderni 1,2. A causa di questa esclusione dagli incendi, i popolamenti sovraffollati che ne derivano rappresentano una sfida per i gestori del territorio che si sforzano di migliorare la resilienza delle foreste contro incendi, parassiti, malattie ed effetti della siccità3. Le pratiche di gestione standard per ridurre il volume degli alberi includono il fuoco prescritto, il diradamento pre-commerciale e la raccolta di popolamenti maturi. Queste operazioni generano notevoli quantità di biomassa legnosa a basso o nullo valore, spesso chiamata residui. Ad esempio, nei 15 stati degli Stati Uniti occidentali, si stima che le operazioni di raccolta producano quasi 8 milioni di tonnellate secche di residui ogni anno4. Inoltre, il Servizio Forestale dell'USDA ha attuato un piano di crisi per gli incendi boschivi, che tratterà altri 50 milioni di acri (20 milioni di ettari) in un periodo di 10 anni. Ciò comporterà la necessità di smaltire ulteriore materiale non commerciabile e probabilmente richiederà l'uso di una varietà di opzioni basate sul luogo. Sebbene le cime, i rami e gli alberi non commerciabili possano essere utilizzati per la bioenergia o i biocombustibili, le limitate opportunità di mercato spesso portano all'accumulo e alla combustione di questi residui. La costruzione di pali a taglio mira a ridurre il rischio di incendi e insetti, creare spazio di crescita per le piante del sottobosco e affrontare altri obiettivi di gestione del territorio.
La combustione a cielo aperto è un metodo a basso costo e relativamente veloce per ridurre il volume del legno, ma produce anche fumo e inquinanti atmosferici, compresi i gas serra5. Inoltre, può anche causare impatti indesiderati sulle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo, portando a cicatrici da ustione che possono persistere per decenni6. Per mitigare gli effetti collaterali dannosi della combustione all'aperto, sono necessari approcci alternativi che riducano gli impatti negativi sui cambiamenti climatici, sul rischio di incendi boschivi e sulla salute del suolo7.
Qui, ci concentriamo sull'uso di un nuovo metodo per la produzione continua di biochar sviluppato attraverso un accordo di ricerca e sviluppo cooperativo (CRADA) tra il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, il Servizio Forestale, la Rocky Mountain Research Station e Air Burners, Inc. (Palm City, FL). La tecnologia risultante, d'ora in poi denominata bruciatore a lama d'aria per la produzione di biochar (BACB; Figura 1), produce continuamente biochar da residui legnosi limitando le emissioni di fumo e particolato. Rispetto alla combustione all'aperto, la funzionalità del BACB riduce il rischio di incendio e la diffusione del fumo8, creando strade per l'estensione sicura delle finestre di combustione operative. A differenza dei metodi tradizionali che lasciano cumuli di residui sul paesaggio dove contribuiscono all'accumulo di carburante9 o dei metodi di combustione alternativi che producono principalmente fumo e cenere, il BACB riduce efficacemente i carichi di carburante proteggendo il suolo e creando biochar, un carbone di legna costante e ad alto tenore di carbonio, che può essere utilizzato per il ripristino del suolo all'interno o vicino al sito di lavorazione. Inoltre, il BACB è mobile e può essere facilmente posizionato, ad esempio, su un pianerottolo di tronchi, lungo una strada o in un campeggio. Può anche bruciare legno umido o secco, tipi e dimensioni di materie prime miste e può essere utilizzato in condizioni meteorologiche avverse e nei momenti in cui le condizioni meteorologiche sono troppo rischiose per la combustione di pali aperti.
Il biochar prodotto nel BACB è generalmente composto per il 70%-90% da carbonio, altamente poroso e coerente nella distribuzione granulometrica, il che lo rende adatto per la bonifica di terreni degradati, spesso presenti in miniere abbandonate, atterraggi di tronchi, piste da slittamento, aree ripariali o siti agricoli. Il biochar può anche essere utilizzato come miscela con il compost o negli allevamenti del bestiame per assorbire i nutrienti e ridurre l'odore. In generale, i migliori usi del suolo per il biochar dei residui legnosi sono quelli di ridurre l'erosione e la lisciviazione dei nitrati, migliorando al contempo la stabilità degli aggregati del suolo e l'acqua disponibile in terreni a tessitura grossolana e a bassa sostanza organica10,11.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66716/66716fig01.jpg"> Figura 1: Bruciatore mobile a lama d'aria per la produzione di biochar. Il sito di prova mostra la configurazione generale del bruciatore a lama d'aria a lama d'aria che produce biochar. Questa cifra è stata modificata da12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66716/66716fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Panoramica del design e del funzionamento Sebbene siano disponibili diversi tipi di bruciatori a lama d'aria, il BACB crea continuamente biochar. L'unità è lunga circa 7 m x 2,5 m di larghezza x 2 m di altezza. Ha un collettore d'aria lungo la parte superiore del focolare che fornisce una cortina d'aria costante per contenere fumo, particolato e braci al suo interno e favorisce la completa ossidazione delle emissioni. Per un funzionamento ottimale, il focolare è caricato a un livello appena sotto il collettore, garantendo un flusso d'aria ininterrotto attraverso il focolare. Il BACB può essere trainato dietro qualsiasi veicolo con un pacchetto di gancio di traino standard e un'adeguata capacità di traino. Un sito piano e liscio viene preparato vicino alla biomassa accatastata (chiamata anche materia prima), ma con spazio sufficiente intorno al sito per consentire alle attrezzature e al personale di muoversi liberamente e in sicurezza. Una volta posizionata, l'unità viene messa in sicurezza abbassando le sponde del focolare sul terreno tramite l'impianto idraulico di bordo. Un motore del ventilatore pressurizza il collettore a lama d'aria, che percorre la lunghezza del focolare su un lato. La biomassa viene inizialmente accesa e bruciata per creare un letto di carboni nel focolare. Quindi, è possibile aggiungere periodicamente ulteriore biomassa mantenendo il materiale in entrata al di sotto della cortina d'aria. Quando il materiale brucia, il carbone viene prodotto e cade attraverso un'apertura sul fondo del focolare, dove viene eliminato dalla macchina dal nastro trasportatore. Un pannello all'interno del focolare oscilla per facilitare questo processo. La cenere o i materiali fini cadono attraverso il nastro trasportatore sul terreno sottostante. I carboni ardenti escono dalla macchina attraverso una fessura sul fondo del focolare e vengono depositati in una bacinella piena d'acqua, che interrompe la combustione e raffredda il biochar a una temperatura tale da poter essere maneggiato in sicurezza. Quando è pronto per cessare il funzionamento, il focolare viene sgomberato lasciando bruciare il materiale rimanente. In genere, l'unità si raffredda durante la notte e può essere spostata in sicurezza il giorno successivo, se necessario. Non tentare di spostare il BACB mentre sta bruciando legna o raffreddandosi a meno che non ci sia un'emergenza. In caso di emergenza, la sabbia o la terra possono essere utilizzate per estinguere l'incendio e soffocare i carboni. L'acqua non deve mai essere spruzzata direttamente sulle piastrelle di ceramica del focolare.

<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

I trattamenti del carburante e altre pratiche di diradamento del ripristino delle foreste mirano a ridurre il rischio di incendi boschivi, costruendo al contempo la resilienza delle foreste alla siccità, agli insetti e alle malattie e aumentando il sequestro di carbonio (C) in superficie. Tuttavia, i trattamenti dei combustibili generano grandi quantità di residui di biomassa legnosa non commerciabili che vengono spesso bruciati in cumuli aperti, rilasciando quantità significative di gas serra e particolato e danneggiando potenzialmente il terreno sottostante il cumulo. I bruciatori a lama d'aria offrono una soluzione per mitigare questi problemi, contribuendo a ridurre il fumo e il particolato derivanti dalle operazioni di combustione, a bruciare più completamente i residui di biomassa rispetto alla combustione su cumulo ed eliminare il contatto diretto e intenso con il fuoco che può danneggiare il terreno sotto il cumulo di taglio. In un bruciatore a lama d'aria, la combustione avviene in un ambiente controllato. Il fumo è contenuto e ricircolato dalla cortina d'aria, e quindi la combustione può essere condotta in una varietà di condizioni climatiche (ad esempio, vento, pioggia, neve), allungando la stagione di combustione per lo smaltimento del materiale tagliato. L'unità mobile di pirolisi che crea continuamente biochar è stata progettata specificamente per smaltire la biomassa legnosa residua negli sbarchi di tronchi, il legno verde nelle discariche o i materiali disboscati recuperati e creare biochar nel processo. Questo prodotto di biochar ad alto tenore di carbonio può essere utilizzato per migliorare la resilienza del suolo migliorandone le proprietà chimiche, fisiche e biologiche e ha potenziali applicazioni nella bonifica di suoli contaminati, compresi quelli dei siti minerari abbandonati. Qui, descriviamo l'uso generale di questa attrezzatura, la localizzazione appropriata, i metodi di caricamento, i requisiti di tempra e le lezioni apprese sul funzionamento di questa nuova tecnologia.

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.

Autore in primo piano: Promuovere la produzione di biochar sul luogo per il ripristino dell'ecosistema e la salute del suolo

Produzione continua di biochar nel bosco utilizzando un bruciatore a lama d'aria montato su rimorchio

Da gennaio 2022 a ottobre 2023, il BACB ha pirolizzato varie materie prime in biochar (Tabella 1). Sulla base di prove sul campo, il BACB può bruciare circa 1 tonnellata (900 kg) di materia prima all'ora e circa l'11%-25% della massa secca della materia prima sarà trattenuta come biochar, mentre il resto andrà a gas (vapore acqueo, CO2, ecc.) e ceneri. Il contenuto di carbonio varia dal 70% al 90%. I pezzi di legno più grandi (>30 cm) impiegano più tempo a pirolizzare rispetto al legno co...

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

Descriviamo l'uso di un'unità di pirolisi mobile basata sul posto dotata di una barriera d'aria per creare continuamente biochar. La tecnologia riduce la necessità di bruciare cumuli a cielo aperto, con conseguente riduzione delle emissioni e minore impatto sul suolo. Il protocollo include linee guida per la selezione, il caricamento e l'estinzione del sito.

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

617 Views.  USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station. La nostra ricerca si concentra sull'implementazione di metodi di produzione di biochar basati sul luogo come strategia per ridurre i combustibili pericolosi nelle foreste, migliorando contemporaneamente la salute delle foreste e del suolo. Attualmente, la maggior parte del biochar viene creato in impianti di bioenergia su larga scala, ma le tecnologie basate sul luogo hanno un posto in molte aree in cui è troppo costoso spedire residui legnosi di basso valor...

Video: Autore in primo piano: Promuovere la produzione di biochar sul luogo per il ripristino dell'ecosistema e la salute del suolo

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.