Un'innovazione millenaria per l'agricoltura sostenibile e la lotta al cambiamento climatico
(DMN-AI09_25)
Dal cuore della foresta alla scienza: il sapere amazzonico si unisce al biochar, rigenerando la terra e custodendo memoria ancestrale.
Il biochar, ottenuto dalla pirolisi di biomassa, trasforma scarti agricoli in risorsa. Ispirato alla Terra Preta, migliora suolo e ritenzione idrica, riduce fertilizzanti e CO₂, intrappolando carbonio nel terreno per secoli. È una tecnologia multifunzionale che coniuga gestione dei rifiuti, produzione energetica e tutela ambientale. Progetti come REVINE in Italia ne dimostrano l’efficacia e il valore sostenibile.
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Il Biochar: una risorsa sostenibile contro la crisi climatica
In un'epoca di crisi ambientale, il biochar offre una soluzione concreta e innovativa. Questa tecnologia, che unisce antiche conoscenze a moderne scoperte, trasforma i rifiuti organici in una risorsa preziosa per il nostro pianeta.
L'uso massiccio di risorse come carbone e petrolio ha causato una grave crisi energetica e ambientale. Per questo motivo, è necessario trovare nuove fonti di energia che siano ecologiche ed efficienti.
Il biochar è un materiale solido e carbonioso ottenuto dalla biomassa (come legno o paglia) attraverso un processo di riscaldamento chiamato pirolisi.
Grazie alle sue caratteristiche di non inquinamento, alta resa e rinnovabilità, il biochar è uno dei materiali più promettenti. Non solo è una risorsa energetica, ma può essere anche un prezioso fertilizzante per il suolo, migliorandone la qualità e la capacità di trattenere l'acqua. Questo aiuta a combattere il degrado del suolo e a promuovere l'agricoltura sostenibile.
Il Processo Biochar: Tecnologie Termochimiche per la Valorizzazione della Biomassa
Il Biochar è un carbone vegetale ottenuto attraverso la pirolisi, ovvero la decomposizione termica della biomassa in assenza di ossigeno. Questo processo, che avviene a temperature comprese tra i 350°C e i 700°C, permette di ottenere un materiale ricco di carbonio, stabile e resistente alla degradazione. A differenza della combustione, la pirolisi non produce fumi tossici e consente di conservare gran parte del carbonio presente nella materia organica.
La pirolisi avviene tipicamente a temperature comprese tra 350°C e 700°C, in atmosfera inerte (azoto o argon) o sotto vuoto. Durante il processo, la biomassa subisce una decomposizione termica che porta alla formazione di tre frazioni principali:
· Biochar (solido): ricco di carbonio, con struttura porosa e elevata superficie specifica.
· Bio-olio (liquido): miscela di composti organici volatili, potenzialmente utilizzabile come combustibile o precursore chimico.
· Syngas (gassoso): composto da H₂, CO, CH₄ e CO₂, utilizzabile per la cogenerazione di energia.
Il processo industriale: dalla biomassa in ingresso, attraverso la camera di pirolisi, fino alla separazione dei sottoprodotti come biochar, bio-olio e syngas. (credit RDM-AI09_25)
Uno degli aspetti più rivoluzionari del Biochar è la sua capacità di sequestrare il carbonio. In pratica, il carbonio che normalmente verrebbe rilasciato nell’atmosfera sotto forma di CO₂ viene intrappolato nel Biochar e può essere conservato nel suolo per centinaia, se non migliaia di anni. Questo contribuisce in modo significativo alla lotta contro il cambiamento climatico.
Ma i benefici non si fermano qui. Il Biochar migliora la qualità del suolo, aumentando la sua capacità di trattenere acqua e nutrienti, favorendo la crescita delle piante e riducendo la necessità di fertilizzanti chimici. Inoltre, può essere utilizzato per depurare acque e terreni contaminati, grazie alla sua struttura porosa che assorbe metalli pesanti e sostanze inquinanti.
Grazie alla sua struttura microporosa, il biochar può essere impiegato nella fitodepurazione, nel recupero di siti contaminati e nel trattamento delle acque reflue.
Inoltre, il Biochar trova applicazioni anche in ambiti innovativi come l’edilizia, dove viene impiegato come materiale isolante, e nella tecnologia, per la produzione di supercondensatori destinati all’accumulo di energia.
Il syngas e il bio-olio prodotti possono essere valorizzati energeticamente, integrando il processo in sistemi di cogenerazione o bioraffineria, in linea con i principi dell’economia circolare.
Il processo Biochar si configura dunque come una tecnologia multifunzionale, capace di coniugare la gestione sostenibile dei rifiuti organici con la produzione di materiali ad alto valore aggiunto e la tutela ambientale.
Il biochar non è solo un filtro: è un attivatore di reazioni pulenti
Il biochar, noto per la sua capacità di assorbire inquinanti, sta rivelando un potenziale ancora più sorprendente: non si limita a catturarli, ma li degrada attivamente grazie al trasferimento diretto di elettroni (DET, Direct Electron Transfer). Questa funzione, recentemente riconosciuta dalla comunità scientifica, può contribuire fino al 40% dell'efficacia depurativa del biochar e si mantiene anche dopo ripetuti cicli d’uso.
Come funziona? Il biochar agisce come un ponte elettronico tra gli inquinanti organici e l’ambiente circostante, facilitando il passaggio diretto di elettroni. Questo processo avviene senza l’aggiunta di reagenti chimici, rendendo il trattamento dell’acqua più sostenibile e meno costoso.
Le chiavi del suo potere reattivo La capacità del biochar di accettare e donare elettroni dipende da fattori strutturali e chimici:
- · Gruppi funzionali superficiali (come carbossili e fenoli) che mediano le reazioni redox
- · Grado di grafitizzazione, che migliora la conducibilità elettrica
- · Delocalizzazione elettronica π-π, che favorisce l’interazione con molecole organiche complesse
Implicazioni globali Questa scoperta apre nuove prospettive per il trattamento delle acque reflue, soprattutto in contesti con risorse limitate. Il biochar potrebbe diventare un alleato chiave per la depurazione decentralizzata, la bonifica ambientale e l’agricoltura rigenerativa, integrando funzioni di filtrazione, catalisi e miglioramento del suolo.
Il progetto italiano Biochar
Il progetto sul biochar è stato promosso da diversi attori, ma in Italia uno dei protagonisti principali è ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile). ENEA ha avviato un progetto da 1,5 milioni di euro chiamato REVINE, in collaborazione con CREA e altri 13 partner dell’area mediterranea
Il progetto CH4R si concentra sull'uso del biochar per migliorare la produzione di biogas e biometano. L'obiettivo è aggiungere biochar nel processo di digestione anaerobica, che usa scarti agricoli per produrre energia. Questa unione crea un residuo molto ricco di nutrienti e può essere usato in agricoltura per migliorare la qualità del suolo e la produttività delle colture.
La storia del Biochar: dall'Amazzonia ai giorni nostri
Il biochar prende ispirazione da un processo millenario noto come Terra Preta, ovvero “terra nera”, sviluppato dalle popolazioni precolombiane dell’Amazzonia oltre mille anni fa.
Tra il 450 a.C. e il 950 d.C., gli antichi popoli amazzonici crearono un suolo molto fertile. Per farlo, mescolavano al terreno carbone vegetale (il biochar), scarti organici, pezzi di ceramica, ossa e altri materiali. Questo mix rendeva il suolo fertile per secoli, anche in un clima difficile.
In pratica bruciavano in modo incompleto i residui vegetali (rami, foglie, bucce, legno) in fosse o buche nel terreno, dove l’ossigeno era limitato. In questo modo il materiale veniva carbonizzato lentamente, senza arrivare a cenere, creando una sostanza porosa e stabile ricca di carbonio (pirolosi rudimentale). In questo ottenevano un rudimentale biochar. Successivamente il biochar veniva mescolato con rifiuti organici, ceramiche rotte, ossa e letame per arricchire il terreno
Il legame con il biochar moderno
Il principio alla base è lo stesso:
Carbonizzazione della biomassa → attraverso la pirolisi, si ottiene un carbone stabile.
Integrazione nel suolo → migliora la struttura, la ritenzione idrica e la disponibilità di nutrienti.
Sequestro del carbonio → il carbonio viene intrappolato nel suolo, riducendo le emissioni di CO₂.
La riscoperta della Terra Preta negli anni ’60 ha ispirato la ricerca moderna sul biochar, portando alla sua applicazione in agricoltura rigenerativa, gestione dei rifiuti organici e mitigazione climatica.
In pratica, il biochar è la reinterpretazione scientifica di un sapere ancestrale, che dimostra come l’innovazione possa nascere dall’osservazione rispettosa delle pratiche tradizionali.
Fan Zhang, Yuan Gao, Yajie Gao, Rui Han. Structure-performance relationship of biochar for direct degradation of organic pollutants. Carbon Research , 2025; 4 (1)
What do you know biochar process?
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