Elaboration, characteristics and advantages of biochars for the management of contaminated soils with a specific overview on Miscanthus biochars

Janus, Adeline; Pelfrêne, Aurélie; Heymans, Sophie V.; Deboffe, Christophe; Douay, Francis; Waterlot, Christophe

doi:10.1016/j.jenvman.2015.07.056

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“…On the contrary, some authors have reported no effect on soil pH following BC addition, particularly when produced at low PT (<350°C) and when amending either alkaline or saline soils (Novak et al, 2009;De La Rosa et al, 2014;Olmo et al, 2014). This may be reflective of the strong influence of PT on BC pH (Janus et al, 2015), and also of the soil CaCO3 buffering effect (Olmo et al, 2014).…”

Section: Soil Phmentioning

confidence: 99%

Crop response to soils amended with biochar: expected benefits and unintended risks

et al. 2017

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Biochar (BC) from biomass waste pyrolysis has been widely studied due to its ability to increase carbon sequestration, reduce greenhouse gas emissions, and enhance both crop growth and soil quality. This review summarises the current knowledge of BC production, characterisation, and types, with a focus on its positive effects on crop yield and soil properties vs the unintended risks associated with these effects. Biochar-amended soils enhance crop growth and yield via several mechanisms: expanded plant nutrient and water availability through increased use efficiencies, improved soil quality, and suppression of soil and plant diseases. Yield response to BC has been shown to be more evident in acidic and sandy soils than in alkaline and fine-textured soils. Biochar composition and properties vary considerably with feedstock and pyrolysis conditions so much that its concentrations of toxic compounds and heavy metals can negatively impact crop and soil health. Consequently, more small-scale and greenhouse-sited studies are in process to investigate the role of BC/soil/crop types on crop growth, and the mechanisms by which they influence crop yield. Similarly, a need exists for long-term, field-scale studies on the effects (beneficial and harmful) of BC amendment on soil health and crop yields, so that production guidelines and quality standards may be developed for BCs derived from a range of feedstocks.

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Section: Soil Phmentioning

confidence: 99%

Crop response to soils amended with biochar: expected benefits and unintended risks

et al. 2017

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“…Biochar may play an important role in mine land remediation based on its ability to increase pH, soil water retention, nutrient availability, and binding of heavy metals and thus support plant establishment and growth. Several studies have reviewed the potential ability of biochar to minimize off-site movement of heavy metals and to function as a neutralizing agent for acidified mine spoils [67][68][69]. These studies reported that biochar can bind heavy metals, ameliorate acidic soils, and improve soil health characteristics.…”

Section: Mine-impacted Spoils and Biocharmentioning

confidence: 99%

“…Commonly used soil amendments for remediating contaminated mine tailings include biosolids, manures, composts, digestates (i.e., the remains of anaerobic digesters), papermill sludges, yard, and wood wastes [12,69]. Although these amendments are effective in the short term, each eventually decomposes and thereby reduces their longterm remediation efficacy.…”

Section: Mine-impacted Spoils and Biocharmentioning

confidence: 99%

Soil Health, Crop Productivity, Microbial Transport, and Mine Spoil Response to Biochars

et al. 2016

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Biochars vary widely in pH, surface area, nutrient concentration, porosity, and metal binding capacity due to the assortment of feedstock materials and thermal conversion conditions under which it is formed. The wide variety of chemical and physical characteristics have resulted in biochar being used as an amendment to rebuild soil health, improve crop yields, increase soil water storage, and restore soils/spoils impacted by mining. Meta-analysis of the biochar literature has shown mixed results when using biochar as a soil amendment to improve crop productivity. For example, in one meta-analysis, biochar increased crop yield by approximately 10 %, while in another, approximately 50 % of the studies reported minimal to no crop yield increases. In spite of the mixed crop yield reports, biochars have properties that can improve soil health characteristics, by increasing carbon (C) sequestration and nutrient and water retention. Biochars also have the ability to bind enteric microbes and enhance metal binding in soils impacted by mining. In this review, we present examples of both effective and ineffective uses of biochar to improve soil health for agricultural functions and reclamation of degraded mine spoils. Biochars are expensive to manufacture and cannot be purged from soil after application, so for efficient use, they should be targeted for specific uses in agricultural and environmental sectors. Thus, we introduce the designer biochar concept as an alternate paradigm stating that biochars should be designed with properties that are tailored to specific soil deficiencies or problems. We then demonstrate how careful selection of biochars can increase their effectiveness as a soil amendment.

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“…Las propiedades de los biochars son muy variables debido a los diferentes parametros que se pueden modificar para su producción (Janus et al, 2015). Entre los aspectos mas relevantes que influyen sobre las propiedades del biochar se encuentran, el tipo de biomasa empleada como materia prima, el tamaño de partícula, la temperatura, velocidad y tiempo de calentamiento y el tipo de proceso térmico (Barrow, 2012;.…”

Section: Propiedadesunclassified

“…Dichos compuestos no se degradan facilmente al aumentar la temperatura, como es el caso de la lignina (De La Rosa et al, 2014;Blazquez et al, 2014). El aumento del contenido en carbono de los biochars al aumentar la temperatura de producción, se debe a un mayor grado de carbonización, así como a la reducción de los contenidos en hidrógeno y oxígeno resultante de la volatilización de compuestos ligeros (CO 2 y CH 4 ) y a la formación de nuevos enlaces mediante reacciones de polimerización y condensación (Janus et al, 2015;Dume et al, 2015).…”

Section: Propiedadesunclassified

Evaluacion del uso de residuos organicos para la produccion de biochar y su aplicacion como enmienda organica

Parra¹

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En primer lugar, quiero dedicar este trabajo a mi madre, a mi padre y a mis hermanos por su apoyo incondicional, su amor y sus consejos, y porque, a pesar de la distancia, siempre estan conmigo. Ademas, agradezco el soporte económico que me brindaron y por el cual pude desarrollar esta investigación.Agradezco a mis directores de tesis por sus enseñanzas y orientación, así como a todos los docentes, investigadores y doctorandos pertenecientes a la Universidad Politécnica de Madrid y a otras instituciones con quienes tuve la oportunidad de compartir experiencias académicas, establecer lazos de amistad, y quienes de forma directa o indirecta me ayudaron y guiaron durante todo este proceso.También quiero agradecer a mi familia mas cercana, tía, primos, primas, amigos y amigas, por su amor, apoyo, por hacerme sonreír y transmitirme energía y fortaleza para seguir adelante; en especial a mi abuelo porque con su luz y sabiduría me ayudó a convertirme en la mujer que soy ahora. A ti abuelito te agradezco y te dedico este trabajo, siempre te llevaré en mi corazón. "De los miedos nacen los corajes; y de las dudas las certezas.Los suenos anuncian otra realidad posible y los delirios otra razon. Al fin y al cabo, somos lo que hacemos para cambiar lo que somos." Eduardo Galeano 7 RESUMEN RESUMENEn la actualidad el uso de biochar ha despertado gran interés por sus supuestos aportes en la lucha contra el calentamiento global, la mejora de la calidad de los suelos y el aumento de la productividad de cultivos. Esta tesis se ha centrado en el estudio de los efectos de este material carbonoso en los suelos y en evaluar la viabilidad de gestión de diversos residuos organicos mediante procesos de pirólisis o gasificación.Con este propósito, se estudió la influencia de distintas materias primas y procesos de producción sobre las propiedades de los biochars y los impactos asociados a su uso como enmienda organica. La tesis esta estructurada en cinco capítulos.El objetivo del capítulo tres fue estudiar la influencia de la materia prima (residuos ganaderos) y de la temperatura de pirólisis sobre las propiedades de los biochars, para ello se hizo una caracterización de todos los materiales. Los resultados indican que las propiedades agronómicas de los biochars son muy variables según la biomasa empleada y las condiciones de producción. Sin embargo, en todos los casos se observó una reducción de las fracciones móviles de metales traza en los biochars.En el cuarto capítulo se determinó la influencia del biochar sobre las propiedades biológicas del suelo, con este fin, se desarrollaron dos estudios en los que se evaluaron los efectos del biochar sobre la respiración del suelo y las actividades enzimaticas. Los resultados indican que tras el proceso de pirólisis la biomasa alcanza mayor estabilidad, por lo tanto, la mineralización del carbono es menor cuando se usa biochar como enmienda organica. Sin embargo, los biochars producidos a altas temperaturas tienen un impacto negativo sobre los microorganismos del suelo.El objetivo del capítulo c...

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Elaboration, characteristics and advantages of biochars for the management of contaminated soils with a specific overview on Miscanthus biochars

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Crop response to soils amended with biochar: expected benefits and unintended risks

Crop response to soils amended with biochar: expected benefits and unintended risks

Soil Health, Crop Productivity, Microbial Transport, and Mine Spoil Response to Biochars

Evaluacion del uso de residuos organicos para la produccion de biochar y su aplicacion como enmienda organica

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