Project

Back to overview

Re-cycling of biomass nutrients and carbon for advanced organic fertilization in an eco-smart and climate positive agriculture on Cuba (Bio-C)

English title Re-cycling of biomass nutrients and carbon for advanced organic fertilization in an eco-smart and climate positive agriculture on Cuba (Bio-C)
Applicant Schmidt Hans-Peter
Number 177346
Funding scheme r4d (Swiss Programme for Research on Global Issues for Development)
Research institution Ithaka Institute for Carbon Strategies
Institution of higher education Research Institutes Agroscope - AGS
Main discipline Agricultural and Forestry Sciences
Start/End 01.09.2018 - 31.08.2022
Approved amount 589'104.00
Show all

All Disciplines (2)

Discipline
Agricultural and Forestry Sciences
Ecology

Keywords (9)

Compost; Nutrient Recycling; Biomass; Greenhouse Gas Emission; Organic Fertilizer; Biochar; Plant Pathology; Anaerobic Digestion; Carbon Sequestration

Lay Summary (German)

Lead
Durch die Einführung von Pyrolyse als neue Technologie zur Verarbeitung von Biomasse wird auf Kuba die Kapazität zur Herstellung biologischer Dünger und Bioenergie erhöht, die Klimabilanz verbessert und durch Reduktion der Nährstoffverluste die Ökosysteme stabilisiert.
Lay summary

Kuba hat sich das Ziel gesetzt, seine Landwirtschaft weitflächig auf biologische Produktion umzustellen und unabhängiger vom Import teurer Dünger und Pflanzenschutzmittel zu werden. Limitierend ist dabei insbesondere die Verfügbarkeit organischer Dünger, die aktuell vor allem durch Kompostierung und Vergärung von pflanzlichen Biomassen und Stallmist hergestellt werden. Bei diesen Verfahren kommt es jedoch zu hohen Nährstoffverlusten, und nährstoffreiche Reststoffe anderer Biomassetechnologien werden gar völlig ungenutzt entsorgt. Um diese Verluste zu minimieren und zugleich die Qualität der organischen Dünger zu optimieren, führt BIO-C mit der Pyrolyse eine neue Schlüsseltechnologie zur Aufbereitung von Biomassen ein. Organische Feststoffe wie Holz, Stroh, Zuckerrohrfasern, Presskuchen aus der Biodieselherstellung, feste Gärreste oder auch Algen werden dabei unter Luftabschluss auf 400 – 800°C erhitzt. So lässt sich der pflanzliche Kohlenstoff zu erneuerbarer Energie und Pflanzenkohle umwandeln. Pflanzenkohle ist ein mikroporöses Material mit hoher Adsorptions- und Nährstoffaustauschkapazität. Wird diese mit flüssigen Nährstoffen wie Tierurin oder Fermenten aufgeladen, entsteht ein höchst potenter Langzeitdünger, der die Erträge und Pflanzengesundheit steigert sowie Nährstoffverluste und Treibhausgase reduziert.

BioC wird (1) die wesentlichen Technologien zur Umwandlung von Biomassen in Düngemittel und Energie kombinieren und durch Pyrolyse optimieren. Es wird (2) eine neue Generation von Bio-Düngern auf Basis von Pflanzenkohle entwickelt, charakterisiert, in umfassenden Feldversuchen getestet und regional in die landwirtschaftliche Praxis eingeführt. (3) Das Recycling von Biomassereststoffen wird klimapositiv die Produktion von Nahrung, Futter und Bioenergie ergänzen.

Direct link to Lay Summary Last update: 10.09.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
The use of biochar in animal feeding
Schmidt Hans-Peter, Hagemann Nikolas, Draper Kathleen, Kammann Claudia (2019), The use of biochar in animal feeding, in PeerJ, 7, e7373-e7373.

Scientific events



Self-organised

Title Date Place
Integrative workshop for students, post-graduate researchers and farmers on BCB fertilizer, biochar production, production and effects of effective microorganisms 01.04.2019 University Cardenas, Cuba
The potential of biochar based fertilization in Cuba 14.11.2018 Perico, Cuba

Knowledge transfer events



Self-organised

Title Date Place
Bio-C project presentation and BCB fertilizer and biochar uses in horticulture 11.12.2019 Aguaponico Alamar, Cuba

Awards

Title Year
Premio anual del CITMA en la categoria de mayor impacto ambiental. 2019

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
177481 Influence of different pest management systems in potato production on PEsticide REsidues in CUban SOils (PERECUSO) 01.10.2018 r4d (Swiss Programme for Research on Global Issues for Development)

Abstract

While Cuba progresses like only a few other countries towards a more sustainable and increasingly organic agriculture, the amounts of recyclable organic nutrients to fertilize the crop fields are limited. To close the organic nutrient cycles and guarantee sufficient fertilization for higher crop productivity, the methods and technologies to transform a large spectrum of biomass into organic fertilizers have to be optimized. Composting and anaerobic digestion (AD) technologies produce currently most of the organic fertilizing substrates for Cuba, however, nutrient and carbon losses through leaching and greenhouse gas emissions are considerable. To reduce these losses and optimize the processes, Bio-C intends to introduce pyrolysis as a third, complementary key biomass-transforming technology. Besides green energy, the main product of pyrolysis is biochar, a highly porous material with high adsorption and nutrient exchange capacities, high water holding and redox potentials. These properties make it a versatile material to reduce organic nutrient losses especially in composting, AD, and animal farming. Moreover, the carbonaceous matrix of biochar can be impregnated with liquid nutrients (e.g. animal urine, liquid digestate) upgrading the biomaterial to a potent organic slow release fertilizer. Advanced organic biochar based fertilizers (BCB fertilizer) are expected to be more nutrient effective, crop yield and plant health enhancing and ecologically sensitive than conventional fertilizers. Our research will focus on (1) optimizing the three primary biomass-transforming methods; (2) developing, characterizing and field-testing of advanced organic (BCB) fertilizers; and (3) implementing processes to increase the production of organic fertilizers with reproducible high quality. Economic analysis will serve as additional guidance for endusers in the transition from conventional to BCB fertilizers and to optimize nutrient and carbon cycling of waste biomass in Cuba. The project nexus combines the recycling of waste material with the production of food, feed, and bio-based energy.
-