vgbe energy journal 11 (2022) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

Prospects for coal in agriculture
Ian Reid
Abstract
Perspektiven für den Einsatz von Kohle
in der Landwirtschaft
Die Auswirkungen des Klimawandels und industrieller
Anbaumethoden beeinträchtigen
die Bodenfruchtbarkeit, die biologische Vielfalt
und die Nahrungsmittelproduktion in der
Landwirtschaft bei gleichzeitig steigender
Nachfrage aufgrund des Bevölkerungsdrucks.
Die Vereinten Nationen (UN) haben Initiativen
ins Leben gerufen, um die Wüstenbildung
und den weltweiten Rückgang der Bodengesundheit
zu verstehen und zu bekämpfen, aber
der Verlust an fruchtbarem Land könnte sich
beschleunigen. Düngemittel sind für die weltweite
Nahrungsmittelproduktion von entscheidender
Bedeutung. Kohle kann als Ausgangsstoff
für chemische Düngemittel dienen,
spielt aber auch eine neue Rolle als alternatives
Kultursubstrat.
Stickstoff-Phosphor-Kalium-Dünger (NPK)
dominiert den Markt, und die Basischemikalie
Autor
Graham Chapman
International Centre for Sustainable
Carbon (ICSC)
London, United Kingdom
Full report available at https://
www.sustainable-carbon.org/
für Stickstoff ist Ammoniak. In Asien wird
Ammoniak aus Wasserstoff hergestellt, der
aus Kohle gewonnen und anschließend mit
Stickstoff, einem Nebenprodukt der Sauerstoffabscheidung,
kombiniert wird. Ammoniak
kann entweder mit Kohlendioxid (CO 2 )
kombiniert werden, um Harnstoff zu erhalten,
oder in Salpetersäure umgewandelt werden,
die wiederum teilweise zur Veredelung von
Braunkohle in großem Umfang verwendet
wird.
Die Ausbringung von NPK-Dünger kann jedoch
eine Stickstoffverschmutzung verursachen,
gasförmige Ammoniakemissionen reizen
die Atemwege, und die Nitrierung von
Gewässern wird mit Algenblüten in Verbindung
gebracht; weniger als die Hälfte des ausgebrachten
Düngerstickstoffs wird von den
Pflanzen absorbiert.
Düngemittel auf Braunkohlebasis befinden
sich in der Entwicklung und gewinnen an
kommerziellem Erfolg, insbesondere bei Landwirten,
die NPK-Dünger vermeiden. Das größte
kommerzielle Produkt ist die Umwandlung
von Braunkohle in Kaliumhumate, die ebenfalls
Stickstoff mit langsamer Freisetzung liefern.
Bei neueren Technologien wird Braunkohle
durch Ammonolyse in ein „torfähnliches“
Humatmineral umgewandelt, und
durch Biotreatment kann ein flüssiger Humatdünger
gewonnen werden. Diese Technologiegruppe
bietet einen effizienteren Einsatz
von chemischen Düngemitteln.
Kohleascheprodukte spielen auch in der Landwirtschaft
eine Rolle. Flugasche wird in China
und Indien in großem Umfang eingesetzt; sie
kann sowohl die chemischen als auch die physikalischen
Bodeneigenschaften positiv beeinflussen.
Bei der Aschebildung werden jedoch
Metalle konzentriert, und es muss darauf geachtet
werden, dass bestimmte Elemente nicht
biotoxisch sind. Bei entsprechenden Schutzmaßnahmen
bietet die Landwirtschaft eine
Möglichkeit, die Abfälle aus den Ascheteichen
zu verwerten.
Die Studie befasst sich mit den verschiedenen
Lösungen, die Kohle und Kohletechnologien
bieten, und mit der Frage, wie sie die Bodeneigenschaften
in Bezug auf Erosions- und Wüstenbildung,
die Verbesserung der Kohlenstoffsenken
und die Bodenfruchtbarkeit beeinflussen.
Es gibt einen etablierten Nischenmarkt
für humushaltige Produkte, und Kohleprodukte
mit niedrigem Gehalt können die Ressourcen
aufwerten und den Einsatz von chemischen
Düngemitteln verringern. l
The effects of climate change and industrial
farming practices are impacting soil fertility,
biodiversity, and food production in the agriculture
sector amid rising demand due to
population pressure. The United Nations (UN,
Table 1) has initiatives in place to understand
and counter desertification and global
decline in soil health, but the loss of fertile
land may be accelerating. Fertilisers are critically
important to world food production.
Coal can be a feedstock for chemical fertiliser
but has a new role as an alternative growing
medium.
Tab. 1. SDGS directly relevant to soil (adapted
from [UN, 2018])
SDG
Aims
1 End poverty
2 Zero hunger
3 Good health and well being
6 Clean water and sanitation
9 Industry innovation and
infrastructure
11 Sustainable cities and communities
12 Responsible consumption and
production
13 Climate action
15 Life on land
Nitrogen-phosphorous-potassium (NPK) fertiliser
dominates the market and the base
chemical for nitrogen is ammonia. In Asia,
ammonia is produced from hydrogen obtained
from coal and subsequently combined with nitrogen,
a by-product of oxygen separation.
Ammonia may either be combined with carbon
dioxide (CO 2 ) to provide urea or converted
to nitric acid which in turn is partially used
to upgrade lignite at a significant scale.
However, the application of NPK fertiliser can
cause nitrogen pollution, gaseous emissions of
ammonia are a respiratory irritant, and nitration
of water systems is associated with algal
blooms; less than half of applied fertiliser
nitrogen is absorbed by plants.
Lignite-based fertilisers are in development
and gaining commercial success, especially
with farmers who avoid applying NPK fertilisers.
The largest commercial product is the con-
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