Bón tưới cây hiện giờ không chỉ có các loại phân ủ, phân hoai bắt nguồn từ chất thải động vật, các loại phân bón hóa chất tổng hợp… mà có thể sử dụng than.
Than sinh học - một loại phân bón sạch
Phân bón làm từ than còn gọi là than sinh học (TSH) được sản xuất từ đủ loại chất hữu cơ thải ra trong quá trình trồng trọt và chế biến nông sản như các loại vỏ trấu, vỏ cà phê, vỏ dừa, mụn dừa, vỏ đậu phộng, bã mía, vỏ hạt điều, lá cao su, … và các loại rác hữu cơ khác. Các loại rác này bị phân hủy không hoàn toàn trong điều kiện yếm khí, điều kiện nhiệt độ, áp suất cao cho ra TSH. Trong tự nhiên, các vụ cháy rừng tạo ra sản phẩm cuối cùng chính là TSH. Có thể tạo ra TSH bằng cách đốt các loại rác hữu cơ trong lò nung ở nhiệt độ trên 500 độ C, sau một vài giờ, rác hữu cơ này sẽ được chuyển hóa thành TSH. Trong điều kiện yếm khí không có oxy và trong điều kiện áp suất cao, carbon sinh khối không bị cháy hoàn toàn mà ở dạng giữa khoáng và hữu cơ, hạn chế thấp nhất việc thất thoát carbon. Khói tỏa ra từ các lò đốt cũng chứa ít CO2 nên ít gây hại tới môi trường.
TSH được mệnh danh là “vàng đen” vì những ứng dụng của nó trong nông nghiệp và môi trường. Hàm lượng carbon cao cùng với độ xốp tự nhiên của TSH giúp đất giữ được nước và các chất dinh dưỡng, đồng thời bảo vệ các loại vi khuẩn sống trong đất, chống lại tác động xấu của thời tiết, xói mòn đất. Hơn nữa, TSH còn đóng vai trò là bể chứa carbon tự nhiên có khả năng lưu trữ CO2 trong đất. Theo nhiều nghiên cứu gần đây thì việc bổ sung một lượng nhỏ TSH vào trong đất cũng làm tăng đáng kể năng suất cây trồng. Phương thức sản xuất này đã được thực hiện thành công từ phòng thí nghiệm đến các vùng nông thôn ở châu Á, châu Phi với những kết quả khả quan.
Quá trình sản xuất TSH có thể tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị khác. Một số khí thoát ra trong quá trình sản xuất TSH có thể được sử dụng để sản xuất điện năng, số khác có thể dùng để sản xuất dầu hỏa hay dược phẩm. TSH không chỉ cải tạo đất mà còn được còn được dùng như một loại chất đốt thay cho than đá, dầu mỏ đang có nguy cơ cạn kiệt. Ngoài ra, TSH còn làm vật liệu xử lý nước ô nhiễm, nước nhiễm kim loại nặng do TSH có thể loại bỏ nitrate và phosphate, giữ lại các hợp chất hữu cơ độc hại có trong nước. Tại Nhật Bản, TSH còn được cấy thêm vi sinh vật để xử lý chất thải nhà vệ sinh, bảo vệ môi trường.
Sản xuất TSH: từ đơn giản đến phức tạp
Có nhiều cách để tạo ra TSH. Có cách rất đơn giản, nhưng cũng có cách đòi hỏi đầu tư về máy móc thiết bị, vì thế nên ở những nước đang phát triển cũng có thể sản xuất TSH. Tuy nhiên, nếu có đầu tư thì việc sản xuất TSH sẽ hiệu quả hơn.
Các dạng lò đốt
Hầm đốt
| 
Lò đốt thô sơ |
Lò đốt bằng gạch
| 
Lò đốt bằng kim loại |
Lò đốt lớn dạng dài | 
Lò đốt liên tục |
Quy trình tạo TSH
Trong quá trình đốt để sản xuất TSH, chất lỏng và chất khí được tạo ra có thể được sử dụng như năng lượng trong công nghiệp hay vận tải. Năng lượng được tạo ra từ quá trình đốt than bao gồm nhiệt, khí hydro, khí mê-tan, dầu sinh học… tùy thuộc vào công nghệ sử dụng để nhiệt phân như nhiệt phân chậm, nhiệt phân nhanh, nhiệt phân siêu nhanh, khí hóa, sấy ủ…
Phát triển số lượng đăng ký sáng chế về TSH
Nguồn: Wipsglobal
Những ưu thế của TSH đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu quan tâm cải thiện công nghệ sản xuất TSH ngày càng tiên tiến. Hiện Mỹ đang dẫn đầu số lượng đăng ký sáng chế (SC) về TSH với 43 SC. Trung Quốc đứng thứ 2 với 33 SC. Từ năm 2010 đến nay là giai đoạn phát triển số lượng các SC về TSH với số lượng trung bình mỗi năm là 35 SC. Nhiều công ty của Mỹ có tên trong các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký SC về TSH như Cool planet Biofuel, UT-Batelle, Avello Bioenergy….. Các công ty Trung Quốc có ít số lượng sáng chế hơn với trung bình mỗi công ty một sáng chế nhưng lại có rất nhiều công ty công ty tại Trung Quốc đăng ký sáng chế về lĩnh vực này.
Các công ty dẫn đầu số lượng đăng ký sáng chế về TSH
Nguồn: Wipsglobal
Ứng dụng TSH: hứa hẹn nhiều tiềm năng
Trên thế giới, TSH là một trong những sản phẩm được đánh giá là có tính ứng dụng cao trong đời sống. Theo dự báo của IBI (International Biochar Initiative), việc sử dụng TSH có thể giúp hấp thụ 2,2 tỷ tấn carbon/năm vào năm 2050. Trong nông nghiệp, thực nghiệm cho thấy sử dụng TSH làm tăng sản lượng ngũ cốc, cải thiện độ phì nhiêu của đất và tăng khả năng giữ nước. Mặc dù công nghệ TSH vẫn còn đang được nghiên cứu, một số nhà nghiên cứu khẳng định rằng TSH có tiềm năng lớn về giảm thiểu biến đổi khí hậu cùng với việc tạo ra các lợi ích xã hội, kinh tế và môi trường.
Tuy nhiên, hiện chưa có phương pháp hiệu quả nào để đánh giá lượng khí CO2 mà TSH có thể hấp thu nên thị trường mua bán chỉ số carbon (xem thêm bài: BOCM cơ hội cho doanh nghiệp - STINFO số 7/2012) từ TSH hiện vẫn chưa có. Tính kinh tế của TSH phần lớn phụ thuộc vào giá trị của các sản phẩm sau khi đốt, sự có sẵn của nguyên liệu đầu vào và sự khác biệt trong chi phí sản xuất. Hiện nay, quá trình tạo thành than sinh học đang được thực hiện chủ yếu ở quy mô nhỏ tại các nước đang phát triển châu Phi, châu Á.
TSH có thể được sản xuất theo cách rất đơn giản, dễ dàng, nên có thể tổ chức sản xuất TSH ngay tại vùng có nguồn nguyên liệu, vì thế TSH hứa hẹn tiềm năng ứng dụng to lớn trong nông nghiệp Việt Nam. Chẳng hạn như để sản xuất TSH từ rơm rạ, chỉ cần chuẩn bị một lò nung được xây bằng gạch chịu nhiệt hoặc một thùng sắt để chứa từ 5-10 kg rơm rạ trở lên. Rơm rạ được cho vào thùng rồi đó châm lửa đốt. Khi thấy nhiệt độ thùng có thể làm cháy toàn bộ rơm rạ trong thùng thì đóng cửa lò. Dập lửa đúng thời điểm sẽ giúp tạo thành than chứ không phải là tro. Được biết, ở nước ta, chỉ riêng nguồn nguyên liệu sinh khối như rơm, rạ, mùn cưa, bã mía, vỏ cà phê... đã là khoảng 150 triệu tấn, rất thuận lợi cho việc phát triển loại TSH nói trên.
Trong điều kiện thời tiết nhiệt đới ẩm Việt Nam, TSH có tốc độ phân hủy chậm sẽ giúp làm chậm quá trình thoái hóa đất, chống bạc màu, giảm độ chua, tăng hiệu quả sử dụng phân lên gấp 2 đến 3 lần.
TS Mai Văn Trịnh, Phó viện trưởng Viện Môi trường Nông nghiệp (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) cho biết “cách làm này sẽ giữ được gần như toàn bộ thành phần chất dinh dưỡng có trong rơm rạ và các nguồn sinh khối nông nghiệp khác, đặc biệt là gần 50% lượng carbon. Lượng carbon này sẽ giúp vi sinh vật trong đất phát triển, thúc đẩy quá trình cải tạo đất và tăng năng suất cây trồng”.
Tại Việt Nam, sản xuất TSH từ phế phụ phẩm nông nghiệp đang được bà con nông dân ở nhiều nơi như huyện Từ Liêm, huyện Sóc Sơn (Hà Nội), huyện Nam Sách (Hải Dương), Thành phố Hưng Yên (Hưng Yên)… ứng dụng. Nhờ có phương pháp mới, phế phụ phẩm của nông nghiệp đã không còn bị bỏ phí mà được làm thành TSH, phục vụ gieo cấy, trồng trọt. Bón TSH khiến cây cối xanh tốt hơn, ít sâu bệnh, tăng khả năng chịu hạn. Trong tương lai gần, mô hình sản xuất TSH này sẽ được triển khai rộng rãi tại nhiều địa phương khác trong cả nước. Những lò đốt TSH có quy mô lớn nếu được đặt tại các nơi thuận lợi để người nông dân sử dụng sau mỗi vụ mùa thu hoạch sẽ rất hiệu quả.