自製炭化稻殼

稻殼(粗糠)在早期是屬於農業廢棄物，記得在我小的時候是與米糠混合餵雞吃的食物，但現在，開發出許多農業廢棄物的應用，諸如，生質燃料(燃料棒)、炭化稻殼(可蒐集木醋液)、堆肥...等，稻殼的身價就已飛漲，已不再是廢棄物，想要免費得到大量的稻殼幾乎不可能。

我在我們家附近(官田)的碾米廠購買稻殼，一大包(飼料袋裝)100元，和別的碾米廠比起來便宜很多，我有問過一包250元的，真是直逼米價啊~太誇張了...原本的目的是堆肥(調整碳氮比用)，雖知道可以做碳化稻殼，但苦於無工具不知如何下手，後來想了想決定買個鋁製水桶，挖洞，再放上煙囪試試看，沒想到還真的可行，只不過有遇上一些插曲，在文中我會盡量描述我所遇到的問題方便想要自製炭化稻殼的人做參考。
之前在YouTube上有看到過一段影片是介紹菱角殼廢棄物如何進行碳化，覺得很有意思，這是官田區公所的顏區長所推行的在地生產，在地利用的一個非常好的例子，改天應該找時間去拜訪他，請益相關的技術。
 以下引用自YouTube，公共電視 我們的島 第856集 碳鎖 (2016-05-09)

[碳化稻殼的特點] 引用自網路

 

使用優點：
◆ 碳化稻殼主要成分為二氧化矽，可增強植物抗病性，質鬆性質使透氣性良好，其目的是要中和Ph值(酸鹼度)，並可保持土壤結構的理化性。二氧化矽與土壤成份相近，可視為土壤代用品。
◆ 碳化稻殼Ph值7.0以上，內含鉀離子，為酸性土壤之良好改良劑，吸附力強， 有吸收毒素的作用，可減少連作障礙。
◆ 施撒於植物周圍可有效防止蟲類(軟體動物)入侵，並可去除禽畜糞之異味。
◆ 碳化稻殼排水性佳，可增加植物根部氧氣供應，防止因土壤物理結構性不好，而產生植物根系窒息。
◆ 鹽基置換良好可幫助植物吸附養份，使莖葉較厚且健全，含可溶性矽多，可增強植物抗病性。
◆ 經碳化的稻殼拌入介質中，無須增加氮的用量。可使砂質土壤保水力增強，減少乾害，砂質土壤鬆軟，減少濕害。

使用方法：
◆ 土壤和碳化稻殼比率約為3：1或土壤裏加入15~20%的碳化稻殼混合使用。

適用對象：
◆ 盆花、草花、盆栽、苗木、果樹、土壤改良及其它作物。

稻殼的應用可以直接混用或經炭化再使用、未經炭化稻殼的通氣性較佳，充氣孔隙度53%，容器水量45%，總體密度0.009g/ml，但是炭化以後總體密度上升為0.1g/ml，而充氣孔隙度降為34%，容器水量降為64%。炭化的過程使稻殼粒子破裂，因此密度增加，降低通氣性。但是炭化後的稻殼其保肥力卻可提升一倍，陽離子交換能力由10 me/100gm提高為22me/100gm。稻殼炭化時依灰化程度愈高pH值會上昇而偏鹼性，但如能控制適度炭化而不灰化，則pH值變化不大，應能維持與稻殼的6.8不相上下，導電度值的變化亦不大，約在0.34~0.38mS/cm之間。
碳化稻殼─主要成份為二氧化矽,可增強植物抗病性,質鬆性質使透氣性良好,
增加植物根部氧氣供應,防止因土壤物理結構性不好,而產生植物根系窒息。
碳化稻殼PH質6.8以上,為酸性土壤(介質)之良好改良劑,其吸附力強,有吸
收毒素之作用,可減少連作障礙。撒佈於植物周圍可防止蟲類(軟體動物)入侵。

[實驗一] 鋁製水桶進行碳化:

• 步驟:
  1. 桶子內部塞入紙張、乾樹葉、細的乾樹枝
  2. 點燃火源
  3. 燃燒後放置煙囪
  4. 堆置稻殼於四周圍
• 結果:
  1. 鋁製水桶的內框承受不住高溫，內框與水桶分離，失敗囉~
  2. 桶子一開始並未取出，因為有在悶燒的關係，稻殼其實有在碳化

 剛開始看起來沒有問題(20170226拍攝)

鋁框脫離，煙囪倒地(20170226拍攝)

脫離的鋁框，原來桶子需要用框圈住防止變形(20170226拍攝)

悶燒(20170226拍攝)

取出桶子後，發現周圍的稻殼有碳化(20170226拍攝)

 [實驗二] 使用燒金紙的桶子進行碳化

• 步驟: 同實驗一
• 結果: 有碳化成功
  1. 碳化時間約略是5小時
  2. 當天風勢過強，加助悶燒強度，使悶燒的情形變成了燃燒
  3. 兩袋的稻殼碳化成約1/2袋的碳化稻殼
  4. 碳化速度過快，所以須不斷的翻堆，不然會燒成灰燼
• Next to do:
  碳化稻殼其實相當的簡易，沒有想像中那麼難，原理就是利用悶燒，讓稻殼產生裂化，釋放出水分及內部的物質，餘留下來的，就是碳化後的稻殼，初步來看，整個實驗可以改進的地方主要有兩部分
  1. 桶子周圍的孔太多太大影響碳化，悶燒變燃燒，碳化變灰燼(鉀肥)
  2. 進行木醋液的蒐集，這次炭化作業完全只蒐集炭化稻殼， 發現蠻多的膠狀物殘留在煙囪以及桶子上方，這些物質就是木醋液殘留的痕跡，沒有進行蒐集實在是有點可惜，列入下次改善的對象。
• 導電性測試:
  炭化完成的稻殼基本上可以導電，一般的木炭則不會，我有撿拾了兩隻炭化的小枝條，進行導電測試，其中一隻(取材自桶子內部)，阻抗值無窮大，代表炭化失敗，只是一般的木炭，另一隻(取材自稻殼堆)阻抗值約略是35.5K歐姆，但電表一直在跳動，阻抗值不穩定，這樣的測試在於確認炭化的效果如何，炭化越是完全的，阻抗應該越低才是，當然這也是一種作為炭化水準的指標，可以讓我知道，這次的炭化水準是如何，下次回去再取炭化稻殼測試看看。

以下兩段影片是進行碳化時所拍攝的影片，請參考~

 碳化的速度過快，產生藍色的煙，類似燃燒了~

進行第二次作業，使用燒金紙的桶子(20170226拍攝)

風勢過大，炭化速度過快，變成稻殼灰燼(20170226拍攝)

從早上8:10am~12:55pm，約5小時(20170226拍攝)

攤開碳化稻殼，底部炭化不佳(20170226拍攝)

底部炭化不佳(20170226拍攝)

木醋液殘留在桶子上方的痕跡(20170226拍攝)

桶子內一開始置入的樹枝以及葉子沒有燃燒完成，一併炭化了(20170226拍攝)

多次灑水降溫(20170226拍攝)



完成炭化的稻殼(20170226拍攝)

阻抗值測定: 樣品一(取自稻殼堆)(20170227拍攝)

電表調至200K歐姆，約35.5K歐姆(20170227拍攝)

電表跳動不已(20170227拍攝)

阻抗值測定，樣品二(取自桶內)(20170227拍攝)

毆姆值調到最大，還是測不出來，所以阻抗是無窮大，斷路的意思，也就是這是一根沒有碳化完成的一般木炭(20170227拍攝)

後記:
2017/4/3下午又做了一次的碳化稻殼，這次使用了三包稻殼，而且沒甚麼風，所以碳化的速度相當的慢，從下午2:30PM到晚上9:00PM最上層的稻殼都沒看到任何碳化完成的痕跡，就丟著不管去睡覺，隔天早上5:30AM起來發現大量碳化完成，當然也伴隨著大量的過度碳化變成了灰燼，將1/2碳化的稻殼蒐集起來後，剩餘的1/2當作是磷鉀肥施用在各果樹旁(掘深坑掩而埋之)，今天製作的碳化稻殼其實不是很成功，主要的因素在於碳化的時間過長以及沒有定時去進行翻攪的動作導致很多的稻殼變成灰燼。
之前看Youtube上有日本人於田間施行碳化稻殼作業，完成後灑上水，蓋上透明塑膠袋，且將塑膠袋周圍的縫隙用泥土完全掩埋，隔天再將這碳化完成的稻殼深耕入土，本在想這樣做的目的是甚麼?今天終於頓悟了，這樣做的目的其實很簡單，就是要隔絕空氣，讓碳化稻殼不再繼續碳化下去，避免變成灰燼(阻絕空氣，阻斷悶燒的進行)，灑水的目的在於不要讓塑膠布被高溫的稻殼燒破，請參考以下YouTube上的碳化稻殼製作影片。