Neue Energien rd Call Climate and Energy Funds from the Federal Government managed by the Austrian Research Promotion Agency

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1 Neue Energien rd Call Climate and Energy Funds from the Federal Government managed by the Austrian Research Promotion Agency Proposal Form A Section Fundamental Research eingereicht am 8. Oktober 2009 Project title: Project short title: Applicant Project Partner: Project title (max. 150 characters) Biochar: Analysis of risks and prospects Acronym (max. 20 characters) Assessment of Biochar Company and/or Institution Name University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna (BOKU) - Institute of Safety and Risk Sciences (contact) address: Peter Jordan Straße 82, A-1190 Vienna - Institute of Waste Management, Department of Water, Atmosphere and Environment - Institute of Soil Science, Department of Forest- and Soil Sciences - Department of Organic Chemistry - Institute of Wood Science and Technology, Department of Material Sciences and Process Engineering - Institute (Division) of Organic Farming, Department of Sustainable Agricultural Systems - Center of Global Change and Sustainability Company and/or Institution Name(s) Topic area Energy systems, networks and users Advanced storage technologies Energy efficiency in industry and commercial settings Energy efficient vehicle components and systems Solar thermal systems Photovoltaic Bioenergy and advanced conversion technologies Miscellaneous renewable energy carriers x Strategic decision making principles for Austrian technology, energy and climate policy Thematically open Cost Presentation: Total Costs [ ]: Total Grant [ ]: SYNOPSIS: A short presentation of the contents and the goals, max. 5 sentences The synopsis should make it possible to capture the project goals in a glance. Internationally biochar is being advanced as a low-risk and sustainable alternative to classic

2 Neue Energien rd Call Climate and Energy Funds from the Federal Government managed by the Austrian Research Promotion Agency CCS-Technologies. However, amongst other things, the permanence of carbon storage as well as the (soil)ecological and social consequences of biochar use are unclear. These are the questions which this research project will, in a multi-disciplinary approach, devote itself to, so as to support national and international climate politics in these questions. Project duration: from to (36months)

3 1 Abstract a) Five line summary (synopsis) in English (max. 5 sentences) Internationally Biochar is being advanced as a low-risk and sustainable alternative to classic CCS-Technologies. However, amongst other things, the permanence of carbon storage as well as the (soil)ecological and social consequences of biochar use are unclear. These are the questions which this research project will, in a multi-disciplinary approach, devote itself to, so as to support national and international climate politics in these questions. b) Summary in English, (max. 1 page) 1.) Problem: Internationally the recognition of Biochar technology as part of a post-kyoto agreement (biochar as a low-risk alternative to the discussed geologically orientated Carbon Capture and Storage-Technologies) is being strongly advanced. Austria will have to take a position on this matter. With biochar technology, the goal is to transform the carbon bound in biomass into a more stable form (bio coal) via pyrolysis techniques, and to store it long-term by mixing it into surface area soil. Hereby important questions in connection to biochar are still unresolved: - the comparability with traditional practices concerning sustainability - the permanence of the carbon-bond/storage through biochar use in agriculture - the ecological quality (e.g. carbon-bond forms, pollutant levels) of the various biochar and pyrolysis products on the market - ecological and social consequences and also potential of broad use of this technology (and the biomass production prior to biochar use) 2.) Goals of this research project are: estimation of the risks and potential in the use of Biochar in Austria/ Central Europe and comparatively in the tropics/ subtropics as well as an analysis of the permanence of the carbon-storage. 3.) To reach these goals the following methods will be applied: Literature review (international peer-reviewed literature) as well as research in local literature from the tropics in traditional Terra Preta Countries Soil sampling (incl. soil description) of soil fertilized with biochar in Austria, Germany and tropics/subtropics (old Terra Preta soil in Brazil) Laboratory analysis of these soil samples: amongst other things stability of the carbon-bonds, characterisation (fingerprint) of organic matter as well as organic and inorganic pollutants in the soil Chemical-analytical examination of the pyrolysis products regarding the carbon-bond forms, pollutants and mineral nutrients CO 2 -balance of biochar in Austria/Germany (prior areas, pyrolysis up to application in agriculture) through LCA using the ISO standards 14040, and IPCC guidelines Socio-cultural, ecological and economical investigation regarding the importance of biochar as well as alternative strategies of carbon sequestration, minimizing of CO 2 - emissions and energy production in developing countries

4 4.) Target results and findings. a) A better understanding of the traditional Terra Preta -soils in the tropics as important background for the soil-ecological evaluation of biochar use b) Knowledge about the permanence of carbon storage and the soil-ecological consequences of biochar use in Austria and developing countries c) Comprehensive evaluation of the contributions of biochar use toward climate protection d) Social, economic and ecological consequences of a large-scale application of biochar in the tropics/subtropics using the example of Kenya and Brazil (international climate politics) e) Compilation of a report which should support the Austrian federal government in the development of its position on biochar. f) Identifying research questions to which Austria can offer a significant, international contribution.

5 Kurzfassung c) Five line summary (synopsis) in German Biochar wird als risikoarme und nachhaltige Alternative zu klassischen CCS-Technologien international vorangetrieben. Unklar sind jedoch u.a. die Dauerhaftigkeit der C-Bindung sowie (boden-)ökologische und soziale Auswirkungen des Biochar-Einsatzes. Diesen Fragen widmet sich dieses Forschungsvorhaben in einem multidisziplinären Ansatz, um die nationale und internationale Klimapolitik mit Entscheidungsgrundlagen zu unterstützen. d) Summary in German, (max. 1 page) 1.) Problemstellung: Die Anerkennung der Biochar-Technologie als Teil eines Post-Kyoto- Abkommens wird international, als risikoarme, nachhaltige Alternative zu geologisch ausgerichteten Carbon Capture and Storage-Technologien stark vorangetrieben. Österreich wird dazu Position beziehen müssen. Der in Biomasse gebundenen Kohlenstoff soll über Pyrolyse-Verfahren in eine stabilere Form (Biokohle) übergeführt, den oberflächennahen Böden beigemischt und so langfristig gelagert werden. Wichtige Fragen im Zusammenhang mit Biochar sind dabei ungeklärt: - die Vergleichbarkeit mit traditionellen Biochar-Praktiken (alte Terra Preta -Böden in Brasilien) hinsichtlich der Nachhaltigkeit - die Dauerhaftigkeit der C-Bindung durch Biochar-Einsatz in der Landwirtschaft - die ökologische Qualität (u.a. C-Bindungsformen, Schadstoffgehalte) der unterschiedlichen am Markt gebrachten Biochar- bzw. Pyrolyse-Produkte - ökologische und soziale Auswirkungen wie auch Potenziale des breiten Einsatzes dieser Technologie (und ihrer vorgelagerten Biomasse-Erzeugung) 2.) Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Abschätzung der Risiken und Potentiale beim Biochar-Einsatz in der Landwirtschaft in Österreich und in den tropischen/ subtropischen Gebieten, inkl. Analyse der Dauerhaftigkeit der Kohlenstoff-Bindung. 3.) Zur Erreichung dieser Ziele werden folgende Methoden angewandt: Literatur-Review (internationale peer-reviewed Literatur) sowie Recherche lokaler Literatur aus den traditionellen Terra Preta Ländern Bodenprobennahme (inkl. Bodenbeschreibung) von mit Biochar gedüngten Böden in Österreich, Deutschland und Tropen/Subtropen (alte Terra Preta -Böden in Brasilien) Laboranalytische Untersuchung dieser Bodenproben: u.a. Stabilität der C-Verbindungen, Charakterisierung der organischen Substanz sowie organische und anorganische Schadstoffe im Boden Chemisch-analytische Untersuchung der Pyrolyse-Produkte bzw. unterschiedlicher Biochar-Herkünfte hinsichtlich der C-Bindungsformen, Schadstoffe und Mineralstoffe CO 2 -Bilanzierung von Biochar in Österreich / Deutschland (vorgelagerte Bereiche, Pyrolyse bis zum Einsatz in der Landwirtschaft) mittels LCA nach ISO-Norm 14040, und IPCC Guidelines

6 Sozio-kulturelle, ökologische und ökonomische Untersuchungen zur Bedeutung von biochar sowie alternativer Strategien der C-Sequestration bzw. Minderung des CO2 Ausstoßes und der Energieerzeugung in Entwicklungsländern 4.) Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse. a) Besseres Verständnis der traditionellen Terra Preta -Böden in den Tropen als wichtiger Hintergrund für die bodenökologische Evaluierung des Biochar-Einsatzes b) Erkenntnisse zur Dauerhaftigkeit der C-Bindung im Boden und der bodenökologischen Auswirkungen des modernen Biochar-Einsatzes in Österreich und in Entwicklungsländern c) Evaluierung der Beiträge des Biochar-Einsatzes für den Klimaschutz d) Sozio-ökonomische und ökologische Auswirkungen eines großflächigen Biochar- Einsatzes in den Tropen/Subtropen am Beispiel von Kenia und Brasilien (internationale Klimapolitik) e) Erstellung eines konzisen Berichtes, der die österreichische Bundesregierung bei der Entwicklung einer Position zu Biochar unterstützt. f) Identifikation von Forschungsfragen, bei denen Österreich einen wesentlichen internationalen Beitrag leisten könnte.