碳化爐: Top-lit Updraft Gasifier (TLUD)

第一次知道 Top-lit Updraft (TLUD) 是來自於國際生物碳先導計畫（International Biochar Initiative）網站裡面提到的「生物碳爐（biochar stove）」。
所謂的生物碳（biochar）指的就是在缺氧的狀況下，用熱將木質、纖維質的材料熱裂解（pyrolysis），就是所謂的「碳化（carbonization）」。

Wikipedia 說「生物碳（英語：Biochar），又稱為農業碳（英語：Agrichar），是使用於農業用途的木炭，它是熱裂解生物質能原料之後的產物，主要的成份是碳分子。它不被當成燃料使用，而是被用來改良土壤，幫助植物生長，以及碳收集及儲存使用。

因為對亞馬遜黑土的研究，讓科學家開始對生物碳發生興趣。在日本，在農業上使用生物碳也有長久的歷史。

近年因為排放二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體造成氣候變遷影響，讓科學家開始重視生物碳。因為它可以捕捉與清除大氣中的碳，將它轉化成非常穩定的形式，並儲存在土壤中達數千年之久。

他們發現使用生物碳可以增加20%的農業生產力，淨化水質，減少化學肥料的使用。更重要的發現是，生物碳似乎能夠捕捉大氣中的一氧化二氮及甲烷，大幅減少溫室氣體。」

之後，我就繼續尋找是否有給小規模農場使用的碳化爐，我找到了這一個影片：

從這個影片，我手繪一個設計圖，用餅乾罐做了模型，然後，請鐵工朋友幫我做了爐子試驗。

原始設計稿長得這樣：

之後，我做了模型：

最後，鐵工朋友幫我適當的修改之後，成品就是這樣：

原本影片裡面的碳化爐是用來碳化木屑（影片是說 wood chips），那是用碎木機把木頭刨碎，曬乾，然後填入碳化爐。之後，在頂端點火，然後蓋上煙囪，慢慢的將木屑在缺氧的狀況下碳化，這個過程稱為熱裂解（pyrolysis）。在台灣，木屑不多，但是乾燥的稻殼很容易取得，所以，您可以用稻殼來替代木屑，而最後的成品就是「碳化稻殼（carbonized rice hulls）」。

另外一個我在千甲聚落CSA計畫中製作碳化稻殼的方法，可以參考菲律賓稻米研究中心的這份「碳化稻殼的文件」，裡面也有一份有完整的設計圖。

至於碳化稻殼的用處，我摘錄在這裡：

稻殼碳化

工研院「直立式」生質能碳化爐的設計，將稻殼碳化處理後，產生兩大產物，一是稻殼經低氧燃燒後，所得到的「稻殼炭」；二是收集稻殼低氧燃燒後的煙，經過冷凝之後，所取得的「稻殼醋液」。「稻殼炭」的 pH 值在 7.0 以上，可增加土壤的有機介質，有助改進強酸性土壤 pH 值之功效，並可大幅減少氮肥使用量約 40%，並可添加鉀、磷、氮等形成有機複合稻殼炭生態肥料；「稻殼醋液」則具備驅蟲效果，在有機耕作方面，對於土壤防治與防範病蟲害有一定的成效。

有機複合稻殼炭生態肥料

稻穀為黑色之素材，可使地溫、水溫提升，並因介質透氣性良好，增加根部氧氣供應，促進植物之生長及減少危害。可使砂質土壤保水力增強，減少乾害；可使黏質土壤鬆軟，減少濕害。因主要成份為二氧化矽，與土壤成分相近，可視為土壤代用品，並含可溶性矽多，可增強植物抗病性。

天然稻殼液病蟲害防治劑

稻殼液加上適當天然物具有強的殺菌、殺病毒作用。對於抑制或消除植物病蟲害有相當顯著效果，並減少農藥施用增進地力。可稀釋後添加天然有機物形成病蟲害防治劑，促進土壤有益菌的繁殖，並抑制病原菌。 稻殼碳化處理得到「稻殼炭」與「稻殼醋液」，讓一公斤稻殼的價值，從原本的3元變成78元，增加26倍的價值。