Kon-Tiki – the democratization of biochar production


by Hans-Peter Schmidt und Paul Taylor

A simple but ingenious invention finally allows each farmer and gardener, everywhere in the world, to produce for themselves a sufficient quantity of high quality biochar. With reasonable investment and some know-how of the charmaker’s craft, farmers can produce in one afternoon a cubic meter of high quality biochar. This democratization of biochar production will be a key strategy to closing the agricultural production loop for small farmers.

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In the next few decades, industrially produced biochar may become one of the key raw materials for the bio-based economy. Since the construction, electronics, paper making, waste water treatment, textile, 3D printing and other industries will all be competing for this biochar (see 55 uses of biochar), commercially-produced biochar will remain an expensive input for farmers to purchase. Small farmers may find that weighing the cost of farm labor against the cost of commercial biochar comes out in favor of making their own from accumulated farm, garden and household residues. This allows farmers to complete the resource loop on their own farms where biochar can enter the local use cascades (Schmidt, 2012; Shackley, 2014) and become the basis for the humus enrichment of soil.

Fig. 1: Biochar production in the Swiss Alps.

People of many ancient and preindustrial civilizations produced charcoal and biochar in such quantities that it even became one of the causes for the deforestation of whole regions and countries (Carlowitz, 2013; Fang and Xie, 1994; Willcox, 1974). The charcoal they produced was mainly used to melt ore, to work iron, to produce lime, to fire ceramics or simply for cooking and heating, however, a considerable part of the finer charcoal fraction was used in combination with organic wastes to improve soil fertility (Criscuoli et al., 2014; Glaser and Birk, 2012). If the ancient peoples were able to produce such large quantities of wood and biochar, how can it be that in this age of high technology, we have not been able to successfully produce local, cost-effective biochar to be used on farm? How is it that the millions of euros and dollars spent on major biochar research projects have failed to develop a reliable and affordable pyrolysis system to give farms and communities access to biochar made from the residues they generate? How did our ancestors manage to produce, without chainsaws, steel, conveyor belts and electric motors, such substantial amounts of biochar that an average one-fifth of the humus content of the soils of the world is composed of biochar (Kluepfel et al., 2014; Rodionov et al., 2010; Schmidt and Noack, 2000)? Although the bulk of this biochar stems from natural causes, mostly forest and steppe fires, these fires were also the result, to some degree, of human agency (Gammage, 2012; Gerlach et al., 2012; Rodionov et al., 2010). There is no doubt, however, that within settlement areas where the proportion of biochar exceeds by a wide margin that found in other soils, the biochar was produced as a side effect of village fire management practices, and perhaps even deliberately produced and added to soil (Gerlach et al., 2012, 2006).

 

Learning from fire

Anyone who has ever tried to clear a hundred square meters of wild growing forest to make it plowable, even when chainsaw and backhoe are available, will see very quickly that fire helps. For 25,000 years of human history, fire was the most ubiquitous and important means that every culture, people and clan had to carve out a place to live in nature. Only through fire was humankind able to develop the intellectual and physical advantages he had over the other animals to access resources and adapt the environment to his benefit (see also Richard Wrangham’s excellent book: “Catching Fire: How Cooking Made Us Human”).

Most folks who deal daily with fire, cook every meal, forge every tool and nail, burn lime, fire clay, warm themselves, and maintain their pastures and forests, learn how to light a fire that provides warmth without enveloping every house in the village with acrid smoke. Contrary to what one intuitively believes, a smokeless fire is lit from above and not from below.

 

The analogy of the match

Although it seems counterintuitive (see here the exciting field of intuitive physics, wood actually does not burn. Instead it is the gas emitted by heating the wood that burns. Only when the wood is finally charred under the flame of the woodgas, can oxygen penetrate the then porous structure of the newly charred wood and glow the carbon to ash.

Striking a match on the rough surface of the matchbox ignites a flaming chemical reaction of the sulfurous tip that generates enough heat to make the wood emit highly combustible gases. The flame ignites the gases so released from the wood and the process continues under the heat from the burning pyrolysis gases, causing further outgassing and burning of gas. But underneath the flame of the woodgas the wood itself does not burn but carbonizes, because the gas flame consumes all the oxygen, creating a pyrolysis zone where the flame protects the match from oxidation. As we know, the match burns with a clean flame until someone blows out the flame after which it will smoke. The smoke is just the last unburned and condensing residual wood vapors, released before the match cools sufficiently to stop outgassing them.

Fig. 2: The example of a match shows how the flame excludes oxygen allowing pyrolysis to take place (image: Thomas Reed)

A smokeless fire can be made to work just like a match. You light it from above, so that the fire in the uppermost layer heats the next lower layer, which consequently begins to outgas. The gas rises through the flame above, where it is burned. In contrast, when you light a fire from below, the heat will cause the wood layer above to outgas. Much of the ascending gas will escape the flame and condense in the cooler air. This is what we see as smoke. Instead of burning completely, the bottom lit fire sends smoke out the chimney or into the house, or into the clothes, eyes and noses of those seated around the campfire.

If you layer a wood pile loosely, with enough small branches in the upper layer, and light it at the top, nearly all the resulting wood gas will pass through the overlying flame front and burn so there is only a clean, smoke free combustion gas. Radiant heat from the flame chars the wood beneath layer by layer. Air is drafted in from the sides of the pile, but is updrafted into the flame and consumed in combustion. Under the nearly oxygen-free fire front the char is mostly preserved. As the pyrolysis reduces the wood chunks to smaller pieces that pass down through the loose pile, fresh layers of wood are continually exposed to off-gassing heat below the fire front. By observing the flame and the onset of ash build up on the outer layers of the charred wood you can determine the right moment to quench with water or smother with dirt, and instead of producing ash alone, you may retain close to a fifth of the wood as charcoal, while utilizing your smokeless fire to cook or to warm yourself.

Fig. 3: These burn piles in the Oregon woods illustrate the difference between lighting a fire on the top (left) or lighting it near the bottom (right). Images: Kelpie Wilson.

 

From the basic principle of smokeless fire

The fundamental principle of the smokeless fire was the starting point for our design of the Kon-Tiki, an open-topped conical kiln for making biochar. We chose the name Kon-Tiki in memory of Thor Heyerdahl, who asserted in the ‘40s of the last century that the inhabitants of South America were able to cross the Pacific to Polynesia in handmade boats. The experts virulently attacked Heyerdahl’s theory until he finally silenced them by building such a boat with only the tools and materials of the South American natives, and crossing half the Pacific from Lima to Polynesia. He named his boat Kon-Tiki after the South American god of sun and fire.

Fig. 4: With this raft, built only with native South American materials and tools, Thor Heyerdahl crossed half the Pacific Ocean in 1946. He named it after the fire god, Kon-Tiki.

Our goal was quite similar, although not nearly as adventurous. We wanted to show how our ancestors were able to produce with simple means and without high technology, large quantities of biochar. Additionally, we sought a simple, inexpensive, easily adaptable technology for a Terra Preta project in Nepal, where the mountain farmers cannot possibly engage with an unaffordable, high-tech pyrolysis machine. If earlier peoples in South America, Australia, Scandinavia, Palestine, China, and actually almost everywhere, were able to produce and apply such quantities of biochar that their soils were partially blackened throughout, this must be achievable today in even the poorest tropical countries. We also hoped to develop a technology that would allow farmers and gardeners in rich countries to convert their own residues into biochar as an alternative to buying it from industrial manufacturers.

Fig. 5. Typical profile section of a soil west of Cologne. Among the superficial unconsolidated sediments is a black soil horizon containing deep black soil pits up to 2 m deep with high proportions of charcoal. (from: Gerlach et al 2012)

In our thinking, we began with the smokeless fire of the ancestors and combined this with the observations of archaeologists, namely that black soil deposits are often found in soil profiles as clearly demarcated cone pits with a upper diameter of about 2 m and a depth of 1.5 (Eckmeier et al., 2008; Gerlach et al., 2006). First, we suspected that these soil cones were simply rubbish pits, which, when they were filled, were burned from the top down, only to be replenished. In some instances, this will have been the case. But what if these man-sized pits were used as open pits for pyrolysis? We had to exercise now some experimental archaeology.

 

Open Earth Kiln

If you take care to build a strong initial bed of flaming embers at the bottom of the hole in the ground, gradually, layer by layer you can add combustible material such as wood, food scraps, bones, leaves and straw while maintaining a smoke-consuming fire front. The burning pyrolysis gas consumes most of the oxygen drawn into the pit by the flame and therefore protects the pyrolysis zone, while the earthen walls keep air out from the sides and below. The fire itself is so effective at excluding air that the underlying layers outgas and char instead of burning to ash. After a few hours, by the steady piling and outgassing of fresh biomass, one or more cubic meters of biochar accumulate that can then be quenched by water or by a 5-10 cm thick layer of soil, sand or manure.

Fig. 6: Production of biochar in a 90 cm deep pit with a stone rim (Images: Ithaka-Institute).

Inspired by Josiah Hunt, we tested the production of biochar in an open earth kiln. And it worked just great. In the first attempt, we made a few hundred liters of excellent looking biochar in a conically excavated hole in the ground. This success was reason enough to construct a more precise theory about the system and to consider how it could be implemented with better technology and control.

 

With the fire, not against the fire

An investigation amid the global biochar community showed rapidly that we were not alone on the road of this development. At her most valuable Backyard Biochar website Kelpie Wilson had already presented examples of the Japanese Moki-Kiln, the Australian Moxham Kiln, Kelpie Wilson’s own Pyramid Kiln and new cone and pyramid designs by Michael Wittman, Gary Gilmore and others. With the exception of the Moxham all these kilns are comparatively small and more suitable for gardeners and hobbyists, but the principle is clear: produce biochar using the fire and not by suppressing it. We also took as inspiration the form of fire containers that were used throughout the Orient for the offering of religious sacrifices. Under the name of Agni Hotra, the Vedic fire ritual, they are still widely used today in India. The size of the Agni Hotra bowls is generally small, but for temple rituals, there were larger fire bowls made of copper. The dynamics of smokeless flames over the fire pits, dancing to the heavens, clearly showed that we were on the right track with the physics of fire.

Fig. 7. The Vedic Agni Hotra ritual (image: agnikultur).

Based on these principles, which may mark a U-turn of the modern direction of pyrolysis for farm scale biochar production, we were now close to developing an optimized Kon-Tiki kiln for the production of high-quality biochar in large quantities and at very low cost. The first principle of Kon-Tiki art is this: Use the pyrolysis gases as cover gas and thus create with the fire the air exclusion for pyrolysis.

 

Kon-Tiki Cone Kiln

Although the biochar quality from the first experiments with an excavated earth kiln looked pretty good, it was too inhomogeneous for standardized products. The open combustion of the pyrolysis gases was fairly clean, but not always stable, especially in gusts of wind, and we were not able to completely prevent the emergence of smoke. We had to get one step further to study the operating principles more precisely and to optimize the different parameters of the system. At this stage we designed and built the first 750 liter aboveground Kon-Tiki made out of steel.

Figure 8: The first Kon-Tiki had a diameter of 150 cm, a height of 90 cm and a capacity of 850 liters. It was built by Markus Koller.

With an upper diameter of 1.50 m, a height of 0.90 m and a wall inclination of 63°, a steep cone shape was chosen so that the resulting biochar was well compacted and would make a consistent fire front at the surface for a reliable barrier to oxygen. Unlike the earthen walls in the earth kiln, the steel walls reflect the pyrolysis and combustion heat back into the kiln, resulting in a more uniform temperature distribution and thus ensuring more homogeneous charring conditions and resulting biochar quality. More importantly, the decisive criterion for the success of the new steel shape was the difference in combustion dynamics with the change from a sunken to an aboveground form. We found that the combustion air that is drawn down onto the burning surface is preheated as it rises along the hot outer wall of the kiln. Pre-heating the combustion air significantly reduces the cooling of the unburned gases, generating more stable combustion dynamics and greatly reducing smoke production.

Fig. 9: Air is drawn in over the hot outer wall of the kiln and swirls above the fuel bed creating a vortex that ensures good mixing of pyrolysis and combustion air, resulting in very low emissions of the Kon-Tiki kiln.

Once the kiln reaches its working temperature of 650°-700°C, hardly any smoke is visible. The combustion air rolls in over the metal edge of the outer wall and into the kiln. But at the same time, the burning gases must escape upwards and so, similar to a clockwork, a counter-rotating vortex is established in the center of the kiln (see Fig. 4). Thanks to the establishment of this horizontal vortex, the air supply to the fire zone is stabilized. The wood gas, which is heavier than air, is kept in the vortex until it is completely burned. Thus, the second fundamental principle of Kon-Tiki craft is the development of a horizontal gas-air vortex, which provides a stable, smokeless combustion regime.

 

Optimize combustion by providing a rim-shield

To further optimize combustion dynamics of the Kon-Tiki, we added a thin metal rim-shield. This provides additional preheating of combustion air that rises between the inclined kiln walls and the steel outer screen. Since the screen extends almost ten cm above the edge of the kiln, it prevents cold combustion air from being drawn directly into the kiln and protects the combustion dynamics from any disturbing gusts of wind. Indeed, the denser cold air that slides from the outside of the screen onto the preheated air stream from the space between the kiln and screen is extraordinarily stabilizing and prevents smoke or even fire from breaking out laterally from the Kon-Tiki. Another advantage of the screen is that the kiln wall is not cooled by the external air, or even gusts of wind, thereby improving the power of the kiln walls to reflect heat back to the interior of the pyrolysis zone. It also protects the workers from possible burns as the screen never heats to more than 60°C.

Fig. 10. Video showing the efficiency of the rim shield.

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Drying and pyrolysis

As we had observed with the open earth kiln, the fire front at the surface quickly dries the biomass after it is laid down on the blaze. The massive heat released during pyrolysis is thus used as drying energy and wet biomass with a water content of over 50% can be carbonized. Once a high-energy fuel bed forms at the bottom of the Kon-Tiki, you can even pyrolyze freshly cut wood, leaves or cattle dung. The Kon-Tiki thus works both as a dryer and a pyrolyzer. Unlike most closed pyrolysis systems, this in itself is a major advantage.

Fig. 11: Once a strong ember bed brings the pyrolysis temperature up to 700 ° C, fresh wood can be added. The Kon-Tiki functions as both a feedstock dryer and a pyrolyzer.

 

Ignition and First Layer

In the first experiment of firing a deep Kon-Tiki we feared that we had made it too deep, because deep down in the Kon-Tiki steel container, the oxygen is used up very quickly. In fact, it was impossible at first, even with a strong igniter, to start a fire. After several attempts and considerations we found a highly effective ignition technique that we marvel at anew every time we use it.

Start by building an open stacked square chimney of dry wood in the middle of the kiln and about three-quarters of the kiln height. This airy wood chimney is ignited at the top with some tinder. Once the top two rows of the fire are burning well, it creates a train that pulls air down the sidewalls of the kiln and back up through the middle of the wooden chimney. After about ten minutes, burning wood from the top of the chimney falls down the chimney and ignites the base. After another five minutes the entire burning “chimney” can be collapsed and spread evenly on the bottom of the kiln.

Fig. 12: Igniting the wood chimney in the middle of the Kon-Tiki.

Another five to ten minutes later, a sufficiently hot bed of embers has been formed and the surface layer begins to be covered with white ash. This is the moment to add the first regular layer of biomass. Cover the zone of glowing coals evenly but not too thickly. Once this new biomass layer also becomes coated with white ash, this is the sign that the feedstock has solidly reached pyrolysis temperature and exothermic pyrolysis will continue even in the absence of flaming combustion. It is time now to add the next layer of biomass. This will maintain a powerful flame front above the pyrolyzing material to consume down-convecting oxygen while combusting the smoke, thus protecting the char. This process is repeated for all the subsequent layers every five to ten minutes until quenching. Consequently, working with the Kon-Tiki requires the constant presence of a person to add fresh biomass. If you wait too long, the char starts to oxidize, which reduces yield and increases the ash content of the biochar. Take care not to lay on too much, too fast as this will weaken the flame, reducing its ability to capture the fumes and allowing smoke to escape.

Fig. 13: When the top layer of biomass begins to coat with ash, it is the right time to add the next fuel layer. The biomass becomes completely charred then in the lower layers.

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Firing Duration

Compared to an automated installation, the disadvantage of the Kon-Tiki kiln is that it must be hand fed during the entire period of operation. Depending on the type, lumpiness and water content of the feedstock, it takes two to eight hours to produce roughly 1 cubic meter of biochar in the latest version of the Kon-Tiki kiln with side angles of 70° . If one uses dry wood chips, it only takes about two hours; undried prunings take four to five hours; green wood with logs, branches and leaves takes up to eight hours. Again, depending on the biomass, one person can operate two to four kilns in parallel. On a working day, a person can thus produce with two to four kilns between 1 and 1.5 tons of biochar, which corresponds approximately to the daily capacity (in 24-hour continuous operation) of a medium sized industrial pyrolysis plant.

Fig. 14: Mounting the rim shield to optimize combustion dynamics.

Another significant advantage of the Kon-Tiki is that the biomass does not need to be homogenized, chopped or even pelletized, but may simply be layered as coarse pieces up to 120 cm long. However, the charring time is considerably longer than with dry, small-sized biomasses. When using fresh twigs and branches, the capacity of the Kon-Tiki corresponds approximately to the amount of biomass that accumulates in eight hours of landscape maintenance or while cutting firewood. Instead of tossing the branches and brush unsuitable for firewood on a big pile that very slowly rots, or is burned to mostly ash in a smoky fire, they can be charred in the Kon-Tiki.

 

Quenching

The Kon-Tiki should only be filled to a maximum of 10 cm below the top edge, otherwise the stable gas-air vortex will be disrupted and the charring of the upper layers will be uneven. As the Kon-Tiki becomes full, make sure the last two to three layers consist of only easily charred material such as thin branches or prunings, since larger pieces added in the final stages will either remain incompletely charred or will require too much time to burn, resulting in excessive ash production.

Quenching can take place either from the top or the bottom. We developed a method to quench from the bottom that works like this: About 20 minutes before the last layer is pyrolyzed, the water tap at the bottom of the Kon-Tiki is opened. Water flows slowly in from the bottom of the kiln. When the water meets the hot coals, it evaporates. The heated 600-700°C water vapor rises through the char bed, and not only makes for a slow quench, but partially activates the biochar at the same time. The hot steam serves to expel and react with condensates from the pores of the biochar. The biochar is thus cleaned, increasing the pore volume and the inner surfaces of the biochar. In this way, partially activated biochar is produced. The only specific surface area measurement taken so far was done for a Kon-Tiki biochar quenched from the top. This top-quenched biochar had a specific surface area of 289 m2 per gram. We hypothesize that vapor activation as described above will result in consistently higher surface areas. The fire in the uppermost layer of the Kon-Tiki is not snuffed by the steam, because the hot top layer of glowing coals, about 20 cm thick, floats on the rising water. Once you notice that the last coal layer begins to float, spray it with water from above to complete the quenching.

Fig. 15: Quenching from the top with water.

Alternatively, you can also completely douse the kiln from above, however, it would be to the detriment of the partial steam activation compared to the watering from below. The pore volume and the specific surface of the biochar would be smaller when doused from above. If you want to avoid wetting the char, so you can later use it, for example, as fuel charcoal, you can close the kiln either with an airtight lid or simply with a thick layer of dirt to snuff it out and allow it to completely cool. (Take care: this takes a long time and could lead to loss of char or fire if the lid distorts or the dirt leaks air.) The resulting “dry quenched” biochar is however much richer in condensates and also pollutants such as PAHs. For fuel charcoal, this may be good, since the condensates and pollutants burn well, but for biochar used as animal feed, certainly not. Our initial tests of using nutrient and mineral enriched water like liquid manure or liquid digestate for quenching are very promising for the production of carbon fertilizers or other enhanced biochars. However, this is a new field that needs further research.

Fig. 16: Crystal clear quench water is the best sign of clean pyrolysis.

The quench water can be left for a few hours or even days in the kiln. It drains out easily through the water tap at the bottom. The quench water looks clean and transparent, but it is soapy and has a very high pH. While the high pH is due to the approximately 10% ash which results from the flame cap pyrolysis process, the soap is formed by the reaction of the ash with pyrolysis oils, which are expelled from the pores during quenching of the char. This soapy quench water is apparently excellent for pouring on fruit and vegetable plants. It discourages snails and fungus and generally acts as a tonic to the plants. The latter statement is based on personal observations of only two dozen plant species so far; systematic scientific investigations are still pending.

 

Quality

Biochar quenched with water generally fulfills all the requirements for the premium quality of the European biochar certificate (EBC, 2012). The flame cap pyrolysis principle guarantees that the vast majority of the pyrolysis gas is expelled from the biochar and burned, not stuck on the biochar surfaces and pores in the form of toxic condensates (Bucheli et al., 2015). The biochar is additionally cleaned and partially activated when slow quenched with water from the bottom. Please find here an EBC analysis of a vine root biochar made with a Kon-Tiki.

Fig. 17: Beautiful open pore structure of the Kon-Tiki biochar. Image: Michael Hayes

The pyrolysis temperature in the Kon-Tiki is 650-700 °C with brief temperature peaks close to the flames going up to 750°-800°C. In this temperature range, the biomass, including its lignin, becomes completely charred. The result is a high-temperature biochar of high quality, which is particularly suitable for animal feed, as a litter additive, for manure treatment, for composting, for drinking water filtration, wastewater treatment and generally to bind toxins and volatile nutrients. The Kon-Tiki biochar is less useful for direct application to soil, since it might adsorb labile soil nutrients and bind plant-signaling chemicals. Be sure to enhance biochar from the Kon-Tiki with nutrients before using it as a soil conditioner biochar.

 

Gaps and Uncertainties

The development of the Kon-Tiki systems is still in it’s early stages and needs more systematic research. For the moment, the quality assertions are based on only one complete EBC analysis plus some additional academic lab data of Kon-Tiki biochars. Initial emission testing indicates that clean combustion is feasible, although a systematic investigation of the influence of feedstock composition, degree of humidity, particle size and stronger winds has still to be done. Yield was measured at rates between 15 and 20 percent on a dry matter basis which correspond to other high temperature pyrolysis chars, however, the influence of feedstock composition, humidity, particle size and the art of the char maker’s craft will all impact yield.

We are currently investigating differences in specific surface area and volatile organic carbon content of biochars produced at different heights in the kiln. Biochar at the bottom of the kiln stays much longer in the pyrolysis zone than biochar from feedstock added towards the end of the firing. At the bottom of the kiln biochar cools slowly and vapor activation is much shorter and at lower temperatures than in the middle or the upper parts of the kiln which result in different activation levels and biochar characteristics. Systematic research of these variances in function of the charring position inside the kiln is needed.

These uncertainties are important and we are looking forward to initiate and do more advanced research about these questions. However, these uncertainties are congruent with most of the scientific uncertainties of more technical pyrolysis systems.

 

Future

From the first attempt, the Kon-Tiki deep cone kiln worked better than we would have envisioned before we began. Nevertheless, everything was not as easy as it seems in retrospect. We spent many hours in the myriad attempts to optimize the shape and dimensions of the cone until the thermodynamic puzzles began to crack. What made it light work for us, however, was the magnificent pleasure it was to work directly with the fire. Each experiment lasted at least six, but usually eight to ten hours that we passed surrounded by the forest, on the terraces of the ancestors, facing the snow covered mountains. Sometimes we invited friends; often the children were there, who have long since become fire and biochar experts. It was the best summer of research. We filmed, photographed, carried out countless measurements and learned new measurement techniques.

Friendships have been strengthened by the fire while sharing the meals cooked on the Kon-Tiki. Just like our ancestors, we have experimented with the forces of primordial elements and discovered the awe of nature in a new way. In the age of high technology, we have put this hubris for a moment behind us. Like Thor Heyerdahl on his raft in the sea, we were shaking some foundations of the scientific and technical imagination. Just as the miracle of aging wine is based on the proper dose of air, that enemy of winemakers, so the quality of biochar, which could ultimately increase the fertility of our soils, is based on the proper dose of air and fire.

The first video that we released in July 2014 on YouTube (see fig. 8 above) has raced like the wind to reach many people around the world. It was clear from the beginning that we would make the design available as open source. Nevertheless, we have waited for the actual publication of this article on the Kon-Tiki craft, at the end of autumn 2014, to gather more knowledge about the principles of operation, to optimize the design and especially to gain more certainty about the quality of the biochar, the mass balances and emissions. However, based on just the preliminary videos and design documents we have made available, Kon-Tiki kilns have already been built in Australia, Ireland, Canada, California, England, Hungary, Switzerland and South Africa. More Kon-Tikis are under construction in Nepal, India, Indonesia, Hawaii, Germany and Malawi. In all the places where the Kon-Tiki produces biochar, enthusiasm is huge and to date no complications have arisen. On this basis, we expect that 2015 will usher in hundreds of Kon-Tikis all over the world pushing forward the democratization of biochar production.

Originally designed for agriculture in developing countries, it is more and more apparent that the farmers of Europe, Australia and America will also seize the chance to make their biochar themselves and use the Kon-Tiki to optimize their agricultural material cycles.

What we call Kon-Tiki is not a finite form but the technical realization of the flame cap pyrolysis principal. And this has many inventors and will result in many varying designs. All are invited to participate in this movement to reappropriate the craft of fire and biochar making.

 

Next development steps

With numerous partners in various countries, we are currently working on optimizing the geometry and thermodynamics of the Kon-Tiki. For a North American university, we have just developed a research Kon-Tiki, with which all parameters can be monitored and combustion can be measured and controlled by metering the air intake. A giant Kon-Tiki was built to char large root wads with minimal size reduction for a composting facility. We also develop smaller sized Kon-Tikis for small gardeners who can use it to char their green residues and organic waste. The next technical development step will be the integration of heat recovery. One Kon-Tiki load produces more than 1 MWh heat, enough to heat a poorly insulated farmhouse for two weeks. These and other developments such as the automation of char removal will be the subject of future articles in the Ithaka Journal.

Fig. 16: A master of the Kon-Tiki craft will learn to pyrolyze with fire, and like in this picture, with no visible emissions. The cigare of the char master makes more smoke than the Kon-Tiki, which produces 1 MWh of heat in an afternoon.

The genius of the Kon-Tiki is in the elegance of the simple form and the avoidance of expensive moving parts and controls. Thus, the Kon-Tiki is robust and inexpensive. However, larger scale commercial and industrial biochar production require elaborate automation to reduce labor. This becomes far more of the cost than the basic reactor vessel and here the automated, continuously operated plants may remain unsurpassed. But for small and medium-sized farmers, landscapers, small winemakers (using their grape prunings) and gardeners who occasionally want to create their own high-quality biochar, there is no alternative that will be more efficient, less expensive or as supremely beautiful.

 

Build or buy and contribute

(August 1st 2016): We have started collaborations with manufacturers in several parts of the world to bring the Kon-Tiki to market. If you prefer to build it yourself or to start the production in your region, we are willing to share the design and building instructions in exchange for a modest donation to help us building the knowledge and technology for a more carbon intelligent world.

As the Kon-Tiki kilns quickly caught fire around the world, we started to share pictures and stories from Kon-Tiki craftsmen and craftswomen from the Amazon to Zambia, from Switzerland to Nepal, and from Tasmania to California on our world map of Kon-Tiki that contains already more than 50 countries. Please participate and send us your Kon-Tiki photos and experiences to be included in the world map of Kon-Tiki.

The Ithaka Institute has funded the entire development of the Kon-Tiki from our own resources, which has brought us to the limit of our financial possibilities. Since we provide the design as open source to farmers everywhere, we can draw no financial gain from this work. If, you, dear readers, would like to see further democratization of biochar production around the world, please support our work with a donation to the Ithaka Institute, so that we can continue our research for the development of the Kon-Tiki as well as other exciting projects which we hope to be able to share with you in the future.

Please download here the citable PDF version of the article

PS.: In the meantime we published some scientific articles about the biochar quality and emissions of Kon-Tiki kilns as well as about the application of Kon-Tiki biochar to enhance crop growth. These articles were published open source an can be downloaded for free (Fourfold Increase in Pumpkin Yield in Response to Low-Dosage Root Zone Application of Urine-Enhanced Biochar to a Fertile Tropical Soil and Emissions and Char Quality of Flame-Curtain “Kon Tiki” Kilns for Farmer-Scale Charcoal/Biochar Production).

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List of References

Bucheli, T.D., Hilber, I., Schmidt, H.P., 2015. Polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated aromatic compounds in biochar, in: earthscan, London, U. (Ed.), Biochar for Environmental Management: Science and Technology.

Carlowitz, H.C. von C., 2013. Sylvicultura oeconomica oder Haußwirthliche Nachricht und Naturmäßige Anweisung zur Wilden Baum-Zucht, oekom verl. ed. München.

Criscuoli, I., Alberti, G., Baronti, S., Favilli, F., Martinez, C., Calzolari, C., Pusceddu, E., Rumpel, C., Viola, R., Miglietta, F., 2014. Carbon sequestration and fertility after centennial time scale incorporation of charcoal into soil. PLoS One 9, e91114.

Eckmeier, E., Gerlach, R., Tegtmeier, U., Schmidt, M.W.I., 2008. Charred organic matter and phosphorus in black soils in the Lower Rhine Basin (Northwest Germany) indicate prehistoric agricultural burning. In: Fiorentino, G; Magri, D. Charcoals from the past: cultural and palaeoenvironmental implications, in: Fiorentino, G., Magri, D. (Eds.), Charcoals from the Past: Cultural and Palaeoenvironmental Implications. Oxford, pp. 93–103.

Fang, J., Xie, Z., 1994. Deforestation in preindustrial China: The Loess Plateau region as an example. Chemosphere 29, 983–999.

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54 Responses to “Kon-Tiki – the democratization of biochar production””

  1. A.Schlauch
    Title: da lacht das Töpferherz

    Hallo Hans-Peter,
    schön mal wieder etwas hier zu lesen und dann gleich solch feiner Artikel. Ein sehr guter Ofen, der den richtigen Weg markiert für eine ernsthafte Low-Tech-Massenanwendung! Da lacht mein Töpferherz, an keiner Stelle macht meine Intuition und Erfahrung Fragezeichen oder Widersprüche. Top-Topf, der auch fit sein sollte fürs Keramikbrennen(locker bis 1000°)! Ich denke, das wird ein echter Klassiker.
    Ich melde schon mal Interesse für eines der guten Stücke aus der ersten Kleinserie an.
    beste Grüße
    Andre

  2. Markus Lanfranchi
    Title: Anwendbares Wissen

    Lieber Hans-Peter
    vielen Dank für diese exzellente Anleitung. Speziell für unsere eher abgeschiedenen Landwirtschaftsflächen die dringend einen Energieschub vertagen könnten, eignet sich diese dezentrale Methode wohl bestens. Ich freue mich nicht nur auf die Fruchtbarkeitssteigerung sondern auch auf das Feuer-Ritual!
    Der Text über unseren finanziellen Reichtum bei gleichzeitigem Verlust des Glücks der Selbstbestimmung hat mich sehr berührt.

    Herzlich aus dem Südosten

    Markus

  3. Daniel Nägeli
    Title: Grossartige Forschung - danke!

    Herzlichen Dank für diesen ausgezeichneten Artikel! Ich habe mich immer gefragt, wie man die Bioholzkohle selber herstellen statt von Hightech-Anlagen einkaufen kann.
    Genau so sollte Forschung gemacht werden: auf die praktische Nutzbarkeit für die Menschen aller Länder ausgerichtet, und unter Einbezug der bisherigen Erkenntnisse überall auf der Welt. Ich glaube fest, dass es nicht umsonst ist, die Forschungsergebnisse offen zur Verfügung zu stellen. Denn viele, die sie nutzen, werden ihren Wert erkennen und nach ihren Möglichkeiten etwas zurückgeben oder zur Verbesserung beitragen.
    Ich bin gespannt auf die kleinere Version für den Hausgarten (wie gross ist nötig für die effiziente Verkohlung?), und gehe davon aus, dass diese die bisher verbreitete Feuerschale ablösen wird.
    Herzlich
    Daniel

  4. Thomas Rippel
    Title:

    Lieber Hans-Peter
    Ich möchte dir gratulieren zu dieser Innovation. Hut ab! Das ist ein echter Meilenstein.
    Habt ihr die genauen Baupläne auch hochgeladen?
    Gruss
    Thomas

  5. hps
    Title:

    Salut Thomas, wir möchten in dieser Anfangszeit gern noch ein bisschen die Hand auf der Entwicklung behalten und auch die Ergebnisse sehen von möglichst vielen, die Kon-Tikis bauen und Pflanzenkohle damit produzieren. Daher bitten wir um persönliche Kontaktaufnahme für die Übergabe der Baupläne. Was wir dann auch gern nutzen zur Aufforderung für eine bescheidene Spende, die uns hilft weiter solche Technologien open source zu entwickeln. Schönen Gruss, Hans-Peter

  6. Ueli Blatter
    Title: Kon Tiki

    alles Geniale ist einfach, man muss es nur finden – toll, eine Revolution! Endlich kann ich vernünftig Kohle selber herstellen.
    Ich möchte mir ev. zusammen mit Freunden eine Kon Tiki bauen und in Frankreich, sowie in der Schweiz einsetzen und Terra preta fördern. So wird Terra preta Substrat erschwinglich. Neben TP wird Kon Tiki auch zu einem sozialen Projekt.

    bitte senden sie mir die Baupläne zu. Für jede Benützung werde ich Ihnen einen wohlverdienten Obulus zustellen.

    herzlich Ueli Blatter, Naturgärtner

  7. Ueli Scheuermeier
    Title: Stoh verkohlen?

    Leute, Leute, wisst ihr was ihr da anstoesst? Das ist riesig! Vielen Dank.

    Emmental Forest Cooperation EFCO arbeitet mit afrikanischen Kleinunternehmern in abgelegenen laendlichen Gegenden von Tanzania. Das Land hat ein “big dirty energy secret”, will sagen: Der Holzkohleverbrauch fuers Kochen ist landesweit so hoch und steigend, dass bis in 30 Jahren kein Baum mehr stehen duerfte. Gleichzeitig brennt die Savanne in riesigen Flaechen jedes Jahr ab. Das hohe duerre Gras und Staudengestruepp setzt oft riesige Mengen an Energie frei und ist eine Gefahr fuer gepflanzte Baeume und generell fuer den rasch schwindenden Wald – die Energie muesste man nutzen koennen!
    Frage: Wird es moeglich auch “Stroh” oder gar “Strohhaecksel” mit dem Kon-Tiki zu verkohlen? Wisst ihr das schon, oder muesste man das erst noch ausprobieren? Falls ja, dann sehe ich Teams von jungen Leuten ueber Monate hinweg solche Kon-Tikis fahren und Graskohlestaub an Pressanlagen liefern und sich so ein Einkommen sichern. Der Kohlestaub wuerde dann zu Briketts gepresst als Alternative zur Baum-basierten Holzkohle welche gegenwaertig gebraucht wird (spaeter sehe ich auch Vergasung von solchen Briketts zwecks Betreiben von Traktoren, Generatoren, usw).

    Ist diese Vision denkbar?

    Ueli

  8. hps
    Title:

    Wissen, wissen wir nicht, aber hoffen schon. Jedenfalls habe ich’s vor dem inneren Auge, was daraus werden könnte. Bei der Strohpyrolyse kommte kommt es ein bisschen auf die Grasart und den Asche- bzw. Energiegehalt an. Je nach dem brauch man +/- 30% Holzabfälle dazu. Aber genau die wären ja durch das Staudengestrüpp gegeben. Gemeinsam mit diesen Büschen wird es sehr gut funktionieren und hervorragende Kohle ergeben. Wenn man dann noch einen Schritt weitergeht und wenigstens einen Teil der Pflanzenkohle abzweigt, um sie beim Baumpflanzen ins Pflanzloch zu geben (aufgeladen mit Mist/Urin), dann könnte man auch wieder die Aufforstung ins Auge fassen. Beschwingten Gruss, hps

  9. Peter Birett
    Title: Bio-Kohle mit EMa fluten? = aktivieren

    Ich bin fasziniert (und eigentlich sollte ich seit 1 Stunde schlafen ;-)
    In den Filmen von Josiah Hunt und Mark Sission sehe ich wirklich gute Ideengeber und Grundlage für den Kon-Tiki. Tolle Umsetzung!
    Was mich fasziniert, ist der Wasser-Einlauf zum Löschen des Feuers von unten her.
    Um die Bio-Kohle zu beleben, kann ich mir gut vorstellen, nach dem Ablassen des seifigen Wassers (am besten gleich dabei Temperatur messen, 38°C wäre ideal, denn dann), den Kon-Tiki mit purem EMa aus einem nur höhergestellten 1qm Kanister (oder mit Lader hochgehoben) voll laufen zu lassen.
    Das später wieder abgelassene EMa würde ich teilweise mit dem vorher abgelassenen seifigen LöschWasser vermischen, bevor es in den Garten vergossen wird. Den anderen Teil würde ich für die KüchenAbfall-Bokashi-Herstellung, Bio-Toilette verwenden oder in die GülleGrube schütten.
    Ich bin gespannt auf einen Bericht, wie diese EM-getränkte TerraPreta-Kohle anders sich anfühlt, riecht, den Boden bereichert, als die bisher hergestellten Chargen.
    Voll Freude und Begeisterung, Euer Peter

  10. Werner Münzker
    Title: Stroh verkohlen noch einfacher

    Wenn das mit dem Verkohlen von dürrem Gras und Staudengestrüpp geht (und das nehme ich an), dann würde ich das noch vereinfachen:
    Artikel ganz oben lesen, Gruben graben und das Material der Umgebung verkohlen. Dann mit Erde abdecken (Wasser wird Mangelware sein) und gut ist es.
    Keep it simple and stupid!

    Werner

  11. Claudia Malfer
    Title:

    …..seltsam…………ohne es zu wissen, hab ich mit in den letzten Monaten angewöhnt, meinen Kaminofen “verkehrt rum” aufzustapeln, also von oben her abzubrennen, den dicksten Klotz am Boden. Meine Erfahrung, dass
    es wider Erwarten super funktioniert und viel weniger rußt und Rauch entwickelt.
    Und die Idee meines Vorredners Peter Birett, in das auf 38 ° abgekühlte Löschwasser Effektive Mikroorganismen (EM) einzubringen find ich auch hervorragend, weil damit die positiven Bakterien gleich ein gutes Zuhause bekommen, was zur Vererdung und Düngung gut ist und auch in der Tiernahrung
    heilsame Wirkung hat.

    Euer Forschen und Wirken macht Freude und Hoffnung – ein guter Beitrag zur Rettung unserer Erde, unserer Natur. clima

  12. hps
    Title:

    Erdmeiler wären hier kurzfristig sicher die billigste Variante. Allerdings ist das Aufgraben der Löcher in der harte Erde unter sengender Sonne und ohne Maschinen ziemlich mühsam. Wohningegen man die Meiler von Ort zu Ort rollen kann. Wir arbeiten teilweise mit einer Kombination von Erdmeilern mit konischem Metalring zur Verbesserung der Verbrennungsdynamik. Da gibt es eine ganze Reihe von Kombi-Lösungen je nach Situation vor Ort.

  13. DanielG
    Title:

    Meine Frau hat in Udon Thani / Thailand Landwirtschaftsland. Die Herausforderungen in der Landwirtschaft sind gewachsen. Grosse Waldflächen wurden in den letzten 20 Jahren abgeholzt, der Boden ist sandig und schnell ausgetrocknet, Nährstoffe werden bei heftigen Regen schnell ausgewaschen, das gespeicherte Wasser in den Seeen wird für die schnell wachsende Stadt selber gebraucht und immer mehr Bauern haben zu wenig Wasser für die Landwirtschaft in der Trockenzeit…
    Permakulturkonzepte und mit einfachen Mittel Pflanzenkohle herzustellen werden der sehr armen Bevölkerung dort sicher helfen!
    Ich bleibe dran!

  14. Frank Strie
    Title:

    Nun möchte ich mich doch auch gleich mal melden.
    Wie schon alle zuvor, so möchte ich Hans-Peter Schmidt auch ganz herzlich gratulieren.

    Es ist faszinierend wie ein Schritt dem nächsten folgt.
    Kaum hatte ich Anfang Juli das Video von Paul & Hans-Peter gesehen war mir klar, dass damit ein großer Schritt in der Weiterentwicklung gelungen war.
    Die Rohrleitung und 2″ / 50mm Schnellkupplung und 2″ Schlauchleitung mit dem gezielten Designer Aktivierungstee – Löschflüsssigkeit im 1m3 Containertank auf der Ladepritsche funktioniert super und so schnell oder langsam wie der Bioköhler es wünscht.
    Wir haben hier ‘under Down Under’ in Tasmanien, Australien seit August schon einige Mengen verschiedene Pflanzenkohlen mit unseren KON-TIKI-TAS kilns hergestellt.
    Quellwasser, Hühnertee, Schweinegülle, mit und ohne Molasse.
    Bisher haben wir
    Weinranken, Haselnussruten, Obstbaumäste und Zweige, Nadelholz, Zypressenrinde, kleine Zweige und Baum Nadeln, Akazien – Wattle verkohlt.
    Je feiner und dünner das Material, um so schneller die Verarbeitung / Verkohlung aber auch die konstante, gleichmäßige Zufütterung.
    Sofern genug Biomasse vor Ort bereit liegt, kann eine Person 2 Kon-Tiks gleichzeitig beschicken. Man sollte dann auch 2 Tanks mit Löschflüssigkeit bereit haben.
    Je nach Einwirkungsdauer kann man dann mit einer keinen Motorpumpe die Flüssigkeit wieder abpumpen und nochmals verwenden.
    In den nächsten Wochen folgen Versuche mit stacheligen Unhölzer wie Gorse, das allein in Tassie so ~100,000ha überzogen hat.

    http://www.environment.gov.au/biodiversity/invasive/weeds/publications/guidelines/wons/pubs/u-europaeus.pdf
    Da werden dann 4 oder 5 Kilns zeitversetzt – (wie im Chor bei einem Kanon) parallel angeheizt, mit einem Bagger gefüttert und dann abgelöscht.
    Na dann werden wir mal sehen, wo das noch hingeht …
    Beste Grüße aus dem Sommer in Tasmanien
    Frank Strie
    Terra-Preta Developments
    Schwabenforest Pty. Ltd.

  15. Carsten
    Title:

    Es ist eine faszinierend einfache und in sich schlüssige Technologie aus sehr guter Beobachtung, Überlegung und den Folgerungen daraus. Die Analogie zu den Pyrolyseöfen aus der Entwicklungshilfe in Afrika, Haiti und Indien (Sampada) ist sehr gut sichtbar. Besonders faszinierend die Qualität des Feuers und nach dem Quenchen von unten die Qualität der Biokohle. Es gibt sicherlich ein sehr großes Interesse an kleineren Kon-Tikis für Haus- und Kleingärten und die Entwicklungshilfe weltweit. Ich bin höchst gespannt auf die nächsten Mitteilungen. Die Verbreitung ist annehmbar lawinenartig und stimmt hoffnungsfroh.
    Mit besten Grüßen

  16. Gernot Heinrich
    Title: Biodynamischer, nachhaltiger Weinbau

    Das ist eine großartige Methode um alle organischen Materialien, die wir bisher größtenteils für die Kompostbereitung verwendet haben, wie z.B. Baumhäckselgut, Strauchschnitt, Rebholz, Schilf vom Neusiedlersee, zuerst in
    eine haltbarere, wertvollere Kohlenstoffform umzuwandeln und erst dann in einem weiteren Schritt der Kompostierung und nachfolgenden Beimpfung mit
    unseren biodynamischen Präparaten zwecks “Informationsaufladung” zuzuführen. Wir haben ja auch in der Vergangenheit schon sehr positive Erfahrungen mit Komposteinsatz in den zum Teil schwer erodierten Hanglagen
    mancher Weingärten gemacht und ich freue mich schon darauf Pflanzenkohle selber zu bereiten und den Boden noch mehr zu verlebendigen!

  17. Alfons-E. Krieger
    Title:

    Lieber Hans-Peter und Paul,
    ich habe lange nicht mehr so einen interessanten Artikel gelesen.
    Schön, dass Ihr uns in so einer klaren und logischen Weise Eure Gedanken / theoretischen Grundlagen und Schlussfolgerungen sowie praktischen Empfehlungen zu einer low tec (Volks-) Pyrolyseanlage mitgeteilt habt. Wegen der Schadstoffproblematik bei den (gefühlgeregelten) low tec Karbonisierungslösungen war ich kein Freund der do it your self Pflanzenkohleherstellungsanlagen.
    Jetzt hast Du mich überzeugt, dass es Möglichkeiten gibt, diese Gefahren und Probleme zu lösen.
    Leider wird die freiwerdende Prozesswärme, wie bei den technischen (Groß-) Anlagen noch nicht genutzt. Da wird Euch aber auch noch was einfallen – da ist noch was drin.
    Aber bei den kleinen Anlagen ist das kein Problem, da man bei der Karbonisierung auch viel Spaß hat und es zum Beispiel mit einem Feuerritual oder als Partyfeuer als Feuerschalenersatz mit bleibender Pflanzenkohle nutzen kann und viele Herzen erwärmen und zum Beispiel Stockbrot backen kann.
    Die Genialität liegt auch in dem recht simplen Quenchen mittels Wasserdampf – das auch technisch recht einfach zu bewerkstelligen ist.
    Ich sehe eine ganz große Perspektive von kleinen Kon-Tikis für Haus- und Kleingärten und in der Entwicklungshilfe.
    Ich selbst habe einen Bedarf an einen kleinen Kon-Tikis und werde mein letztes Geld nicht für einen Gartenhäcksler ausgeben, um meine zahlreichen Sonnenblumenstängel (an denen sich noch die Waldvögel laben) und perspektivisch Maisstängel, Maisspindeln und Strauch- und Obstbaumschnittmaterial mit den Kon-Tiki zu karbonisieren und meinen Gartenboden mit der Pflanzenkohle verbessern.

    Viele liebe Grüße mit Wünschen eines gewaltigen Demokratisierungsaufschwunges
    Alfons-Eduard Krieger
    Ludwigsfelde

  18. Leuenberger
    Title:

    Seit ca. einem Jahr produziere ich mit dem PyroCook selber Pflanzenkohle. Ich koche dann meistens Wasser, da ich viel heisses Wasser brauche, um meine Bienenkasten usw. zu reinigen Die Kohle mische ich dem Kompost bei. Ich kompostiere nach der Handregel, d.h. heisskompostieren. So erhalte ich ein qualitativ gutes Substrat. Den Baum-und Strauchschnitt füttere ich zuerst den Kaninchen. So bleibt dann nur noch Holz übrig. Die Kaninchen müssen nie zum Arzt, und ich weiss was ich für Fleisch habe. Das kommt gut mit dem Kon-Tikis.
    Freundliche Grüsse
    Ernst Leuenberger

  19. Sabine Koch
    Title:

    Eure Webside hat mir ein Bekannter empfohlen. Ich bin begeistert wie einfach es ist, mit dem Kon-Tiki Pflanzenkohle herzustellen. Wir betreiben Weinbau in Steil- und Terrassenlagen bei Tübingen. Rebschnitt und Holz aus Rodungen von verbuschten Flächen haben wir bis jetzt meistens gehäckselt oder verbrannt. Aber nun würden wir gerne auch Pflanzenkohle daraus machen. Unser Dorfschmied könnte uns sicherlich einen Kon-Tiki bauen. Dazu würden uns die Baupläne interessieren. Gerne spenden wir dann auch einen Beitrag für die Weiterentwicklung des Kon-Tiki. Wir freuen uns auf eine Antwort…
    Sabine Koch und Stefan Haderlein

  20. Y.I.Morales
    Title:

    Guten Tag Herr Hans-Peter Schmidt

    Mich interessiert, ob Sie auch schon statt mit einer Konusform mit Pyramidenform, z.B. einer hexagonalen Pyramide “Pyra-Tiki” experimentiert haben.
    Die Luftwirbel wären da zwar weniger harmonisch als bei einem Konus, aber da stelle ich mir einige Vorteile vor, die die Nachteile einer aus flächenbasiert hergestellten “Pyra-Tiki” überwiegen:
    1. Minimale Technische Voraussetzung für die Herstellung, Blechschere (Autogen- oder Plasmaschneider bei dickem Blech), Schweissgerät oder Nietgerät plus Bohrmaschine.
    (Keine massiven Walz-, Abkant- und Schermaschine nötig bei Verarbeitung von dicken Blechen)
    2. 0% Verschnitt, Rest und Verlust bei rechteckigen Stahlblech als Rohmaterial möglich.
    3. Ein faltbares Pyra-Tiki Design durch Scharnierverbund (genietet oder geschweisst)
    4. Niedriger Transportaufwand und Kosten bei kompakt faltbarem Pyra-Tiki.
    5. Faltbares Pyra-Tiki kann von einer Person transportiert und aufgestellt werden. Passt in einen Pkw.
    6. Erzielung von Herstellungskosten bei Sammelbestellung bestimmt nicht nur unter knapp 3000 €, sondern weit unter 1000 € möglich.
    7. “Do-it-your-self Pyra-Tiki set” bestehend aus vorgeschnittenen dreieckigem Stahlblech für Kunden mit Schweissgerät. (Einziger Herstellungsaufwand: Blech in Dreiecke scheren)
    8. Demokratisch nicht nur Pflanzenkohle sondern auch Pyra-Tiki herstellbar. Dezentral anbietbar durch Schlossereien.. (^_^)

    Noch was:
    Wen schon eine Öffnung am Boden des Kon-Tiki vorhanden ist für späteres “Quenchen” bzw. aktivieren der Pflanzenkohle mit Wasser..
    Die Öffnung kann man auch zu Beginn nutzen um Luft einzublasen um die erste Holzladung anzuzünden bis eine Glutschicht und eine eigene gute Luftzirkulation entsteht. Ein kleiner handlicher Bläser wirkt Wunder.

    Freundliche Grüsse

    Y.I. Morales

  21. hps
    Title:

    Vielen Dank für die Ideen zur Pyramidenform. Tatsächlich hat diese einige Vorteile und wir haben bereits einige selbst montierbare achteckige Kon-Tiki gebaut. Insbesondere haben wir diese Form hier in Nepal gewählt, da die Maschinen zum Biegen der Konusform nicht verfügbar sind. Wo die Maschinen zum Rundbiegen jedoch vorhanden sind, ist dies natürlich einfacher und billiger, da es nur eine Schweißnaht anstatt derer acht braucht.
    Wir haben auch achteckige Kon-Tiki zum Zusammenschrauben gebaut, so dass sie als “flat-pack” verschickt bzw. transportiert werden können. Wenn man die Einzelteile in Serie mit entsprechenden computergestützten Maschinen bauen kann, ist dies sehr interessant, wo allerdings wie hier selbst Biegemaschinen nicht verfügbar sind, stößt das große Geschick der Handarbeiter bei 3mm Stahl an seine Grenzen. Ausserdem sind hier die feuerfesten Abdichtbänder nicht verfügbar, um die verschraubten Stöße zum Quenchen dicht zu bekommen. Da es Schweißgeräte und Flex quasi in jedem Dorf gibt, haben wir uns für Entwicklungsländer zu achteckigen, verschweißten Kon-Tiki entschieden.
    Das Einblasen von Verbennungsluft durch das Wasserrohr am Boden funktioniert, braucht aber ein ziemlich kräftiges Gebläse zu Beginn.
    Mehr über alternative Kon-Tiki Designs werden wir in einem nächsten Artikel vorstellen und diskutieren. Geplant für spätestens Ende Februar.

  22. Frank Strie
    Title:

    Also erstmals HAPPY 2015 – Beste Grüße und beste Wünsche für 2015 aus Tasmanien!

    Da wir ja jetzt schon ein paar m3 Char hergestellt haben und dies mit verschiedenen Materialien und Stückgrößen, so lernt man ständig dazu.

    The Burn-floor / Der Brennboden soll ja opimiert werden.
    The Glow-zone / Die Glühzone sollte nach unseren Erfahrungen in der oberen Hälfte ablaufen.
    Da gibt es dann auch die Möglichkeit der Wärmenutzung als Durchlauferhitzer – Wärmetauscher. Wir arbeiten dran.
    Das neue Jahr wird bestimmt weiterhin spannend bleiben.

    Watch this space!
    Frank
    Terra-Preta Developments
    Schwabenforest Pty Ltd

  23. Y.I.Morales
    Title:

    Guten Tag Herr Hans-Peter Schmidt

    Sie haben erwähnt das für die oktagonalen und verschraubten kon-tiki in Nepal keine hitzebeständigen Abdichtbänder fürs quenchen verfügbar sind..
    Wie wäre es den statt dessen mit einer vor Ort hergestellten hitzebeständigen Abdichtmasse das man von innen oder noch besser auf die verschraubten Flächen appliziert?
    z.B. aus einer Graphit-Ton/Lehm-Bitumen mischung?

    Graphit (pulver) – macht Ton/Lehm hitzebeständig
    Ton/Lehm – als Verbundmasse das festgebrannt wird.
    Bitumen – als Porenverdichter und Kleber

    Freundliche grüsse

    Y.I. Morales

  24. hps
    Title:

    Am Bodenblech geht die Abdichtung mit gutem Kohle-Lehm recht gut, an den verschraubten Seitenwänden ist es schwieriger, aber Bitumen würde sicher gehen, aber dann ist der Vorteil der Verschraubbarkeit schon wieder hin, wenn man jedes Mal erst neu abdichten muss bzw. zum Demontieren die Dichtung aufschneidet. Es ist insgesamt einfacher, die Bleche zu einem oktagonalen Kiln zu verschweißen. Schweißgeräte gibt es überall und die Bleche könnte man vorgeschnitten liefern. Schönen Gruss, hps

  25. Y.I.Morales
    Title:

    Da fällt mir gerade ein…
    Möchte selbst ein kon-tiki zusammen schweissen, aber hier in Südamerika hab ich grad nicht ne Biegemaschine um 3mm Blech zu biegen… Also nur Pyramidenform möglich.
    Aber so viele lose Einzelteile exakt zusammen halten und dazu noch im korrekten Winkel ohne Verzug zusammenschweissen.. Sehr umständlich.
    Da ich auch nur eine Flexmaschine habe um so dickes Blech zuzuschneiden…
    Ich kann das doch auch alles nur aus einem einzigen Stückblech schweissen.
    Anders als bei konischer form mit mind. zwei Teile (Boden + Seitenmantel).
    Ich kann z.B. bei oktagonaler Trapezwanne 7 Ecken bei 3mm Blech mit der Flex nicht durchtrennen sondern auf die HALBE Wandstärke tief einschneiden inkl. eine Seite des oktagonalen Bodenblechs drannlassen.
    So kann ich alles aus einem stück ohne biegemaschine exakt und einfach wie ein Papierwürfel zusammenfalten und hätte nur eine Ecke und ein Teil des Bodenblechs zu schweissen.
    Evtl. danach die 7 gefalteten Ecken mit jeweils 5cm Schweissnaht von innen her am oberen Ende und Mitte Verstärken. Fertig.

    PS:
    Beim zusammen schraubbaren kon-tiki empfehle ich ähnlich vorzugehen.
    7 Ecken + 1 Seite des Bodens mit durchgehenden Scharnierverbund und nur eine Ecke und Boden verschraubt.
    So erspart man sich viel Zeit für die Montage und Demontage.

    Freundliche Grüsse

    Y.I. Morales

  26. hps
    Title:

    … wir hatten kein Problem, die acht Bleche sauber zu einem Oktagon zusammenzuschweißen. Das saubere Biegen der Bleche im richtigen Winkel hätte uns vor größere Probleme gestellt. Aber wenn es Ihnen gelingt, wäre es eine elegante Lösung. Bitte schicken Sie uns bald Bilder. Und viel Glück, hp

  27. Hartmut Behrens
    Title: Zerkleinern?

    Erstmal herzlichen Dank für diese ausführliche Information. Eine Frage des Gärtners: Gibt es ein einfaches Verfahren (ohne hohen Stromverbrauch), die immer noch recht harten Kohlestückchen zu zerkleinern, um sie dem Komposthaufen beizumischen?

  28. hps
    Title:

    In der Schweiz verwenden wir Gartenhäcksler, das geht etwa im gleichen Tempo, wie man den Kon-Tiki leer schaufelt. In Nepal haben wir herrlich robuste Gewürzmühle gefunden, das geht etwas langsamer, wird dafür aber sehr fein. Allerdings ist es mit dem Strom hier so eine Sache, der fließt meistens nur nachts. Also bauen wir an einer handgetriebenen Kohlemühle, ich werde einige Fotos dazu im nächsten Artikel bringen.

  29. Thomas Schäffer
    Title: Größe der Holzkohle

    Zunächst einmal Hut ab zu dieser Entwicklung! Ich bin begeistert und denke nach vielen Versuchen mit kleinen Tonnenkilns ernsthaft über einen Umstieg nach.

    Meine Frage hat denn die Größe der Kohlestücke einen Einfluss auf deren Wirksamkeit? Sind Stücke in der Größe von 2 Würfelzucker nicht genau so wirksam wie feines Kohlepulver? Oder haben größere Stücke nicht sogar Vorteile im Boden?

  30. Frank Strie
    Title:

    Hallo Thomas Schäffer,
    Man kann sich ja mal den Gedanken machen wie die Kompostwürmer und die Regenwürmer an der Pflanzenkohle nagen werden. Mit einem Shredder-Hammermühle habe ich heute in kurzer Zeit ca. 1m3 feuchte Biochar von bis zu faustgroßen Stücken auf optimale max.5mm zerkleinert.
    Bisher habe ich immer die rohe Biochar im Komposthaufen verwendet und auch erst im Hühnerstall, in der Bodenstreu besonders dort wo die 15 “Federdamen” und der Hahn auf ihren Sitzstangen übernachten.
    Die Mischung wird dann erst als Hühnertee – also als Flüssigdünger angesetzt und die Feststoffe anschließend im Komposthaufen eingeschichtet. Alles was nicht durch das Sieb geht kommt gleich wieder in den frischen Komposthaufen. Im Laufe der Jahre wird dann alles etwas feiner und die Mikroben und Bodenpilze haben immer eine gute Mischung.
    Wie beim Hefe- und/oder Sauerteig, da ist viel Leben drin.

  31. KompostKreis
    Title: Klein aber fein

    vielen Dank für den Artikel und die spannende Diskussion!
    Beides werde ich denjenigen Teilnehmern meiner Workshops empfehlen, die größere Mikrovergaser bauen möchten.

    Allerdings wird auch deutlich, welche Nebenerscheinungen mit zunehmender Größe einhergehen: Material-, Kapital-, sowie Werkzeug- und Zeiteinsatz steigen ebenso spunghaft an wie Gewicht und Sperrigkeit der Vergaser. Besonders schade finde ich, dass die Abwärme der Kon-Tikis bisher nicht genutzt wird.

    Dabei ist es doch genial Suppe oder Kaffee zu kochen und als “Nebenprodukt” Holzkohle herzustellen. Mit der Fokussierung auf den Durchsatz an Holzkohle geht der Gedanke ineinandergreifender Kreisläufe doch wieder verloren. Meiner Meinung nach ist die Mehrfachnutzung der eigentliche Clou. Wer die wertvolle “Abwärme” ebenso nutzt wie die Holzkohle hat den nächsten Schritt getan. Wer dazu noch seinen Mikrovergaser aus vorhandenen Materialien selbst gebaut hat ist schon zwei Schritte weiter auf dem Weg zur Demokratisierung der Pflanzenkohleproduktion.

    Herzliche Grüße aus Berlin,
    Joachim Betzl

    P.S.: Auf meinem Blog KompostKreis finden sich u.a. Anleitungen und Videos zu kleinen aber feinen Holzvergasern.
    P.P.S.: Je kleiner bzw. feiner die verwendeten Holzstücke sind, desto leichter lassen sie sich anschließend auch zerkleinern.

  32. Steffen Bläsing
    Title:

    Um Holzkohle zu einem feinen Pulver zu zermahlen verwende ich einen
    einfachen Betonmischer. Der wird mit der Holzkohle zur Hälfte gefüllt und
    dann kommen etliche Kieselsteine dazu in verschiedenen Größen. Vor die Öffnung einfach Baufolie mit Draht befestigen (Mischer haben dort einen Rand).In zehn Minuten zermahlen die Steine die Holzkohle in feines Pulver.Mischer einfach in Schubkarre entleeren und die Steine über ein Sieb
    wieder aussieben.
    Holzkohle hab ich bisher in einem leeren Stahlfass gemacht nach der gleichen Feuermethode von oben nach unten brennen.
    Viele Grüße

  33. hps
    Title:

    Liebe Frau Krause,
    für solche Projekte wie das Ihre haben wir die Kon-Tiki Technologie ja ursprünglich entwickelt. Selbstverständlich werden wir Ihnen die Bauunterlagen dafür zur Verfügung stellen und sind über Erfahrungsberichte, Weiterentwicklungen und Anpassungen jederzeit dankbar. hp schmidt

  34. Steivan
    Title: Kon-Tiki Kegelmeiler

    Sehr geehrte Damen und Herren,
    Ich habe mit grossem Interesse die Artikel von Ihrem Institut über die Produktion von Pflanzenkohle, vor allem über die Verwendung in der
    Landwirtschaft gelesen. Imponierend ist der vielfältige Einsatz in Silage, Gülle, Tretmist und schliesslich zur Produktion von Terra Preta.
    Wir bewirtschaften einen ca. 30ha. Biobetrieb auf 1400m.ü.m im Engadin. Bei uns fallen jährlich zwischen 4 bis 6 Tonnen Holzschnitzel an.
    1.5-2 t werden für unsere Holzheizung verwendet, der Rest wird kompostiert. Mit dem Kon-Tiki Kegelmeiler zu Pflanzenkohle Herstellung
    wäre eine viel bessere Lösung. Ich möchte gerne einen Kon-Tiki Kegelmeiler selber schweissen, dazu brauche ich Eure Unterstützung
    mit technischer Zeichnung oder einer Bauanleitung.
    mit freundlichen Grüssen
    Steivan Meyer Etter

  35. Bernhard T-M
    Title:

    Hallo Hans-Peter Schmidt,

    Ich hätte da eine sehr interessante Verbesserungsmöglichkeit. Konstruiere eine Kon-Tiki nach Berechnungen eines parabolischen Trichters Wirbeltechnik von Viktor Schauberger. Es wird aber sehr schwer umsetzbar sein (Biegung).

  36. hps
    Title:

    … aber wie wirft man dann die zu verkohlende Biomasse auf? Könnten Sie mal eine Skizze schicken, wie Sie es sich vorstellen?

  37. Frank Strie
    Title:

    Frage an Bernhard T-M
    … parabolischer Trichter Wirbeltechnik von Viktor Schauberger?

    oder sollte das der Hyperbolischer Schauberger-Trichter werden?

    http://www.alles-wirbelt.de/versuche
    …” Viktor Schauberger hat sich oft mit dem Einwirbeln von Flüssigkeiten, vor allem von Wasser, beschäftigt, da das seine Eigenschaften sehr verbessern soll. Der Wirbeltrichter muss hyperbolische Form haben und das Wasser wird tangential eingestrahlt, wie auf dem Bild schön zu sehen. Der Trichter ist aus Kupfer, da dieses Metall außerdem noch positive Auswirkungen auf die Pflanzen haben soll.
    Nach Aussage des Teichbesitzers ist nach ca. vier Wochen Betrieb die Qualität des Wassers (kleiner Gartenteich) viel besser, es ist deutlich klarer geworden und die Teichbewohner, eine Anzahl Kois, fühlen sich pudelwohl.”

  38. Bernhard T-M
    Title:

    Ja so in etwa. Wenn das bei Wasser sehr gut funktioniert, dann müsste es bei der Luft ebenso sein. Je weniger Wiederstände um so besser. Viel Luft in kürzerer Zeit, um so schneller wird der Vorgang bei der Verkohlung sein.

  39. Harald Kaiser
    Title:

    Hallo,

    eine tolle Sache habt ihr da gemacht mit dem Kon Tiki.

    Bezüglich der Holzkohleproduktion habe ich mir selber auch Gedanken gemacht, wie man das einfach machen könnte.
    Ich dache dabei an eine Tonne mit Deckel, durch die in der Mitte ein Ofenrohr führt. Dieses Ofenrohr ist Teil eines sogenannten Rocket Stove Ofens, der in den USA sehr bekannt ist und dessen Hitzeabgabe trotz geringeren Brennmaterials doppelt so hoch wie unser europäischer Kanonenofen ist. Der R.St. besteht im Grunde nur auf Rohren oder Kanteisen in L- Form und hat am unteren waagrechten Teil wieder ein kurzes Stück Rohr schräg nach oben, das lediglich der Zuführung von kleinem Brennholz dient. Im Internet gibt es genug Videos dazu, wenn ihr das nicht kennen solltet, woran ich aber zweifle… Die Tonne kann in diesem Fall ja gleich voll angefüllt werden und mittels Deckel geschlossen werden. Der Deckel sollte einen Rohr oder Schlauchanschluss für die entstehenden Gase haben, mit denen man einen Generator zur Stromerzeugung betreiben könnte. Oder man führt die Gase dem Hitze erzeugenden Rocket Stove zu und verbrennt sie, was wahrscheinlich auch den Bedarf an Brennmaterial verringert. Was haltet ihr von dieser Idee?

    Herzliche Grüsse
    Harald Kaiser

    PS: Der Kon Tiki erinnert mich sehr an ein großes Agnihorta Gefäß, nur das dieses eben 4 Kanten hat, statt der Rundung. Ich glaube das Funktionsprinzip ist aber das Gleiche.

  40. Wittmann
    Title:

    Hallo Herr H.Kaiser,

    wir haben eine Tonne umgebaut mit Innenbehälter und Kohle + Pyrogas produziert. Das entstande Gas wird über einen Gasmotor mit Stromgenerator ( Klein- BHKW ) verbrannt und es wird Wärme und Strom dezentral erzeugt .

    Laut BAFA wäre das BHKW, auch als Einzelmodell voll anmeldetauglich.

    Kosten natürlich viel geringer als von Vaillant, Vissmann oder sonstigen Lobbyisten Firmen.

    Bei Fragen bitte melden

    Gruß

    L. Wittmann

  41. Friedrich Müller
    Title:

    Guten Tag Hans-Peter Schmidt, Terra Preta für meinen Schrebergarten herzustellen betreibe ich das ganze Jahr über. Unterbrochen von einer Woche Alpenwanderung und einer Skiwoche. Da ist der Kon Tiki vor diesem herrlichen Panorama ein Traum!!
    Ich habe einen Pyrolyseofen nach einem Video ‘eine kleine Farm’ verkleinert nachgebaut. Er braucht ganz trockenes Holz bestimmter Stückelung und arbeitet optisch und riechbar sehr rauchgasarm. Aber es ist auf einem rostigen Gefäß eine relativ große Flamme zu sehen und es knistert auch. Das assoziiert Verbrennung und das ist im Kleingartenverein verboten. Deshalb bin ich darauf aus die Pyrolyse als Kohlenstoffsenke neben der Kompostverrottung und dem traditionellen Grillen in Kleingärten zu legalisieren. Wenn das geschafft ist baue ich einen Kleingarten-Kon-Tiki. Diese Bauart passt auch besser für die Gemeinschaft um das Feuer. Aber zunächst: Wie viel des aus der Atmosphäre aufgenommenen CO2 wird bei Verbrennung,Verrottung, Pyrolyse und Grillen wieder abgegeben? Welche anderen Gase spielen auch eine Rolle? Wie sind die vier Vorgänge klimawirksam zu beurteilen? Beim Trennklo kann ich die Tür zumachen, den Pyrolyseofen sieht jeder. Ich schreibe von einem kleinen Garten: in Leipzig und auch anderswo gibt es viele davon.
    Herzliche Grüße
    Friedrich Müller

  42. hps
    Title:

    Nach Auskunft einiger Behörden wird der Garten Kon-Tiki als Grillfeuer akzeptiert und ist ja auch mit einem großen schwenkbaren Grill ausgestattet. Aber Gartengemeinschaften haben häufig ihre eigenen Regeln, da ist es sicher besser erst einmal eine Vorführung für alle Nachbarn zu organisieren und gleich noch mit erklären, wie die Kohle im Kompost und Trockenklo zum Vorteil für den Boden wird. Beim Kon-Tiki bleibt etwa die Hälfte des Kohlenstoffs der ausgänglichen Biomasse als Pflanzenkohle zurück, der größte andere Teil wird sauber verbrannt. Es entstehen auch (wie bei jeder Verbrennung) einige Spurengase wie Methan, Kohlenmonoxid, Stickoxid usw., aber sie sind nach unseren umfassenden Messungen sehr gering und auf jeden Fall nicht höher als die üblichen industriellen Pyrolys-, Vergaser und Verbrennungsanlagen. Wir werden die Ergebnisse der Emissionstest bei der Internationalen Biochar Tagung Ende Mai in Potsdam präsentieren und dann auch veröffentlichen. Bei sorgfältigem Betrieb des Kon-Tikis hat die Pflanzenkohle EBC Premiumqualität und kann auch zertifiziert werden. Schöne Grüsse und besten Dank für den Kommentar, Hans-Peter Schmidt

  43. Böhmer
    Title: Holzkohlenstaub

    Bisher war immer die Rede davon, dass die Holzkohle zu Staub zerkleinert werden soll um sie effektiv zu nutzen. In Ihren Beiträgen lese ich nichts davon, kann man also grobe Stücke verwenden?

    Mit bestem Dank
    Böhmer

  44. hps
    Title:

    Größere Kohlestücke schaden nichts solang genug feineres Material dabei ist, was in der Regel der Fall ist. Wenn wie mit dem Kon-Tiki das Herstellen der Pflanzenkohle so einfach ist, dass es weniger Mühe macht, sie herzustellen als sie zu zermahlen, dann nimmt man einfach ein bisschen mehr.
    Ansonsten geht das Zermahlen recht gut mit Gartenhäckslern, je größer desto besser. Grüsse, hps

  45. Hendrik
    Title:

    Hallo,
    ich habe mal ein wenig über den Namen Kon Tiki recherchiert.
    Soweit ich es durch mehrere Internetseiten und auch wissenschaftliche Studien zu dem Thema lesen konnte ist nicht Kon Tiki (Qun Tiksi Wiraqucha) der Feuergott sondern sein Sohn Inti.
    Kon Tiki wird als der Schöpfer der Zivilisation benannt. Das passt ja trotzdem sehr gut da die Kultur nur durch die Nutzung der Holzkohle (in der Terra Preta) zu einer Hochkultur und Zivilisation werden konnte.
    Der Artikel sollte also ein wenig angepasst werden um keine, soweit ich es recherchiert und verstanden habe, falschen Infos zu verbreiten.
    Ich überlege den Artikel mit Hilfe meiner Freundin ins Französische zu übersetzten. Gibt es da schon Leute die da dran sind?
    Grüße, Hendrik

  46. hps
    Title:

    Vielen Dank, Hendrik, es stimmt, dass wir mit der Ausweitung der göttlichen Prädikate Kon-Tikis (Qun Tikis) auf das Feuer, die Geschichte etwas überstrapaziert haben. Aber insofern Qun Tiksi in der Mythologie auch als Schöpfer des Lichtes gilt, haben wir gemeint, dass zum Licht eben auch das Feuer gehört, aber ein richtiger Feuergott wie der hinduistische Agni ist er tatsächlich nicht. Aber als Schöpfergott wird er uns schon über die Schultern geschaut und die Hand geführt haben, als wir die uralte Verkohlungstechnik am offenen Feuer technisch ein bisschen weiterentwickelten.

    Eine Übersetzung ins Französische wäre sicher sehr hilfreich für die leider noch immer sehr wenigen, die sich in Frankreich mit Pflanzenkohle beschäftigen.

  47. Daniel Nägeli
    Title: Erd-Kon-Tiki

    Hallo Hans-Peter Schmidt,
    Wir haben einen grösseren Permakultur- und Natur-Garten (2000 qm) und ich veranstalte auch Führungen. Für den Gemüseanbau ist der Lehmboden mit vielen Steinen (Gletschermoräne) fast etwas zu schwer (und in letzter Zeit zu nass!). Gerne würde ich die Gemüsebeete mit Biochar anreichern. Die Versuche waren mehrheitlich positiv.

    Vielen Dank für die Anleitung zum selber graben eines Kon-Tiki! Was ist der minimale Durchmesser für einen Erd-Kontiki? Geht es in einem Garten auch etwas kleiner als 2 m, oder ist er dann zu klein, um die Temperatur von 600° zu erreichen? Ich habe vor allem viel Heckenschnitt, z.T. stachlig. Offenbar gibt es ein Metall-Modell mit 1.20 m Durchmesser.
    Beste Grüsse, Daniel

  48. hps
    Title:

    Der Kon-Tiki lässt sich ohne Weiteres verkleinern. Im Grunde kann man auch in einer Erbsendose nach dem Kon-Tiki Prinzip Kohle herstellen. Allerdings gilt trotzdem, dass je größer der Kon-Tiki, desto stabiler ist die Verkohlung, was daran liegt, dass die Energiezufuhr und der Energieaustausch zum Trocknen und Pyrolysieren frischer Biomassen umso größer ist, je mehr Biomasse im Kon-Tiki verschwelt. Ein weiterer Vorteil der Größe ist, dass gerade stachliger Strauchschnitt nicht zerkleinert werden muss.
    Erd-Kon-Tiki mit einem Durchmesser von 80 cm funktionieren noch immer sehr gut, wenn Platz für 1m20 ist, wäre es besser. Entscheidend ist, dass die ganze Sache praktisch bleibt und angepasst ist an die räumlichen Voraussetzungen und die Menge der monatlich anfallenden Biomassen.
    Schöne Grüsse, Hans-Peter

  49. Ralph Ritter
    Title:

    Hallo Herr Nägeli,

    seit ca. 8 Jahren hat mich das Thema „Kohlenstoffkreislauf“ nicht mehr losgelassen, und im Jahr 2010 kam dann noch meine Entdeckung des Themas „Biokohle“ (heute Pflanzenkohle genannt) dazu.

    Zuerst alles theoretisch, jedoch kam die Praxis bald in der Form einer alt hergebrachten Kompostierung im kleinen, in ausschließlich mit Handarbeit zu bewältigendem Maßstab hinzu.

    Die Praxis ermöglicht mir mein Hausgarten von ca. 800 qm zu pflegen und zusätzlich einige Schrebergartenparzellen von insgesamt 1500qm, wo ich hauptsächlich Gemüse für unsere Selbstversorgung und Futter für zwei Milchziegen und einiges Federvieh in ökologischer Weise anbaue.

    Das Ithaka-Journal ist seither (allerdings in unregelmäßigen Abständen) mein Begleiter und „Mutmacher“, jedoch war ich immer nur Zaungast.
    Daß ich nun über den Zaun gestiegen bin, hat den Grund, daß ich vor 3 Wochen meine erste eigene praktische Erfahrung mit der Pflanzenkohleproduktion gemacht habe und nun fast zeitgleich Ihr Beitrag hier zu lesen war. Inspiriert wurde ich durch einen Beitrag hier im selben Thema etwas weiter oben, als jemand berichtete, wie er Pflanzenkohle in einer alten Badewanne hergestellt und mit Urin abgelöscht hat.

    Ich hatte nun keine Badewanne zur Hand, jedoch einen alten Waschkessel, der früher auf jedem Bauernhof zur notwendigen Grundausstattung für die große Wäsche oder zum Hausschlachten gehörte. Der Kesseleinsatz hat ein Fassungsvermögen von 150 Liter, ist rund und etwas konisch mit einem oberen Innendurchmesser von ca. 90 cm.

    Meinen dritten Pyrolyse-Durchgang möchte ich nun folgendermaßen zusammenfassen:

    In der Umgebung gesammeltes trockenes Astwerk bis max. 2 cm Durchmesser (3 Kübel je 200 l) habe ich in ca. 90 min in diesem Kessel pyrolysiert, in dem als Ergebnis ca. 100 Liter Pflanzenkohle übrig geblieben sind. Abgelöscht habe ich mit 30 l Regenwasser. Später wurde dies in einem Freifallmischer unter Beigabe von einigen runden Feldsteinen zerkleinert.
    Verwendet habe ich den größten Teil der Pflanzenkohle als ca. 10 vol-%ige Beimischung zu einem frisch aufgesetzten Kompost und kann bereits jetzt bestätigen, daß die anfängliche Temperatur um mind. 5 Grad höher ausfällt (ca. 75 Grad Celsius), als ich es bisher gewohnt war.
    Einen weiteren Teil der Pflanzenkohle verwende ich als Zugabe zur Einstreu im Ziegen-, Hühner- und Gänsestall. Auch stelle ich zum „Naschen“ für die Tiere jeweils ein Töpfchen bereit.

    Was auch mein Problem hierbei ist:

    1. Kann ich auf diese Art überhaupt eine ausreichende Temperatur erreichen, oder erzeuge ich doch mehr Schadstoffe für die Tiere und den Boden, als mir lieb ist? (Wenn es in einer Erbsendose auch funktionieren soll, dann ist meine Frage bereits beantwortet?)

    2. Gibt es Erfahrungen oder Richtwerte bei der Ausbeute der Pflanzenkohle gegenüber dem Ausgangsmaterial? Bei mir waren es ja 600 l lockeres Astwerk zu 100 l dichter gelagerte Pflanzenkohle.

    Viele Grüße, Ralph Ritter.

  50. hps
    Title:

    Haben Sie vielen Dank, sehr geehrter Herr Ritter, für Ihren ausführlichen Bericht, der sicher vielen Mut macht und auf die rechte Idee kommen lässt, selbst die Kohle herzustellen, die sie/er in ihrem/seinem jeweiligen Garten oder Hof benötigt.
    Die besonders gute Qualität der Kohle wird durch das luftoffene Prinzip der Herstellung garantiert. Insofern bei der Pyrolyse hinreichend Sauerstoff mit der entstehenden Kohle reagieren kann, werden etwaige Schadstoffe wie Teere oder PAKs (als Oberbegriff wird hierfür Kondensate oder Flüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC) gebraucht) zu unschädlichen Stoffen abgebrannt. Die Kohleporen werden also durch den Sauerstoff und am Ende durch den Wasserdampf beim Ablöschen gereinigt und die Oberflächen der Kohle funktionalisiert (die Oberflächen werden reaktiver und die Adsorptionsfähigkeit und Nährstoffaustauschkapazität nehmen zu).
    Das Entscheidende für eine gute Qualität der Kon-Tiki Kohle, egal ob im Erdloch, in der Badewanne, im Design Kon-Tiki oder in der Erbsendose ist es, für einen möglichst gleichmässigen, heissen Flammenteppich über der zu verkohlenden Biomasse zu sorgen. Sobald es anfängt zu qualmen, ist nicht mehr genügend Hitze und Sauerstoff vorhanden, was die Qualität der Kohle negativ beeinflusst und auch nicht gut für die Atmosphäre sein lässt. Also: Kein Rauch, dann ist auch die Kohle gut. (Achtung: bei Verwendung von feuchten Biomassen steigt Wasserdampf auf, der ist natürlich nicht schädlich und ist nicht mit Rauch zu verwechseln).
    Die Ausbeute an Kohle hängt vor allem von der Stückigkeit und Trockenheit der verwendeten Biomassen ab. Bei sehr trockenem, dünnen Strauchmaterial haben wir Umsatzraten von über 25% (von Trockenmasse der Biomasse zu Trockenmasse der Kohle) erreicht, bei feuchtem, dickastigem Holz sind es manchmal nur knapp 15%. Aufs Volumen gerechnet ergibt dies etwa ein Reduktionsverhältnis von 2 – 3 Teilen Biomasse zu 1 Teil Pflanzenkohle. Geht man davon aus, dass Ihre 600l lockeres Astwerk mehr Luft als Ast hatten, ergaben die 200 – 300 l Biomasse rund 100 l Kohle, was gut zur Theorie passt.
    Beste Grüsse, Hans-Peter

  51. Ralph Ritter
    Title:

    Vielen Dank, Herr Schmidt,

    für Ihre Bestätigung dafür, dass ich (wenn auch nur in sehr kleinem Rahmen meiner Möglichkeiten) bei meiner Pflanzenkohleherstellung auf dem richtigen Weg bin.

    In meiner Herstellungskette auf dem Weg zur Terra Preta stellt sich momentan für mich als größtes Problem die Zerkleinerung der doch relativ großen Kohlestücken (Ursprung war ca. 2 cm dickes Astwerk) dar:
    • Mehrmaliges Einfüllen in den Freifallmischer, zusammen mit einigen Feldsteinen,
    • Aussieben mit einem engmaschigen Sandsieb,
    • Siebrückstand wieder in die Mischbirne, das gleiche Spiel von vorn!
    Um hier etwas effektiver arbeiten zu können, wäre es für mich hilfreich zu wissen, was die optimale, bzw. maximale Korngröße der einzelnen Kohlestücken ist, um dann nicht unbedingt hunderte von Jahren warten zu müssen, bis sich die größeren Stücken im Boden durch Verwitterung selbst noch weiter zerkleinert haben.

    Gibt es bezüglich der Korngröße Richt- bzw. Erfahrungswerte?

    Viele Grüße, Ralph Ritter.

  52. hps
    Title:

    Wenn wir größere Kohlestücken haben (aus Astmaterialien) schaufeln wir die Kohle durch einen Gartenhäcksler. Das geht schnell und ergibt gute Korngrößen. Bei der Verkohlung sonstiger Ernterester (Blätter, Zweige, Stroh etc.) ersparen wir uns das Zerkleinern gänzlich. Wenn über 50% der Kohle aus feinerem Material besteht, stören einige größere Stücke nicht, sie lockern den Boden auf und speichern auch Wasser und Nährstoffe. Es gibt bisher keine Nachweise, dass besonders fein gemahlene Kohle für den Boden oder Kompost besser sei. Die hervorragenden Resultate, die wir im Artikel über die Wurzelapplikation in Nepal veröffentlicht haben, wurde alle mit ungemahlener Kohle erzielt. Die Indianer am Amazonas, die die Terra Preta erschaffen haben, hatten auch keine Hammermühle.
    Schönen Gruss, Hans-Peter

  53. Jürgen
    Title: erste Versuche

    ..nach meinem Besuch auf der Finca Autarca auf La Palma versuche ich mich jetzt in Deutschland auch mit der Terra Preta.

    Die Holzkohle ist in der Tat der schwierigste Faktor. Nicht nur weil teuer, ich möchte auch nicht meine Gartenabschnitte “wegwerfen” und Holzkohle über weite Strecken transportieren lassen.

    Erste Versuche mit “drei” Eimern – Ausseneimer als Kamin, Inneneimer für die groben Holzstücke und dann, wenn es brennt, stelle ich einen Honigeimer, -gefüllt mit Sägemehl- mit 4 kleinen Löchern im Deckel in die Glut. Das dampft erst, dann kommen kleine Flammen heraus und wenn die erloschen sind,ist im Honigeimer feinste Holzkohle. Die Groben Holzkohlestücke werfe ich nach dem Erkalten in den Gartenhäcksler, bevor sie auf den Kompost kommen…

    Das sind nur kleinste Mengen. Meine derzeitige Wunschvorstellung wäre eine schöne Feuerschale, wie es sie zu Hauf gibt, ca. 70-100 cm Durchmesser, aber eben in der tieferen Kon-Tiki-Kegelform. Gibt es so etwas irgendwo zu kaufen, bzw. wie lässt sich so etwas selbst herstellen? Welche Eisendicke wird empfohlen?

    Lieben Gruß vom Bodensee
    Jürgen

  54. hps
    Title:

    Für die kleinen Kon-Tiki Feuerschalen genügt eine Stahldicke von 2 mm, die größeren sollten 3 mm haben. In der Schweiz stellt Markus Koller (Gais) sehr schicke und funktionstüchtige Kon-Tiki in allen Größen her. In Deutschland macht es die Firma Söhlmetall in Obertaufkirchen.

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