Low-Temperature Spherical Ceramic Biochar Production Using Rice Husk

Technical Brief: Low-Temperature Spherical Ceramic Biochar Production Using Rice Husk

(Utilizing Existing Brick and Ceramic Factory Infrastructure)

---

1. Overview

This project introduces a sustainable technology that produces functional spherical ceramic biochar using raw rice husk without prior pyrolysis. The rice husk is blended with natural mineral additives such as diatomite, bentonite, and kaolin, and shaped using natural binders like clay or starch.

Unlike high-temperature firing that risks burning the carbon content, the product is dried or low-fired at temperatures below 400°C, preserving its biochar properties. This method maintains porosity, water retention capacity, and carbon stability, making it suitable for both agricultural and environmental applications.

---

2. Main Process Steps

1. Material Blending

   • Raw rice husk (un-pyrolyzed)

   • Mineral additives: diatomite, kaolin, bentonite

   • Natural binders: clay, starch, compost-based materials

2. Shaping into Spheres

   • Formed into 2–5 cm diameter balls using extruders or manual molds

3. Low-Temperature Drying or Firing

   • Dried at 50–250°C or gently fired at ≤400°C

   • Performed in oxygen-limited environments to prevent carbon combustion

4. Optional Functional Coating

   • Surface coated with beneficial microorganisms, NPK nutrients, or biologically active compounds

   • Tailored for soil amendment or aquaculture applications

---

3. Compatibility with Existing Brick and Ceramic Factories

✅ Conclusion: Around 60–70% of existing brick/ceramic factory infrastructure is reusable with minimal investment, making this approach ideal for rural and decentralized production models.

---

4. Key Advantages

• Carbon Preservation: Avoids combustion of carbon content during production

• Eco-Friendly: Low emissions, low energy consumption

• Biological Effectiveness: Maintains porous structure to support microbial life and water retention

• Cost-Efficient: No need for advanced pyrolysis or high-temp kilns

• Locally Scalable: Compatible with rural labor and existing local industries

---

5. Application Areas

• Lam Dong Province (Highlands): Soil improvement for coffee, fruit, and vegetables

• An Giang and Mekong Delta: Organic fertilizer for rice and diversified crops

• Khanh Hoa, Ca Mau, and Coastal Areas: Blue carbon applications, microalgae culture, aquaculture sludge reduction

---

6. Conclusion

This low-temperature biochar technology based on rice husk offers a low-cost, climate-friendly solution to enhance soil quality and support blue carbon ecosystems. By leveraging existing brick and ceramic manufacturing infrastructure, the approach fosters circular economy practices and provides new livelihood opportunities in rural Vietnam. It is especially suitable for regions focusing on sustainable agriculture and climate resilience.

Giới thiệu công nghệ: Sản xuất biochar hình cầu từ trấu bằng phương pháp sấy hoặc nung ở nhiệt độ thấp (ứng dụng hạ tầng nhà máy gạch và gốm sứ)

---

1. Tổng quan

Dự án này phát triển công nghệ sản xuất biochar chức năng từ nguyên liệu trấu chưa qua nhiệt phân, kết hợp với các khoáng chất tự nhiên như đất tảo cát (diatomite), bentonite, kaolin và sử dụng chất kết dính tự nhiên như tinh bột hoặc đất sét, để tạo thành các viên hình cầu.

Thay vì nung ở nhiệt độ cao, sản phẩm được sấy hoặc nung nhẹ ở nhiệt độ dưới 400°C, giúp giữ lại lượng cacbon sinh học, duy trì cấu trúc xốp và tối ưu khả năng hấp thụ nước, giữ ẩm và cố định carbon sinh học trong đất hoặc môi trường nuôi trồng thủy sản.

---

2. Quy trình công nghệ chính

1. Trộn nguyên liệu

   • Trấu chưa nhiệt phân

   • Đất tảo cát, khoáng bentonite, kaolin

   • Chất kết dính: đất sét, tinh bột, phân hữu cơ

2. Tạo hình cầu

   • Tạo viên có đường kính 2–5 cm bằng máy đùn hoặc ép thủ công

3. Sấy hoặc nung nhẹ

   • Sấy khô ở nhiệt độ 50–250°C

   • Có thể nung nhẹ ở nhiệt độ tối đa ~400°C trong môi trường hạn chế oxy để tránh cháy carbon

4. Phủ chức năng (tuỳ chọn)

   • Phủ vi sinh vật có lợi, dinh dưỡng NPK hoặc các hợp chất hữu cơ hoạt tính lên bề mặt

---

3. Khả năng ứng dụng nhà máy gạch và gốm sứ hiện có

➡️ Kết luận: Khoảng 60–70% hạ tầng của nhà máy gạch/gốm có thể tái sử dụng, giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu và thúc đẩy sản xuất nông thôn.

---

4. Lợi ích công nghệ

• Bảo toàn cacbon: Giảm thiểu mất mát cacbon so với nung nhiệt cao

• Thân thiện môi trường: Ít phát thải khí nhà kính, tiêu tốn năng lượng thấp

• Hiệu quả sinh học cao: Duy trì cấu trúc xốp, hỗ trợ vi sinh vật, giữ ẩm tốt

• Chi phí thấp, dễ triển khai: Phù hợp với mô hình phân tán ở nông thôn

• Dễ kết hợp với công nghệ phủ vi sinh, phân bón chậm tan

---

5. Ứng dụng

• Lâm Đồng: Cải tạo đất chua, tăng năng suất cà phê, rau, cây ăn quả

• An Giang và khu vực ĐBSCL: Phân bón hữu cơ trong trồng lúa, cây nông nghiệp

• Khánh Hòa, Cà Mau và các vùng ven biển: Môi trường nuôi vi tảo (blue carbon), giảm bùn đáy ao, tăng hấp thu CO₂

---

6. Kết luận

Mô hình sản xuất biochar hình cầu từ trấu bằng phương pháp sấy hoặc nung nhẹ là một giải pháp khả thi, phù hợp với điều kiện sản xuất nông thôn Việt Nam. Với khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có như nhà máy gạch, gốm sứ, công nghệ này vừa tiết kiệm chi phí, vừa hỗ trợ bảo vệ môi trường, góp phần vào các chương trình nông nghiệp bền vững và thích ứng biến đổi khí hậu.

기능성 세라믹 구형 바이오차 생산 기술

(저온 소성 또는 건조 방식 / 왕겨 원료 직접 혼합 / 기존 벽돌·도자기 공장 활용 가능성 분석 포함)

---

1. 개요

본 기술은 왕겨를 주요 원료로 사용하여, 저온 소성 또는 단순 건조 방식을 통해 기능성 바이오차를 포함한 구형 세라믹 제품을 생산하는 방식입니다. 기존 고온 소성 방식에 비해 탄소 보존성이 높고, 친환경적이며, 소규모 농촌 지역에서도 적용 가능한 장점이 있습니다. 특히, 지역에 존재하는 기존 벽돌 및 도자기 공장의 인프라를 부분적으로 활용할 수 있는 점이 주목됩니다.

---

2. 주요 공정

1. 원료 혼합

   • 왕겨 (미열분해 생물질)

   • 보조 재료: 규조토, 벤토나이트, 카올린 등 천연 미네랄

   • 바인더: 점토, 전분계 접착제, 퇴비 등의 유기물

2. 성형

   • 반죽된 재료를 구형(직경 2~5cm)으로 펠렛화 또는 압출 성형

3. 저온 소성 또는 단순 건조

   • 50~250°C 저온 건조 또는 300~400°C 이하의 저온 소성 진행

   • 탄소 손실 최소화, 구조 안정성 확보

   • 기존 벽돌/도자기 소성 시설 중 온도 조절 가능한 전기로 또는 건조실을 활용할 수 있음

4. 기능성 코팅 (선택 사항)

   • 유용 미생물, 비료 성분(NPK), 생물활성 물질 코팅

   • 토양 개량제, 블루카본 미세조류 배양 기질 등으로 활용

---

3. 기존 벽돌·도자기 공장 활용 가능성 분석

✅ 결론: 저온 공정 중심의 기술은 기존 벽돌/도자기 공장의 장비 중 약 60~70% 활용 가능하며, 일부 가열 장비는 별도 개조 또는 신규 확보 필요. 건조 중심 공정만으로도 저에너지, 고기능성 제품 생산이 가능함.

---

4. 장점 및 기술 특성

• 탄소 보존: 고온에서 연소되지 않기 때문에 바이오차의 탄소가 그대로 보존됨

• 환경 친화성: 이산화탄소 배출량 최소화, 저에너지 생산

• 미생물 부착성 우수: 다공성 구조 유지로 토양 유기물 생태계 조성에 유리

• 현지 생산 적합성: 벽돌 공장 등 농촌 제조 기반과 쉽게 결합 가능

• 코스트 절감: 열분해 장비 또는 고온 가마 없이도 생산 가능

---

5. 적용 분야

• 럼동성 등 고원지역: 커피, 채소, 과수용 토양개량제

• 안장성 및 메콩지역: 유기농 벼 재배용 저탄소 비료

• 칸호아, 까마우 등 연안지역: 블루카본 시범지의 미세조류 배양 매질

---

✅ 결론

저온 소성 또는 건조 기반의 기능성 바이오차 생산 기술은 기존 지방 산업 인프라를 최대한 활용하면서도 탄소 보존 및 기능성 향상에 중점을 둔 지속가능한 모델입니다. 벽돌 및 도자기 공장의 성형, 건조, 부지 인프라를 그대로 활용 가능하므로, 농촌 기반 분산형 생산 거점 모델로 적합하며, 향후 스마트 농업 및 탄소 저감 프로젝트와 연계해 확장할 수 있는 잠재력이 큽니다.