Performance-Enhanced Functional Biochar Product Development

R&D Proposal: Performance-Enhanced Functional Biochar Product Development

1. Introduction

This research and development plan aims to enhance the value of rice husk-based functional biochar products for agricultural and environmental applications. The focus is on improving durability, nutrient retention, and environmental performance through ceramic processing and diatomite inclusion.

---

2. Objectives

• Enhance biochar functionality in terms of durability, nutrient and water retention, heavy metal absorption, and microbial habitat.

• Compare performance and cost-efficiency across three types of biochar products.

• Establish standardization and commercialization pathways for high-performance biochar.

---

3. Product Categories and Comparative Performance Summary

---

4. R&D Components

• Phase 1: Material Composition Optimization

  • Test mixing ratios of rice husk, clay, diatomite, mica, and natural binders

  • Shape into spheres and determine optimal drying and sintering conditions

• Phase 2: Ceramified Biochar Production

  • Sintering at 800–1,100°C to ensure structural integrity

  • Evaluate durability, porosity, and surface characteristics

• Phase 3: Agricultural Application Testing

  • Conduct crop growth trials for rice and vegetables

  • Evaluate water and nutrient retention and plant development

• Phase 4: Environmental Safety & Absorption Testing

  • Measure heavy metal adsorption (Cd, Pb, etc.)

  • Assess cation exchange capacity and microbial habitat viability

• Phase 5: Economic Modeling & Commercial Strategy

  • Analyze yield gains vs. production cost

  • Build ESG-based investment appeal and commercialization roadmap

---

5. Expected Outcomes

• Development of high-performance, multifunctional biochar

• Increased farm productivity and reduced fertilizer use

• Carbon sequestration and potential for blue carbon integration

• Local employment creation via reuse of brick/ceramic factory infrastructure

• Foundation for ESG-aligned market entry and carbon credit programs

---

6. Partners & Field Application Sites

• Lead Research: GSF R&D Team

• Technical Support: Ton Duc Thang University (TDTU), RITAB, CWCA

• Field Implementation:

  • Production in An Giang Province

  • Agricultural Use in Lam Dong Highlands

  • Blue Carbon Pilots in Khanh Hoa Coastal Region

 

KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN: Phát triển sản phẩm than sinh học chức năng hiệu suất cao

1. Giới thiệu

Kế hoạch này nhằm nâng cao giá trị của các sản phẩm than sinh học từ trấu cho các ứng dụng nông nghiệp và môi trường. Trọng tâm là cải thiện độ bền, khả năng giữ nước và dinh dưỡng, cũng như hiệu quả xử lý kim loại nặng thông qua công nghệ nung gốm và bổ sung đất tảo cát.

---

2. Mục tiêu

• Nâng cao hiệu năng của than sinh học về độ bền, khả năng giữ nước – dinh dưỡng, hấp phụ kim loại nặng và hỗ trợ hệ vi sinh vật.

• So sánh hiệu suất và chi phí giữa ba loại sản phẩm than sinh học.

• Xây dựng tiêu chuẩn hóa và lộ trình thương mại hóa các sản phẩm than sinh học hiệu suất cao.

---

3. Phân loại sản phẩm và tóm tắt hiệu suất

---

4. Nội dung nghiên cứu

• Giai đoạn 1: Tối ưu hóa thành phần vật liệu

  • Thử nghiệm tỷ lệ phối trộn giữa trấu, đất sét, đất tảo cát, mica và chất kết dính tự nhiên.

  • Tạo hình cầu và xác định điều kiện sấy – nung tối ưu.

• Giai đoạn 2: Sản xuất than sinh học nung gốm

  • Nung ở nhiệt độ 800–1.100°C để đảm bảo độ bền và cấu trúc.

  • Đánh giá độ bền, độ rỗng và đặc tính bề mặt.

• Giai đoạn 3: Thử nghiệm ứng dụng nông nghiệp

  • Triển khai trồng thử nghiệm với lúa và rau màu.

  • Đánh giá khả năng giữ nước – dinh dưỡng và sự phát triển cây trồng.

• Giai đoạn 4: Đánh giá môi trường và hấp phụ

  • Đo khả năng hấp phụ kim loại nặng (Cd, Pb, v.v.)

  • Đánh giá khả năng trao đổi ion và phù hợp với hệ vi sinh vật.

• Giai đoạn 5: Phân tích kinh tế và chiến lược thương mại hóa

  • Phân tích lợi ích tăng năng suất so với chi phí sản xuất.

  • Xây dựng mô hình kêu gọi đầu tư ESG và lộ trình tham gia thị trường tín chỉ carbon.

---

5. Kết quả kỳ vọng

• Phát triển sản phẩm than sinh học đa chức năng, hiệu suất cao.

• Tăng năng suất nông nghiệp, giảm phụ thuộc phân bón hóa học.

• Góp phần lưu trữ carbon và tích hợp vào mô hình carbon xanh (blue carbon).

• Tạo việc làm nông thôn thông qua sử dụng lại cơ sở hạ tầng lò gạch/gốm sứ.

• Đặt nền móng để tiếp cận thị trường ESG và tín chỉ carbon quốc tế.

---

6. Đơn vị tham gia & khu vực triển khai

• Nghiên cứu chính: Nhóm R&D GSF

• Hỗ trợ kỹ thuật: Trường Đại học Tôn Đức Thắng (TDTU), Viện RITAB, CWCA

• Ứng dụng thực tế:

  • Sản xuất tại tỉnh An Giang

  • Sử dụng nông nghiệp tại khu vực cao nguyên tỉnh Lâm Đồng

  • Thí điểm carbon xanh tại vùng ven biển tỉnh Khánh Hòa

 

 

제품별 성능 향상 기반 기능성 바이오차 연구개발 계획서

1. 개요

본 연구개발 계획은 왕겨를 기반으로 한 기능성 바이오차 제품의 성능과 경제성을 비교 분석하여, 농업 및 환경분야에서 활용 가능한 고부가가치 바이오차 제품을 개발하는 것을 목표로 한다. 특히, 세라믹화 공정 및 규조토 혼합을 통해 기존 제품 대비 기능성과 내구성을 향상시키는 것을 중점으로 한다.

---

2. 연구 목적

• 바이오차 제품의 내구성, 보수력, 양분 유지력, 중금속 흡착, 미생물 서식 환경 등을 종합적으로 향상

• 제품별 생산 비용 대비 효과 분석을 통해 최적의 제품 개발 방향 제시

• 고성능 바이오차 제품의 표준화 및 상용화 기반 마련

---

3. 제품군 및 성능 비교 분석 요약

---

4. 주요 개발 항목

• 1단계: 원료 선정 및 조성비 최적화

  • 왕겨, 점토, 규조토, 운모, 바인더 조합 실험

  • 구형 성형 및 건조/소성 조건 도출

• 2단계: 기능성 세라믹 바이오차 제조

  • 800~1,100°C 소성, 내부 구조 안정성 분석

  • 내구성, 공극률, 표면 특성 테스트

• 3단계: 농업 환경 시뮬레이션

  • 벼/채소 재배 시 보수력, 양분유지력, 생장률 등 실험

  • 수경 재배 시 양액 보존 실험

• 4단계: 환경 안전성 및 흡착능 평가

  • 중금속(Cd, Pb 등) 제거 효율

  • 이온교환능 및 미생물 활성도 측정

• 5단계: 경제성 분석 및 상용화 전략

  • 생산단가 대비 수확량 향상 시 경제성 모델링

  • ESG 가치 반영한 시장 진입 계획 수립

---

5. 기대 성과

• 고기능성 바이오차 제품 확보: 고온 세라믹화 및 규조토 혼합을 통한 토양개량제 고급화

• 농가 수익 증가: 수확량 증대 및 양분 유지에 따른 비료 절감

• 탄소흡수 및 환경개선: 블루카본/탄소배출권 연계 가능성 확보

• 지역 산업 활성화: 벽돌/도자기 산업과 연계한 농촌 고용 창출

---

6. 협력 및 추진 기관

• 연구 주관: GSF 연구개발팀

• 기술 협력: TDTU, RITAB, CWCA, 지방정부 기술센터

• 현장 적용: 안장성 생산 – 럼동성 농업 – 칸호아 연안 실증