Data provider
Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Contact details
Compulsory sheet of the technology
Financing of the project
Application sphere
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- copper
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- lead
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- zinc
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- copper
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- lead
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- zinc
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
Information on the technology
A bioszén olyan szilárd termék, amely mezőgazdasági és erdészeti növényi maradványok - esetünkben bambusz és rizsszalma biomassza - pirolízisével előállítható és talajok fizikai, kémiai vagy biológiai tulajdonságainak javítására alkalmazható. A bambusz bioszén szakaszos pirolízissel állítható elő 750 ˚C-on, míg a rizsszalmából készült bioszén folyamatos, lassú pirolízissel 500 ˚C-on. Az így keletkezett bioszenek őrlésével, szitálásával két különböző frakciót kaphatunk: finom (<0.25mm) és durva (<1mm). A elkészített anyag így nagy fajlagos felületű, pórusos szerkezetű, ezáltal javítja a talaj szorpciós (megkötő) képességét. Ezt a tulajdonságát lehet felhasználni toxikus fémek (Cd, Cu, Pb, Zn) adszorpciójára. A bioszenes kezelés in situ technológia, hiszen a szennyezett talajhoz egyszerűen hozzákeverhető. Ekkor a pH emelkedése tapasztalható, amely segíti a fémek csapadékba kerülését (CdCO3, Cu(OH)2, Pb5(PO4)3OH). Továbbá a növények számára kisebb mértékben lesznek hozzáférhetőek, azaz a növényi hajtásokban kisebb koncentrációkban lesznek jelen. A talajhoz adott bioszén akár évszázadokig, évezredekig is a talajban maradhat.
A biomassza alapú bioszén alkalmazása évről évre egyre inkább terjedőben van. Olcsó, környezetbarát, hiszen növényi hulladékok felhasználásával állítható elő. A különböző talajokra való felhasználására folyamatos kísérletek zajlanak, de az megállapítható, hogy szerves és szervetlen szennyezőanyagok kezelésére kiválóan alkalmas, így tehát nehézfémekkel szennyezett talajok remediációjára is kitűnően igénybe vehető. Továbbá fontos szerepe van az üvegházhatás csökkentésében.
Technology classification
- physico-chemical remediation
- chemical stabilisation
Technology-monitoring
EC (elektromos vezetőképesség)
Costs of the technology
Mivel a módszer demonstráció alatt áll, azaz laboratóriumban végezték a kísérletet, ezért a költségek erősen becsült értékek.
SWOT (evalaution based on scores)
SWOT (evaluation in words)
A bioszén alkalmazásával nő a talaj pH-ja és kationcserélő kapacitása (CEC), növelve ezzel a növények számára felvehető tápanyagok megkötését a talajban. A bioszén nagy fajlagos felülete, mikropórusos szerkezete és magas pH-ja elősegíti a nehéz fémek adszorpcióját és csapadékba kerülését, ezáltal csökkentve (p<0.005) biológiai hozzáférhetőségüket, ennek köszönhetően kisebb koncentrációban találhatóak meg az egyes fémek a növényi hajtásokban. Emellett a bioszén nagy szerves anyag tartalmának köszönhetően javítja a talaj minőségét, valamint csökkenti a talaj dinitrogén-oxid, metán és szén-dioxid kibocsátását.
A korábbi vizsgálatok azt mutatják, hogy a bioszenes kezelés abban az esetben bizonyul hatékonynak, ha már a korábban igénybe vett technikák (hagyományos remediációs eljárás, fitoextrakció) kimerültek, tehát a még jelen levő szennyezés immobilizálására használható.
Olcsó, környezetbarát megoldás, hiszen mezőgazdasági- és erdőgazdálkodási hulladékokból állíthatóak elő. Lehetőség nyílhat a szélesebb körű alkalmazására. Egyes tanulmányok szerint a bioszén arra is képes, hogy csökkentse a szén-dioxid és a dinitrogén-oxid kibocsátást, amennyiben a talajba juttatják.
Alapvető, hogy azok az anyagok (szerves hulladékok), amikből bioszén állítható elő, ne tartalmazzanak semmilyen szerves/szervetlen szennyezőanyagot, ugyanis az alapanyag minősége, tulajdonságai, valamint a pirolízis nagy mértékben befolyásolja a bioszén fizikai és kémiai tulajdonságait. A szennyezőanyag mentesség fontos, hiszen a bioszén stabil, évszázadokon keresztül változatlan formában jelen tud maradni a talajban.
Completed applications
A kísérlethez felhasznált homokos vályog talaj egy elhagyatott rizsföldről származik, amely Cd, Cu, Pb és Zn fémekkel szennyezett. A talaj főbb tulajdonságai: pH = 5.7; 1.4 mg/kg Cd; 693 mg/kg Cu; 527 mg/kg Pb és 1471 mg/kg Zn. A termőtalaj felső (0-20 cm) részéről történt a mintavétel. A talajmintákat szárították, keverték (homogenizálták), szita segítségével szitálták. 2 kg talajmintához 3 különböző mennyiségben kevertek bambusz és rizsszalma bioszenet: 0, 1 (egyenértékű 15.6 t/ha) és 5 (egyenértékű 78 t/ha) m/m%-ban. Az így előállt mintákat N (156 kg/ha), P (125 kg/ha) és K (156 kg/ha) tartalmú trágyával trágyázták. Ezeket műanyag edényekbe (18 cm átmérőjű, 14 cm magas) helyezték. A kísérlethez olyan indikátor növényt választottak (Sedum plumbizincicola), amely fém-toleráns, segítségével megállapítható a fémek biológiai hozzáférhetősége. Minden edénybe 4 növényt ültettek. A kísérletet oldalfal nélküli, átlátszó tető alatt végezték (eső ellen). Az átlag hőmérséklet 26 ˚C volt (maximum: 38 ˚C, minimum: 10 ˚C). A talajokat hetente 2-4 alkalommal öntözték ionmentes vízzel. 3 hónap elteltével a növények talaj feletti részét betakarították. A növényeket 65 ˚C-on kemencében, a talajmintákat pedig levegővel szárították, homogenizálták, majd szitálták. Vizsgálták a talaj és növényi hajtások Cd, Cu, Pb és Zn fémtartalmát, a növény által felvett tápanyagtartalmat (P, N) a hajtásokban, a talaj pH-ját, szervesanyag tartalmát, az EC-t, a kationcserélő kapacitást és a fajlagos felületet. Az eljárás eredményeképp a pH növekedett (maximum: 6.3), így a bioszénnel összekevert talajmintában szignifikáns csökkenés volt tapasztalható a toxikus fémionok koncentrációjában. A rizsszalmából készült bioszén - a hajtásokban - a Cu és Pb koncentrációt 46 és 71 %-kal, míg a bambusz alapú bioszén a Cd koncentrációt 49%-kal csökkentette. Megállapítható továbbá, hogy a finomabb eloszlású bioszén a legtöbb esetben hatékonyabbnak bizonyult.
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- copper
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- lead
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- zinc
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- cadmium
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- copper
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- lead
Description of environmental risk
- Metals, semi-metals and their compounds
- zinc
Description of environmental risk
Publications, references
Kouping Lua, Xing Yang, Jiajia Shen, Brett Robinson,
Huagang Huang, Dan Liua,Nanthi Bolan, Jianchuan Peib,
Hailong Wanga: Effect of bamboo and rice straw
biochars on the bioavailability of Cd,Cu, Pb and Zn to
Sedum plumbizincica, Agriculture, Ecosystems and
Environment 191 (2014) 124–132
1. Sean D.C. Case, Niall P. McNamara, David S. Reay, Jeanette Whitaker: The effect of biochar addition on N2O and CO2 emissions from a sandy loam soil- The role of soil aeration, Soil Biology & Biochemistry, 51 (2012) 125-134
2. http://www.lewisbamboo.com/biocharbamboo.html
3. http://www.new-ag.info/en/research/innovationItem.php?a=2602
4. R.A. Leng, T.R. Preston, Sangkhom Inthapanya: Biochar reduces enteric methane and improves growth and feed conversion in local “Yellow” cattle fed cassava root chips and fresh cassava foliage, Livestock Research for Rural Development, 24 (2012)
Pictures
