Rézzel szennyezett szőlőültetvények talajának kezelése bioszénnel

Data provider

Organisation/Data provider's name 
Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact 
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Contact details

Telephone/fax 
+36-1-4632347
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian name 
Rézzel szennyezett szőlőültetvények talajának kezelése bioszénnel
Technology name 
The effects of biochar and compost amendments on copper immobilization and soil microorganisms in a temperate vineyard
Country of origin 
Svájc, Németország
Stage of development 
developed, proven by demonstration
Standard number 
n.a.

Financing of the project

Name and number of the project 
Carl Zeiss Stiftung finanszírozta
Start of the development 
2011
End of the development 
2012
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
127
Maximum initial value 
150
Typical final value 
102
Maximum final value 
95
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
30
Maximum initial value 
34
Typical final value 
22
Maximum final value 
23
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Növényben mért Cu koncentrációja
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
22
Maximum initial value 
18
Typical final value 
35
Maximum final value 
45
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to 
Unsaturated (whole) soil
Technology type 
simple
Basis of the technology 
Chemical
Technology description 

A bioszén növényi vagy állati eredetű hulladék pirolízisével előállított anyag, amely segítségével javíthatóak a talajok fizikai, kémiai vagy biológiai tulajdonságai.
Gombaölőből származó rézzel szennyezett szőlőültetvény talajára előzetesen fedő növényt ültettek majd bioszén, és bioszén-komposzt keveréket szórtak ki rá, melyet 10 cm mélyen rotációs kapával a földbe forgattak. Várhatóan a bioszén megköti a réz egy részét, a komposzt pedig a talaj mikrobáinak aktivitását és sokféleségét javítja.

Description of the novelty of the technology 

Ez a kutatás az első tanulmányok egyike, amelyik a bioszén hosszabb idő alatt kifejtett hatását vizsgálja a mikrobák jelenléte, aktivitása és sokfélesége szempontjából. Az eddigi kutatásokkal ellentétben, a bioszén, a komposzt és a bioszén-komposzt keveréke sem immobilizálta a biológiailag hozzáférhető, mobilis rezet a talajban ezen a szőlőültetvényen. A kezelések nem csökkentették a növény által akkumulált réz tartalmat és a felvehető réz frakciókat a talajban. Ezzel ellentétben a fedőnövényzet jelentős mennyiségű rezet vett fel két növekedési szakaszban, ezzel csökkentve a talaj réztartalmát.

Technology classification
Remediation technology type 
  • physico-chemical remediation
  • chemical stabilisation
Remediation technology from contaminant point of view 
immobilisation
Remediation technology from execution point of view 
in situ
Technology-monitoring
Technological parameters 
Biological activity
Contaminant amount
Monitored environmental element 
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs 
200 - 400 Euro
Specific material costs 
200 - 400 Euro
Specific total costs 
above 400 Euro
Remarks on cost calculation 

Bioszén ~90000Ft/tonna
Alkalmazott mennyiség: 8 tonna/ha
Terület: 0,096 ha
Az anyagköltség így: ~70000Ft

SWOT (evalaution based on scores)
Costs 
4-low
Time requirement 
0-non relevant
Space requirement 
0-non relevant
Workload requirement 
4-low
Equipment, apparata requirement 
4-low
Qualified labour 
5-very low
Environmental risk and workplace risks 
4-low
Ability to meet the target value 
0-non relevant
Environmental efficiency 
3-medium
Cost efficiency 
0-non relevant
Generation of any recyclable byproduct 
no
Generation of any byproduct to be treated 
no
Automation/remote control 
no
Feasibility 
1-bad
Availability 
5-excellent
Well known 
2-weak
SWOT (evaluation in words)
Strengths 

Korábbi kutatások alapján az alkalmazott bioszén megköti a talaj Cu szennyeződését. Könnyen hozzáférhető, gazdaságilag kedvező eljárás.Bioszén komposzttal való felhasználása növeli a talaj mikrobáinak aktivitását és sokféleségét,illetve javítja a talaj termékenységét, a víztartó kapacitását és a tápanyag visszatartását. Fedő növény ültetésével segíteni lehet a Cu megkötődést.

Weaknesses 

Az alkalmazott bioszén csak olyan közegben csökkenti jelentősen a Cu szennyeződést, melynek pH értéke nagyobb, mint 8.

Possibilities 

Egyéb szerves hulladékból előállított bioszén alkalmazása.

Threats 

A bioszén PAH és egyéb toxikus szennyezőanyag tartalma bioakkumulálódhat a mezőgazdasági termékekben.

Completed applications
Start date of the application 
2011
End date of the application 
2012
Application stages 
Demonstration

Size of the treated area

Depth (m) 
10.0
Other landuse 
szőlőültetvény
Origin of the pollution 
gombaölőszer
Summary of the charasteristic parameters of application 

Az alkalmazott bioszén 80% fából és 20% tobozból készült, Schottdorf reaktorban, 750 °C-on, 36 órás ciklusban. A kezelt terület 960 m2 nagyságú szőlőültetvény. A bioszén alkalmazása előtt a szőlősorok között növénytakarót telepítettek, mely a következőkből állt: 50% szarvaskerep, 22% komlós lucerna, 25,4% vöröshere, 2% réti nyúlhere. 0,1% patkócím és 0,5% gyógynövény. Az alkalmazott komposzt főleg tehén, ló, csirke trágya és szalma aerob fermentálásával készült. A bioszén, és bioszén-komposzt keverék kiszórása után, 7-10 cm mélyre rotációs kapával a földbe forgatták. A talajból és a fedő növényekből négy alkalommal vettek mintát: 2011. novemberében, 2012 áprilisában, augusztusában és novemberében. Vizsgálatok alapján a kezelés során alkalmazott bioszén és bioszén-komposzt nem kötötte meg a talaj Cu tartalmát. A gyenge megkötés oka lehet, a felhasznált alapanyag típusa. A kutatás magas hőmérsékleten kezelt keményfa bioszenet alkalmazott, amely bár laboratóriumi körülmények közt megkötött a rezet, kevésbé volt hatékony, mint a gázosításból származó bioszén és komposzt keveréke. Megfigyelések alapján csak azokon a területeken csökkentette a talaj Cu szennyezettségét, melyek pH-ja nagyobb mint 8, a foszfátok és karbonátokból kialakuló hidroxid komplexeknek köszönhetően, lehetséges, hogy a talaj lúgossága csökkentette a bioszén megkötőképességét. Valójában a hipotézissel (hogy a bioszén és a bioszén komposzt csökkenti a növények Cu felvételét) ellentétben a takarónövényzet Cu felvétele jelentősen nőtt az idő előrehaladtával, függetlenül a kezeléstől. Ezért, miközben a CuT és a CuDTPA szignifikánsan csökkent 2011 novemberétől 2012 novemberéig, a növényi Cu tartalom folyamatosan növekedett. A komposzt és a bioszén komposzt az alkalmazást követő 20 hónapban növelte a mikrobiális aktivitást a talajban. Ez hasznos a tápanyag körforgásban, azonban ezek a mikrobiális tulajdonságok az idő előrehaladtával csökkentek.

Contaminant 
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
127
Maximum initial value 
150
Typical final value 
102
Maximum final value 
95
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentáció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
30
Maximum initial value 
34
Typical final value 
22
Maximum final value 
23
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Növény által akkumulált Cu koncentráció (szár)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
22
Maximum initial value 
18
Typical final value 
35
Maximum final value 
45
Publications, references
Publications 

K.A. Mackie, S. Marhan, F. Ditterich, H.P. Schmidt, E. Kandeler: The effects of biochar and compost amendments on copper immobilization and soil microorganisms in a temperate vineyard. Agriculture, Ecosystems and Environment 201 (2015) 58–69

References 

Brewer, C.E., Brown, R.C., 2012. Biochar. Earth Planet. Sci. 5, 357–384.
Beesley, L., Moreno-Jiménez, E., Gomez-Eyles, J.L., Harris, E., Robinson, B., Sizmur, T., 2011. A review of biochars’ potential role in the remediation: revegetation and restoration of contaminated soils. Environ. Pollut. 159, 3269–3282.
Namgay, T., Singh, B., Singh, B.P., 2010. Influence of biochar application to soil on the availability of As, Cd, Cu, Pb, and Zn to maize (Zea mays L.). Aust. J. Soil Res. 48, 638–647.

Pictures
Cu, Cu-DTPA, Növénye Cu tartalmának alakulása
Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1724
Creator 
Rohonczi Petra
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-03-27
Módosítás 
2018-06-22