Nehézfémekkel szennyezett talaj mischantus alapú szénnel történő kezelése

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 
Nehézfémekkel szennyezett talaj mischantus alapú szénnel történő kezelése
Technology name 
Treatment of the heavy metals contaminated soil with biochar
Country of origin 
Belgium
Stage of development 
under demonstration
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

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 
2.4
Typical final value 
1.0
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc

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 
85
Typical final value 
10
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

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 
0.8
Typical final value 
0.1
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Not a chemical substance

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH
Typical initial value 
6.4
Typical final value 
6.90
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to 
Unsaturated (whole) soil
Technology type 
simple
Basis of the technology 
Physical- chemical
Biological
Ecological
Technology description 

A bioszén alkalmazásának célja az, hogy megakadályozza a Cd, Zn és Pb táplálékláncba való bejutását a szennyezett talajból. Mindezt úgy, hogy növeli a talaj pH-t, a bioszén felületén megköti a fémeket, így akadályozva mozgékonyságukat és biológiai felvehetőségüket. Ez leghatékonyabban 5%v/v és 10%v/v-os bioszén-talaj keverékkel valósítható meg (1%v/v-os keveréknek nincs túlzott hatása) 'in situ' módon a talaj felső rétegébe keverve (5-50t/ha). Hosszútávú hatásáról nehéz következtetéseket levonni, mert kevés vizsgálatot végeztek ezidáig.

Description of the novelty of the technology 

A fémek biológiai hozzáférhetőségének időbeni változását a bioszénnel való kezelés hatására eddig nem vizsgálták részleteiben. A talajban lévő nehézfémek mobilitásának meghatározásához szükséges két legfontosabb paraméter a talaj pH-ja és savpuffer kapacitása, amelyeket a bioszenes technológia jó arányban javítani tud. A fémek biológiai hozzáférhetőségének időbeni változása lehetővé teszi a vizsgált toxikus fémek immobilizációjának nyomonkövetését a bioszenes kezelés hatására.

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 
Contaminant amount
pH
Cation/anion exchange capacity
Specific surface
Plant growth
Plant chemical composition
Other
Other technological parameter 

Savpuffer-kapacitás (ANC), Oldott szerves széntartalom (DOC), Teljes szerves széntartalom (TOC)

Monitored environmental element 
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs 
400.000 - 800.000 Euro
Specific operation costs 
20 - 40 Euro
Specific energy costs 
8 - 20 Euro
Specific labour costs 
8 - 20 Euro
Specific total costs 
80 - 200 Euro
Remarks on cost calculation 

A fajlagos értékek ha-ra vannak vetítve!
A beruházási költség tartalmazza szükség esetén a szállító berendezéseket, pirolízis egységet, raktározást és a szükséges plusz gépezeteket (betakarítás, bioszén talajba juttatását) . Bérmunka esetén az aratás ára tartalmazza a munka-, anyag- és energia költséget is, amelyhez a további folyamatok működtetésének költsége járul még hozzá.

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

- A technológia nem alkalmaz vegyszert, csakis mischantus alapú bioszenet.
- A Cd, Zn és Pb nagy hányada megkötődik, így nem kerül be a táplálékláncba.
- Javul a talaj savpuffer-kapacitása.
- Nem befolyásolja hátrányosan a talaj bioszféráját.

Weaknesses 

- Vizsgálatok hiányában nem ismerjük a hosszútávú hatásokat.
- Csak a 10%v/v-os biochar keverék jelent hatékony megoldást.
- Nem igazán elterjedt remediációs technológia fajta.
- A mischantus főként csak a nedves, nem túl hideg területeket kedveli, így nem termeszthető mindenhol.

Possibilities 

- Átfogó vizsgálatok elvégzése által világ szinten elterjedt alternatív talajremediációs technológia lehet.
- Javul a talaj termőképessége, így a növények terméshozama is nőhet.

Threats 

- A hosszú távú hatás ismeretlensége miatt akár környezetkárosító hatás is felmerülhet az alkalmazás során.
- Az alkalmazás ellenére is kémiai bombáknak minősülnek a Cd, Zn és Pb szennyezett talajok.

Completed applications
Start date of the application 
1850
End date of the application 
1970
Application stages 
Routine

Size of the treated area

Length (m) 
20.0
Width (m) 
20.0
Depth (m) 
0.1
Origin of the pollution 
Szomszédos cink és ólomöntöde
Summary of the charasteristic parameters of application 

56 napos talajinkubációs kísérletet végeztek azért, hogy meghatározzák a bioszén hatását a talaj fizikai-kémiai tulajdonságaira állandó nedvesség-tartalom mellett, aerob környezetben. A mintát CaCl2-os extrakció alá vetették, megmérték a pH-t, majd centrifugálás után ICP-AES-el mérték a nehézfém koncentrációt. Erdeményként nőtt a talaj pH, valamint csökkent a talaj mobilis Cd-konc. 5, 20, 35%-kal, a Zn-konc. 5, 28, 48%-kal és a Pb-konc. 19, 52, 77%-kal.

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

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 
2.4
Typical final value 
1
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc

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 
85
Typical final value 
10
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

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 
0.8
Typical final value 
0.1
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Not a chemical substance

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH
Typical initial value 
6.4
Typical final value 
6.9
Start date of the application 
1850
End date of the application 
1970
Application stages 
Routine

Size of the treated area

Length (m) 
20.0
Width (m) 
20.0
Depth (m) 
0.1
Origin of the pollution 
Szomszédos cink és ólomöntöde
Summary of the charasteristic parameters of application 

Műanyag kaspóban is elvégezték a kísérletet azért, hogy megvizsgálják a talajban kimutatott toxikus fémek biológiai hozzáférhetőségét a talajba kevert bioszén arányában. Megfelelő talajkörülmények és üvegházi körülmények között olasz perjét vetettek a talajba, hajtásaikat pedig 4 és 8 hét után levágták, aszárítás és feloldás követően ICP-AES-el mérték a növény Cd, Zn, Pb koncentrációját. Eredményként az 1%-os keverék nem idézett elő csökkenést, az 5%-os esetében 1. vágás után 40, 53, 30%, 2. vágás után 53, 57, 37% volt a csökkenés, 10%-os keveréknél pedig 1. vágás után 67, 73, 50%, 2. vágásnál 75, 74, 59% volt a csökkenés (százalékok sorrendje: Cd, Zn, Pb)

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

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált kadmium koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
12
Typical final value 
3
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált cink koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
900
Typical final value 
300
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált cink koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
45
Typical final value 
30
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Not a chemical substance

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Biomassza hozam időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
g
Typical initial value 
1
Typical final value 
3
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált Cd koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
30
Typical final value 
8
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált Zn koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
1600
Typical final value 
400
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
növény által akkumulált Pb koncentráció időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Typical initial value 
95
Typical final value 
45
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Not a chemical substance

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Biomassza hozam időbeni változása 10% bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
g
Typical initial value 
1.6
Typical final value 
3
Publications, references
Publications 

David Houben, Laurent Evrard, Philippe Sonnet:
Mobility, bioavailability and pH-dependent leaching of
cadmium, zinc and lead in a contaminated soil amended
with biochar. Chemosphere 92 (2013) 1450–1457

References 
Pictures
Amiből a mischantus bioszén képződik, a Mischantus Giganteus
A mischantus bioszén mikroszkópikus felvétele
Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1738
Creator 
Szedmák Krisztina
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-04-08
Módosítás 
2018-06-22