Kreozottal szennyezett talaj PAH tartalmának immobilizációja és biodegradációja bioszén és mikoremediáció kombinálásával

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest 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
Telephone/fax
+36-1-4632347
Technology Hungarian nameKreozottal szennyezett talaj PAH tartalmának immobilizációja és biodegradációja bioszén és mikoremediáció kombinálásával
Technology name
Comb. of biochar amendment and mycoremediation for PAH immobilization and biodegradation in cresote-contaminated soil
Country of origin
Spanyolország
Stage of development
under demonstration
Start of the development
2014
Name and number of the project
Ministry of Science and Innovation of Spain, CTM2009-13140-C02-02
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • other polycyclic aromatic compound
Other contaminants
3 gyűrűs PAH vegyületek (fluorén, fenantrén, antracén)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
391
Typical final value
94
Maximum final value
293
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • other polycyclic aromatic compound
Other contaminants
4 gyűrűs PAH vegyületek (fluorantén, pirén, benzo(a)antracén, krizén)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
780
Typical final value
211
Maximum final value
718
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • other polycyclic aromatic compound
Other contaminants
5,6 gyűrűs PAH vegyületek (benzo(a)fluorantén, benzo(k)fluorantén, benzo(a)pirén, dibenzo(a,h)antracén,...)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
39.9
Typical final value
22.3
Maximum final value
35.5
Environmental element/phase the method may be applied to
Unsaturated (whole) soil
Technology type
combined
Basis of the technology
Physical- chemical
Biological
Technology description

A technológia alkalmazásával a kreozottal szennyezett talaj PAH tartalmának biodegradációját és a PAH vegyületek immobilizációját lehet segíteni. A szennyezett talajmintákat bioszénnel, búzaszalmával valamint Pleurotus ostreatus gombával kezelték. Biodegradáció szempontjából a bioszénnel vagy búzaszalmával végzett kezelés nem volt jelentősebben hatékony módszer. Előzetes kutatási eredményeknek megfelelően a P. ostreatus-szal valamint a bioszén-P. ostreatus kombinált technológiával 58-73%-os biodegradációt lehetett elérni, emellett a kezdeti 78%-ról 55-48%-ra lehetett mérsékelni a biológiai hozzáférhetőséget. A szennyezőanyag lebontását és immobilizácóját ökotoxikológiai tesztekkel is értékelték, így vizsgálták a csírázóképességet és a teljes mikrobiális aktivitást. Mindkét vizsgálat szerint a mikoremediációs technológia hatékonyabb volt, mint a kombinált megoldás, hasonlóan a biodegradációs és immobilizációs eredményekhez.

Description of the novelty of the technology

Bár a mikoremediációs technológia hatékonyabbnak bizonyult a kombinált bioszén-P.ostreatus technológiával szemben, de utóbbi növeli a gomba enzimaktivitását és a PAH degradációs kapacitást. Így a kombinált bioremediációs technológiában nagy potenciál mutatkozik a kármentesítési hatékonyság növelése terén.

Remediation technology type
  • biological
  • biodegradation based remediation
Other remediation technology
mikoremediáció és kémiai stabilizálás
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
ex situ on site
Technological parameters
Biological activity
Biological indicators
Contaminant amount
Ecotoxicity
Monitored environmental element
Unsaturated (whole) soil
Capital costs
8.000 - 20.000 Euro
Specific operation costs
200 - 400 Euro
Specific energy costs
80 - 200 Euro
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
Remarks on cost calculation

Mivel a technológia nem valósult meg, csak laborkísérletben vizsgálták, így a költségek erősen becsült értékek.
1 tonna bioszén ár kb. 300 $ (81000 Ft), melyet a laborkísérlet szerint 2,5 %-ban kell a szennyezett talajhoz adni. A talaj kitermelése, esetleges elszállítása jelentős költségnövekményt eredményez, 1 ha-ra a bioszén, P. ostreatus bekeverése kb. 30-35000 Ft munkaköltséggel jár.
A összköltség nagyban függ attól hogy ex situ vagy ex situ on site valósul-e meg a kezelés, továbbá a szennyezett terület nagyságától és a szennyezés mértékétől.

Costs
3-medium
Time requirement
3-medium
Space requirement
2-high
Workload requirement
3-medium
Equipment, apparata requirement
3-medium
Qualified labour
4-low
Environmental risk and workplace risks
3-medium
Ability to meet the target value
4-high
Environmental efficiency
4-high
Cost efficiency
3-average
Generation of any recyclable byproduct
no
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
yes
Feasibility
4-good
Availability
3-average
Well known
3-average
Strengths

Biodegradáción alapuló remediáció, így elő szervezetek végzik a szennyezőanyag átalakítást. Olcsóbb, mint a hagyományos fizikai vagy fizikai−kémiai talajtisztítási eljárások. Kevesebb másodlagos szennyeződés keletkezik, a talaj biológiai aktivitása nem szűnik meg, termékenysége megmarad.
Az alkalmazott mikoremediációs technológiával akár határérték alá is lehet szorítani a szennyezettség mértékét.

Weaknesses

Mivel kombinált technológia, így a bioszén bekeveréshez kitermelés szükséges, ami jelentősen megnöveli a költségeket. In situ nem végezhető, mivel levegőztetés, homogenizálás a kezelés alatt előnyös lehet, ezenfelül termosztálni kell a rendszert a hatékony lebontás végett.

Possibilities

További kutatások szükségesek a bioszén-P. ostreatus kombinált technológia remediációs potenciáljának felderítésére. Szélesebb körű alkalmazása különféle talajtípusokon és szennyezettségi szinteken.

Threats

Immobilizáció csak részben valósul meg.
A kísérletet csak laboratóriumi körülmények között végezték, terepen hatékonyságcsökkenés lehetséges.

Site name
spanyol fafeldolgozó üzem
Location of the application, country
Spanyolország
Location of the application, town
Madrid
Start date of the application
2014
Alkalmazás befejező időpontja
2014
Application stages
Demonstration
Landuse
Industrial
Other landuse
kísérleti, zárt közeg
Origin of the pollution
faipari tartosítási eljárás alatt a környezetbe jut
Summary of the charasteristic parameters of application

A kreozottal kezelt fát az impregnálás után deponálják, szárítják. Eközben jut a légkörbe, a talajra, onnan a talajvízbe a szennyezés. A kreozot 85%-ban policiklusos aromás szénhidrogénekből (PAH) áll, melyeknek toxikus, karcinogén, mutagén hatást tulajdonítanak.
A helyszínen vett talajmintát a laborkísérletet megelőzően homogenizálták, aprították, légszáraz állapotúvá tették. Öt különböző technológiát alkalmaztak a talajon:
- kontroll talaj (természetes lebontás)
- 2,5% sterilizált fenyőből előállított bioszén hozzáadása
- 25% sterilizált búzaszalma hozzáadása
- mikoremediációs technológia P. ostreatus segítségével
- bioszén és P. ostreatus kombinációja.
A technológiák hatékonyságát 3 mintán, izoterm körülmények között (28°C-on), fénytől elzárva tesztelték. A mintákat minden esetben a 21. és 42. napon vizsgálták a következő szempontok szerint: PAH biodegradáció és immobilizáció, ökotoxicitás (Lactuca sativa csírázóképesség, teljes mikrobiális aktivitás), biológiai aktivitás (ergoszterol koncentráció, lakkáz aktivitás, Mn-peroxidáz és lignin-peroxidáz aktivitás).
A kísérlet bebizonyította, hogy a mikoremediációs és kombinált technológia alkalmazásával jelentős eredmények érhetők el PAH biodegradációja esetén. Mind a 3-4, mind az 5-6 gyűrűs PAH-ok biodegradációja, immobilizációja hatékony módon megoldható a kezelésekkel. Jelenlegi kutatási eredmények szerint a kombinált módszer kevésbé hatásos, mint a szimpla P. ostreatus-szal végzett, de további vizsgálatokkal továbbfejleszthető a módszer.

Publications

Carlos García-Delgado, Irene Alfaro-Barta, Enrique Eymar: Combination of biochar amendment and mycoremediation for polycyclic aromatic hydrocarbons immobilization and biodegradation in creosote contaminated soil, Journal of Hazardous Materials 285 (2015) 259–266

References

Carlos García-Delgado, Irene Alfaro-Barta, Enrique Eymar: Combination of biochar amendment and mycoremediation for polycyclic aromatic hydrocarbons immobilization and biodegradation in creosote contaminated soil, Journal of Hazardous Materials 285 (2015) 259–266
L. Beesley, E. Moreno-Jiménez, J.L. Gomez-Eyles, Effects of biochar and greenwaste compost amendments on mobility, bioavailability and toxicity of inorganic and organic contaminants in a multi-element polluted soil, Environ. Pollut. 158 (2010) 2282–2287
S. Covino, K. Svobodová, M. Cvancarová, M. D’Annibale, F. Federici, et al., Inoculum carrier and contaminant bioavailability affect fungal degradation performances of PAH-contaminated solid matrices from a wood preservation plant, Chemosphere 79 (2010) 855–864

Datasheet id (original)
1751
Creator
Nyilas Bálint
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás2015-04-11
Módosítás2018-06-22