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 
Különböző eredetű bioszén hosszútávú (15 hónap) talajjavító hatása szabadföldön, a bioszén öregedés hatásai
Technology name 
Physicochemical changes in pyrogenic orgnaic matter (biochar)
Country of origin 
USA
Stage of development 
under demonstration
Application sphere
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
N tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
0.5
Typical final value 
0.4
Maximum final value 
0.5
Soil degradation process to be considered 
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
szerves C tartalom változás bioszén hatására 15 hónap után homoktalajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
27
Maximum initial value 
27
Typical final value 
31
Maximum final value 
54
Soil degradation process to be considered 
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
C tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
7.5
Maximum initial value 
7.5
Typical final value 
7.5
Maximum final value 
11
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
N tartalom változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap után
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
1.8
Maximum initial value 
1.8
Typical final value 
2.2
Maximum final value 
3.4
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (+)kg-1
Typical initial value 
21
Typical final value 
23.1
Maximum final value 
25
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (+)kg-1
Typical initial value 
15
Typical final value 
19.9
Maximum final value 
22.2
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (-)kg-1
Typical initial value 
4.7
Typical final value 
7.1
Maximum final value 
7.8
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (-)kg-1
Typical initial value 
6.5
Typical final value 
8.1
Maximum final value 
9.3
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
Typical initial value 
6.7
Typical final value 
5.8
Maximum final value 
6.1
Soil degradation process to be considered 
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH változás bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
6.5
Typical final value 
6.0
Maximum final value 
6.2
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to 
Unsaturated (whole) soil
Technology type 
simple
Basis of the technology 
Biological
Technology description 

3 órás égetéssel, ahol a legmagasabb kezelési hőmérséklet 250 fok volt limitált oxigén tartalom mellett, vagy 400 és 650 fokon történő pirolízissel amit 99%-os tisztaságú N2 gázzal hevítettek. A durva frakciót (0,25-2mm) szitálással szeparálták és dupla desztillált vizes mosással távolították el a kioldható sókat. Ezt a frakciót használták a vizsgálatokhoz és kísérletekhez. A 9 bioszén mintát megduplázták 2.4 literes tartályokba helyezték és úgy takarták le hogy a levegő és a csapadék erodálhatja de napfény és mikrofauna nem érintkezhet vele 15 hónapig. A 9 pihentetett bioszénből 4-et tovább analizáltak: CEC (kationcserélő kapacitás), AEC (anion cserélő kapacitás)és inkubálták talajjal kombinálva. Két típusú floridai talajjal kombinálták, homokos entiszollal és erdei podzollal. A talaj felső 10 cm-es rétegéből származó mintát előzőleg szitálták és leválasztották a 2mm nél nagyobb frakciókat, törmeléket és gyökereket, levegőn szárították mielőtt manuálisan teljesen homogenizálták volna a kiválasztott bioszénnel egy nagy tálban. Minden mintába 6g bioszenet kevertek 2,6 kg légszáraz talajjal. Ennek eredményeként a mintákban a szerves széntartalom (entiszolban) 4-6 %-al, a podzolban 13,1-18.8 % -al nőtt. A nitrogén pedig entiszolban 0,2-1,4%-al és a podzolban 0,9-5,2 %-al. Ezután a mintákat szintén 2,4 literes tartályokba tették, de az előzőekhez képest beásták mintegy 20cm mélységbe így egy szintbe került az 'eredeti' talajjal és szintén 15 hónapig 'érlelődtek'.

Description of the novelty of the technology 

A tanulmány célja megvizsgálni a különböző eredetű bioszén hosszútávú hatását homokos és erdei talajokba keverve, a talaj tápanyag- és szervesanyag tartalmának javítására.

Technology classification
Class of the technology 
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from other origin
Other technology 
Quercus lobata, Pinus taeda, tripsacum floridanum
Technology-monitoring
Technological parameters 
pH
Cation/anion exchange capacity
Texture
Nutrient content
Organic matter content
Greenhouse gases
Monitored environmental element 
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs 
40.000 - 200.000 Euro
Specific operation costs 
no estimation
Specific energy costs 
no estimation
Specific material costs 
no estimation
Specific labour costs 
no estimation
Specific total costs 
above 400 Euro
Remarks on cost calculation 

A cikkben nem részletezték a technológia költségeit így csak a vizsgálatok és az azokhoz szükséges műszerek költségeit tudtam becsülni.

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

Alternatív lehetőség az egyre fokozódó talajvesztés, valamint a talaj kémiaidegradációjának megállítására és akár visszafordítására.

Weaknesses 

Idő és munkaerő igényes

Possibilities 

jövőben előállítani és alkalmazni olyan bioszén típusokat amelyek a legjobban alkalmazhatóak az egyes talajtípusoknál a tápanyagok megtartásának javítására.

Threats 

PAH tartalom a bioszénben.

Completed applications
Application stages 
Demonstration
Soil degradation process 
Class of soil degradation process 
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
szerves C tartalom növekedés bioszén hatására 15 hónap után homoktalajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
27
Typical final value 
31
Maximum final value 
21
Class of soil degradation process 
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
szerves C tartalom változás bioszén hatására 15 hónap után erdei talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
7.5
Maximum initial value 
7.5
Typical final value 
7.9
Maximum final value 
11
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
N tartalom változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap után
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
1.8
Typical final value 
2
Maximum final value 
3.4
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
N tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/g
Typical initial value 
0.5
Typical final value 
0.4
Maximum final value 
0.5
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (+)kg-1
Typical initial value 
21
Typical final value 
23.1
Maximum final value 
25
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (-)kg-1
Typical initial value 
15
Typical final value 
19.9
Maximum final value 
22.2
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (-)kg-1
Typical initial value 
4.7
Typical final value 
7.1
Maximum final value 
7.8
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
cmol (-)kg-1
Typical initial value 
6.5
Typical final value 
8.1
Maximum final value 
9.3
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
Typical initial value 
6.7
Typical final value 
5.8
Maximum final value 
6.1
Class of soil degradation process 
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
pH változás bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
Typical initial value 
6.5
Typical final value 
6
Maximum final value 
6.2
Publications, references
Publications 

A. Mukherjee1, A. R. Zimmerman, R. Hamdan, and W. T. Cooper. Physicochemical changes in pyrogenic organic matter (biochar) after 15 months of field aging, Solid Earth, 5, 693–704, 2014

References 

Adams, L. B., Hall, C. R., Holmes, R. J., and Newton, R. A.: An examination of how exposure 10 to humid air can result in changes in the adsorption properties of activated carbons, Carbon, 26, 451–459, 1988.
Baldock, J. A. and Smernik, R. J.: Chemical composition and bioavailability of thermally, altered Pinus resinosa (Red Pine) wood, Org. Geochem., 33, 1093–1109, 2002.
Baldock, J. A., Oades, J. M., Waters, A. G., Peng, X., Vassallo, A. M., and Wilson, M. A.: Aspects of the chemical structure of soil organic materials as revealed by solid-state CNMR spectroscopy, Biogeochemistry, 16, 1–42, 1992.
Biederman, L. A. and Harpole, W. S.: Biochar and its e ff ects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis, Change Biol Bioenergy, 5, 202–214, 2013.
Billinge, B. H. M., Docherty, J. B., and Bevan, M. J.: The desorption of chemisorbed oxygen from activated carbons and its relationship to ageing and methyl iodide retention e ffi ciency,Carbon, 22, 83–89, 1984.
Brunauer, S., Emmett, P. H., and Teller, E.: Adsorption of gases in multimolecular layers, J. Am.Chem. Soc., 60, 309–319, 1938.

Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1753
Creator 
Müller Melinda
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajjavítási technológia
Létrehozás 
2015-04-11
Módosítás 
2018-06-22