Bioszén alkalmazása a nitrát kioldódás csökkentésére szárított szennyvíziszappal kezelt talajokban

Data provider

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
Contact details
Telephone/fax
+36-1-4632347
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian nameBioszén alkalmazása a nitrát kioldódás csökkentésére szárított szennyvíziszappal kezelt talajokban
Technology name
Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids
Country of origin
New Zealand
Stage of development
under demonstration
Standard number
n.a.
Financing of the project
Name and number of the project
Closing the loop - rebuilding our soils with biowastes by ESR and FRST
Start of the development
2010
End of the development
n.a.
Own resources
n.a.
National resources
n.a.
Name of the National Programme
n.a.
International resources
n.a.
Name of the International Programme
Closing the loop
Application sphere
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
Nitrogén kimosódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt semleges talajon
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/0,2 m2
Maximum initial value
1.2
Maximum final value
0.7
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
nitrát kioldódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt savanyú talajon
Typical initial value
g/0.2m2
Maximum initial value
2.4
Maximum final value
1.6
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
Nitrogén kimosódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén koncentráció1200kg/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt talajon kontrollhoz képest
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
2.55
Maximum final value
2.89
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
Nirát kimosódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Biomassza mennyiség növek. 600kgN/ha és 100kg/ha ekviv. bioszénnel kezelt talajon kontrollhoz képest
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/0,2 m2
Typical initial value
27.1
Maximum final value
35.2
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Pore water
Other
Technology type
simple
Basis of the technology
Physical- chemical
Ecological
Technology description

A talaj javítására szolgáló szárított szennyvíziszaphoz Monterey-fenyőből készült bioszenet keverve vizsgálták liziméteres kísérletben a nitrát szennyvíziszapból való kioldódását a csurgalékvízbe, valamint az angolperjében, mint indikátornövényben található N koncentrációját. Az értékeket összehasonlították bioszén nélküli szárított szennyvíziszappal kezelt talajok eredményeivel, valamint a kontroll mintákkal. A szennyvíziszapot 600 illetve 1200 kg N/hektárral ekvivalens mennyiségben keverték az egyes talajokhoz, a bioszenet 100 t/ha-ral ekvivalens mennyiségben alkalmazták. Az ASL iszapos vályogtalaj az Ashley Dene bárányfarmról , a TSL iszapos vályogtalaj pedig a Lincoln egyetem tejgazdaságának legelőiről származik. A méréseket liziméterben végezték. A henger alakú lizimétereket megtöltötték az egyes talajtípusokkal, és csupán a felső 10cm-t keverték az adalékokkal, majd a legfelső réteget vetették be az angolperjével. A liziméter alján elvezették a csurgalékvizet, amit egy tartályban gyűjtöttek.
Az ASL kontroll talajból 7,1%-os volt a nitrogén vesztés kioldódás és növényi felvétel együttes hatására. Bioszén hatására a 600kg N/ha al kezelt ASL talaj 7,4%-os vesztesége 4,1%-ra csökkent. A TSL kontroll (kezeletlen) talajban a N-csökkenés 4,4% volt, a 600kg N/ha-al kezelt bioszén alkalmazással 5,7%-ról 3,9%-ra tudták csökkenteni a TSL talaj nitrogéntartalom csökkenését, továbbá a 1200kg N/ha kezelés esetén ez az érték 7,1%-ról 4,7%-ra csökkent, így azt lehet mondani, hogy a kezelés a csak 600kg N/ha-al kezelt ASL talaj esetén volt a leghatékonyabb, ahol 3,3%-kal csökkent a N tartalom, azonban a legkevesebbet a 600 kg N/ha és bioszénnel kezel TSL talajban csökkent a növény által felvehető N tartalom.

Description of the novelty of the technology

A nitrát-kioldódás csökkentésében jelentős eredmények születtek a bioszén alkalmazásával.

Technology classification
Class of the technology
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from agricultural and forestry waste
Technology-monitoring
Technological parameters
Contaminant amount
Nutrient content
Organic matter content
Plant growth
Monitored environmental element
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Leachate
Other
Duration of post monitoring
n.a.
Costs of the technology
Capital costs
4.000 - 8.000 Euro
Specific operation costs
80 - 200 Euro
Specific energy costs
0 - 2 Euro
Specific material costs
above 400 Euro
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Remarks on cost calculation

Anyagköltség: a bioszén alapanyaga a faforgács: 7500 Ft/tonna. Egy hektárra 100 tonnnát alkalmazva 750 000 Ft+ bioszén előállításának költsége. A munkaerőköltségben szerepel a munkások bére, a szállítás költségei. A fajlagos költséget 1m2-re vonatkoztatva adtam meg. A beruházási költségben a legnagyobb tételek a monitoring rendszer kiépítése és az anyagköltség. Működtetési költséghez a monitoring rendszer üzemeltetésének költségeit soroltam egy évre vonatkoztatva.

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

A technológia előnye, hogy a kezelendő területnek csak a felső 10 cm-ét kell átmozgatni az adalékanyagok bekeveréséhez, így szabadföldön is könnyen alkalmazható hatékonyan, valamint a szennyvíziszap bekeveréssel összevonható a bioszén adagolás, így nem jelent plusz technológiai lépést. További előnye, hogy hulladékanyagot használunk, vegyi anyagot nem.

Weaknesses

Az eredmények függnek az adott terület talajtípusától, esőzések mértékétől növényzettel való borítottságtól, domborzattól, kitettségtől.

Possibilities

A hozzáadott bioszénnel és szárított szennyvíziszappal kezelt talajok nitrogén körforgalomra gyakorolt hatása nem ismert, ezek megállapítása lehetőséget kínál a bioszén alkalmazásának optimalizálására.

Threats

A bioszénben esetlegesen megtalálható toxikus anyagok gátolhatják a talaj növényvilágának növekedését.

Completed applications
Site name
Ashley Dene Sheep Farm, Lincoln University Dairy Farm
Location of the application, country
New Zealand
Location of the application, town and/or region
Lincoln
Start date of the application
2010
End date of the application
2010
Size of the treated area
Length (m)
1.0
Width (m)
1.0
Depth (m)
1.00
Volume of the moved phase
Air (m3)
0.0
Water (m3)
1.0
Soil (m3)
1.0
Landuse
  • Agricultural
Summary of the charasteristic parameters of application

Liziméterben 5 hónapon keresztül vizsgálták a nitrát kioldódását a különböző mennyiségben hozzáadott szárított szennyvíziszappal javított talajokból a talajvízbe. A kontroll mintához sem szannyvíziszapot, sem bioszenet nem adtak. A liziméterek felső 0,1m-ét kezelték, majd beültették angolperjével, amelyből kétszer betakarítva megállapították a N felvétel mértékét. A kísérlet eredménye, hogy a bioszenet sikeresen alkalmazták a nitrátkioldódás csökkentésére, valamint további előnye, hogy a keverék nagyobb hatékonysággal használható a degradálódott talaj javítására, mint a szárított szennyvíziszap önmagában, mivel nagyobb mennyiségben adható a talajhoz.
A szennyvíziszapot 600 illetve 1200 kg N/hektárral ekvivalens mennyiségben keverték az egyes talajokhoz, a bioszenet 100 t/ha-ral ekvivalens mennyiségben alkalmazták. Az ASL iszapos vályogtalaj az Ashley Dene bárányfarmról , a TSL iszapos vályogtalaj pedig a Lincoln egyetem tejgazdaságának legelőiről származik. A méréseket liziméterben végezték. A henger alakú lizimétereket megtöltötték az egyes talajtípusokkal, és csupán a felső 10cm-t keverték az adalékokkal, majd a legfelső réteget vetették be az angolperjével. A liziméter alján elvezették a csurgalékvizet, amit egy tartályban gyűjtöttek.
Az ASL kontroll talajból 7,1%-os volt a nitrogén vesztés kioldódás és növényi felvétel együttes hatására. Bioszén hatására a 600kg N/ha al kezelt ASL talaj 7,4%-os vesztesége 4,1%-ra csökkent. A TSL kontroll (kezeletlen) talajban a N-csökkenés 4,4% volt, a 600kg N/ha-al kezelt bioszén alkalmazással 5,7%-ról 3,9%-ra tudták csökkenteni a TSL talaj nitrogéntartalom csökkenését, továbbá a 1200kg N/ha kezelés esetén ez az érték 7,1%-ról 4,7%-ra csökkent, így azt lehet mondani, hogy a kezelés a csak 600kg N/ha-al kezelt ASL talaj esetén volt a leghatékonyabb, ahol 3,3%-kal csökkent a N tartalom, azonban a legkevesebbet a 600 kg N/ha és bioszénnel kezel TSL talajban csökkent a növény által felvehető N tartalom.

Soil degradation process
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
nitrát kioldódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt savanyú talajon
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/0,2 m2
Typical initial value
2.4
Maximum initial value
n.a.
Typical final value
1.6
Maximum final value
n.a.
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
nitrát kimosódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Biomassza mennyiség növek. 600kgN/ha és 100kg/ha ekviv. bioszénnel kezelt talajon kontrollhoz képest
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/0,2 m2
Typical initial value
27.1
Maximum initial value
n.a.
Typical final value
35.2
Maximum final value
n.a.
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
Nitrogén kimosódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén koncentráció1200kg/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt talajon kontrollhoz képest
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
2.55
Maximum initial value
n.a.
Typical final value
2.89
Maximum final value
n.a.
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
nitrát kioldódás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt semleges talajon
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/0,2 m2
Typical initial value
1.2
Maximum initial value
n.a.
Typical final value
0.7
Maximum final value
n.a.
Publications, references
Publications

Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A., Clucas,
L. 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching
from soil amended with biosolids. Science of the Total
Environment 409, 3206-3210.

References

Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A., Clucas,
L. 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching
from soil amended with biosolids. Science of the Total
Environment 409, 3206-3210.

Properties of the datasheet
Datasheet id (original)
1807
Creator
Nagy Eszter
Status
Verified
Adatlap típusaSoil amelioration technology
Létrehozás2016-04-03
Módosítás2018-06-22