PCB biológia hozzáférhetőségének csökkentése bioszénnel

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 namePCB biológia hozzáférhetőségének csökkentése bioszénnel
Technology name
The use of biochar to reduce soil PCB bioavailability to Cucurbita pepo and Eisenia fetida
Country of origin
Kanada
Stage of development
under pre-demo development
Name of the National Programme
NSERC Canada Research Chair program
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Életben maradt állatok (földigiliszta), 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical final value
25
Maximum final value
70
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PCB koncentráció a növény gyökerében, 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
μg/g
Typical final value
250
Maximum final value
800
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PCB koncentráció a növény gyökerében, 3,1 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
μg/g
Typical final value
25
Maximum final value
50
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PCB koncentráció a növény hajtásaiban (szövetek), 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
μg/g
Typical final value
12
Maximum final value
28
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PCB koncentráció a növény hajtásaiban (szövetek), 3,1 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
μg/g
Typical final value
5
Maximum final value
6
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polychlorobiphenyls (PCB)
  • PCB (all)
Other contaminants
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Bioakkumulációs faktor a földigiliszták esetén, 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mértékegység nélküli
Typical final value
17
Maximum final value
21.5
Environmental element/phase the method may be applied to
Unsaturated (whole) soil
Technology type
simple
Basis of the technology
Physical
Technology description

A talajremediációs technológia során biochar kerül alkalmazásra, ez az úgynevezett talajszenezés eljárás. A biochar, más néven bioszén, növényi szén száraz, szerves mezőgazdasági anyag, feldolgozó üzem, cukorgyár, papírgyár, közművek széntartalmú melléktermékéből származó biomassza hevítésével (700 °C alatt) állítható elő. Mindez oxigénhiányos környezetben történik, így pirolízisről beszélhetünk, mely során magasabb szénláncú vegyületek rövidebb szénláncúakra bomlanak.
A keletkezett anyag nagy fajlagos felületű, pórusos szerkezetű, ennek köszönhetően csökkenti a víz általi kilúgozódását a talajoknak, valamint segíti a talaj kation kicserélődési folyamatait, továbbá javítja a talaj szorpciós (megkötő) kapacitását.
Az utoljára említett tulajdonságát lehet használni egyes apoláris (vízben nagyon gyengén oldódó) szennyezőanyagok immobilizációjára a talajban. Például a POP vegyületek (Persistant organic pollutants), e csoporton beül a PAH-ok (Policiklusos aromás szénhidrogének), PCB-k (Poliklórozott bifenilek), növényvédőszerek (peszticidek) adszorpciójára.
A biochar a szennyezett talajhoz egyszerű bekeveréssel adható, így in situ technológiáról beszélünk. A talajba került biofaszén bizonyos kezdeti átalakulások után akár évszázadokig, évezredekig a talajban maradhat.

Description of the novelty of the technology

Szennyezőanyag immobilizálásra elterjedt másik módszer az aktív szénnel történő megkötés. A biocharos technológia ennél olcsóbb megoldás, és környezetbarátabb is, hiszen növényi hulladékok felhasználásával készül. A szenezett talaj megköti a széndioxidot, a nitrogéntartalmú és más gázokat is, amelyek még a széndioxidnál is veszélyesebb üvegházhatásúak. Ezért fontos szerepe van az üvegházhatás csökkentésében.

Remediation technology type
  • biological
Other remediation technology
- Fitoextrakció, biológiai elérhetőség vizsgálata
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
in situ
Technological parameters
Biological activity
Biological indicators
Contaminant amount
pH
Other
Other technological parameter

Növények általi szennyezőanyag kipárologtatás

Monitored environmental element
Other
Duration of post monitoring
- 50 nap után
Capital costs
20.000 - 40.000 Euro
Specific energy costs
80 - 200 Euro
Specific material costs
80 - 200 Euro
Specific labour costs
200 - 400 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
Costs
3-medium
Time requirement
4-low
Space requirement
0-non relevant
Workload requirement
2-high
Equipment, apparata requirement
4-low
Qualified labour
3-medium
Environmental risk and workplace risks
3-medium
Ability to meet the target value
4-high
Environmental efficiency
4-high
Cost efficiency
4-good
Generation of any recyclable byproduct
no
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
no
Feasibility
3-average
Availability
4-good
Well known
3-average
Strengths

Megköti az úgynevezett POP vegyületeket, melyek vízoldhatósága gyenge, tehát felhalmozódásra hajlamosak az élő szervezetekben. Csökkenti a talaj szén-dioxid kibocsátását, illetve nagy szervesanyag tartalma miatt javítja a talaj minőségét.

Weaknesses

Az eddigi kutatások szerint hatékonyan akkor alkalmazható az eljárás, ha már az előzőleg alkalmazott módszerek (tradicionális remediációs technikák, elsősorban off-site, fitoextrakció) kimerültek, tehát a még ott maradt szennyezés immobilizálására használható.

Possibilities

Olcsóbb,és környezetbarátabb módszer, mint az aktív szénnel történő immobilizáció. Erdőgazdálkodási, és mezőgazdasági hulladékanyagokból előállítható.

Threats

Kevés információ, kutatás áll rendelkezésre, az aktív szenes technológiáról sokkal többet tudunk jelenleg. Fontos, hogy az alapanyag, amiből a biochar készül ne tartalmazzon szennyezőanyagokat. Az alapanyag minősége, előállítási eljárás fajtája (pirolízis tulajdonságai) befolyásolja a belőle készült biochar fiziko-kémiai jellemzőit.

Site name
Etobicoke városrész, felhagyott ipari terület
Location of the application, country
Kanada
Location of the application, town
Ontario
Application stages
Demonstration
Landuse
Industrial
Origin of the pollution
Ipari eredetű, transzformátor gyártó üzemből származó
Summary of the charasteristic parameters of application

A talaj Poliklórozott bifenilekkel szennyezett, amik a terülten alkalmazott Aroclor 1254 és 1260 nevű PCB keverékből származnak. A terület két részéről történit mintavétel, a vett minták PCB tartalma 136±15.3 μg/g és 3.1±0.75 μg/g. A talajokat kiszárították, homogenizálták. Mindkét talajmintához különböző mennyiségben kevertek biochart, 0, 0.2, 0.7, 2.8, 11.1 m/m%-ban (10 db talajminta keletkezett). Ezekből 2,25 kg-ot tettek 8 inch (~20,32 cm) átmérőjű edényekbe, amik ki voltak bélelve kilyuggatott alumínium fóliával. Mindegyikbe 3 db tökmagot helyeztek, melyből kikelés után csak egyet tartottak meg. 27°C (±6°C) hőmérsékleten fejlődtek (üvegházban), valamit 14:10 órás (nappal:éjszaka) arányt tartva lápákkal segítették a növekedésüket, ezen felül ~ 35%-os nedvességtartalmat hoztak létre a talajokban, öntözéssel. 50 nap elteltével a növényekből mintát vettek, az új hajtásokból, és a gyökerekből is. A levegő monitorozása is folyamatosan történt, azonban kimutatási határ alatti értékeket (>0.01μg/m3) kaptak PCB-kre, tehát a növények által kipárologtatott mennyiség elhanyagolható. Második fázisban a 136 μg/g PCB tartalmú, biofaszénnel kevert talajokhoz földigilisztákat adtak, és lefedték az edényeket perforált alumínium fóliával. 50 nap után eltávolították az életben maradt gilisztákat. Vizsgálták a növényi hajtások, gyökerek és a földigiliszták PCB tartalmát is. A 2,8 és 11,1%-os bekeverési aránynál figyelhető meg számottevő javulás a felvett mennyiségben. A 136 μg/g-os szennyezett talaj esetén 2,8%-os biofaszén bekeverés esetén a növényi gyökerek által felvett szennyezőanyag mennyiség 77%-kal csökkent, míg a 3.1 μg/g-os mintánál 58%-kal. 11,1%-os bekeverés esetén a kapott adatok ugyanilyen sorrendben 89% és 83%. A gyökerek esetén a 136 μg/g-os talajmintánál 22% és 54% a csökkenés. A földigiliszták szöveteiben a csökkenés 52% és 88%. A biochar tehát jól alkalmazható szennyezőanyag immobilizálásra talajban.

Publications

Denyes, M.J., Langlois, V.S., Rutter, A., Zeeb, B.A. (2012) The use of biochar to reduce soil PCB bioavailability to Cucurbita pepo and Eisenia fetida, Science of The Total Environment, 437, 76–82

References

1. OBEKK TUDOMÁNYOS SZAKMAI KIADVÁNYOK, Szerző: GÉMESI ZSOLT (2009) APPLICATION OF PYROLYSIS DERIVED BIOCHAR TO AGRICULTURAL SOILS FOR IMPROVED FERTILITY – POSSIBLE TECHNICAL AND ECONOMICAL SCENARIOS FOR IMPROVING YIELDS IN SANDY SOILS
2. Verheijen, F.G.A., Jeffery, S., Bastos, A.C., van der Velde, M., and Diafas, I. (2010). Biochar Application to Soils - A Critical Scientific Review of Effects on Soil Properties, Processes and Functions. EUR 24099 EN, Office for the Official Publications of the European Communities, Luxembourg
3. http://enfo.agt.bme.hu/drupal/etanfolyam/11592

Datasheet id (original)
1414
Creator
horváthzsófi
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás2013-03-27
Módosítás2018-06-22