Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
- 10 WASTES FROM THERMAL PROCESSES
- 10 01 wastes from power stations and other combustion plants (except 19)
- 10 01 99 wastes not otherwise specified
A biomasszából származó éghető anyagok, magas hatékonyságú, innovatív égési rendszerrel, minimális égéstermékkel képesek hőenergiát előállítani. Alkalmas erre pl. gabonatermelésből, vetőmagtermelésből, malmokból, vagy egyéb mezőgazdasági szektorokból származó másodlagos nyersanyagok. A visszamaradt hulladékok és maradványok égetésénél (kukorica, árpa, szója, napraforgó) keletkező pernye hamu tovább hasznosítható.
Egy tanulmány alapján (amely szerint megadtuk a kémiai összetételt) 1-5 mm-es búza szalmát égettek el 575 +- 25 ℃ 5 órán keresztül elektromos kemencében, mivel kísérleteik szerint ez volt az optimális idő és hőmérséklet olyan pernye előállításához, amelyben a maximális a SiO2 mennyisége [1].
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
A biomassza égetése során keletkező hamu és pernye fizikai és kémiai jellemzői függenek a kiindulási anyag összetételétől és az égési technológiától. A biomasszában megtalálható kémiai elemek és szennyezőanyagok befolyásolják az égési folyamatot, az égetőkemence és a ciklon falára lerakódó salakmennyiséget, valamint a keletkezett hamu és pernye hasznosíthatóságát. A fa tüzelőanyag égetése során keletkezett filter pernye nehézfém tartalma (Zn és Cd) nagyobb, mint a tűztéri hamué és a szalmákból, gabonanövényekből, fűfélékből, illetve magvakból keletkezett pernyéké. Ugyanakkor, a tűztéri hamu általában több növényi tápanyagot (K, Mg és P) és meszes anyagot (Ca) tartalmaz, mint a pernye. A fa és fakéreg alapú hamuk Ca-ban gazdagok, míg a szalma és gabona égetéséből származó hamuk K és Si tartalma nagy [2].
A szalmából előállított pernyék pH-ja lúgos tartományba esik, 8 és 11 között változik [11].
[2] F. Biedermann, I. Obernberger (2005) Ash-related Problems during Biomass Combustion and Possibilities for a Sustainable Ash Utilisation, http://www.bios-bioenergy.at/uploads/media/Paper-Biedermann-AshRelated-…
[11] M. Piekarczyk, K. Kotwica, D. Jaskulski (2011) The elemental composition of ash from straw and hay in the context of their agricultural utilisation, Acta Sci. Pol., Agricultura 10(2)97-104
Az adatlapon megjelölt tartalmak:
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
- Other inorganic chemical compounds
- silicon
- Metals, semi-metals and their compounds
- aluminium
- Metals, semi-metals and their compounds
- iron
- Other inorganic chemical compounds
- calcium
- Other inorganic chemical compounds
- magnesium
- Other inorganic chemical compounds
- sulfur trioxide
- Other inorganic chemical compounds
- potassium
- Other inorganic chemical compounds
- sodium
- Other inorganic chemical compounds
- calcium
A hamuban jelenlévő elemek koncentrációja a kiindulási biomassza típusától és összetételtől függ. A pernyékben többségében előforduló komponensek: Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti, kisebb mennyiségben: As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Tl, V, Zn, illetve ezek mellett Cl és S [2].
[2] F. Biedermann, I. Obernberger (2005) Ash-related Problems during Biomass Combustion and Possibilities for a Sustainable Ash Utilisation, http://www.bios-bioenergy.at/uploads/media/Paper-Biedermann-AshRelated-…
Az adatlapon a vegyi anyag tartalom címszó alatt megadtuk a pernyében előforduló elemek mennyiségét.
Szervetlen anyagokból áll, amelyek bekerülnek a biológiai rendszerkbe, elemkörforgalmakba, átalakulva vagy eredeti formában. A talaj szervetlen strukturális alkotóelemeibe, oxidokban, hidroxidokba és anyagásványokba beépülnek. Talajnedvességgel hidrolizál, illetve a puzzolán-aktivitásnak megfelelő reakciók játszódnak le. A tápanyagként hasznosítható elemeket a növények és más élőlények felveszik, beépítik szervezetükbe.
Cementhez keverve adalékanyagként [1]. Habarcs előállítására, mivel növeli a mechanikai szilárdságot [6][9]. Betonhoz keverve adalékanyagként [8].
[1]: H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
[6]: N. M. Al-Akhras, B. A. Abu-Alfoul (2001) Effect of wheat straw ash on mechanical properties of autoclaved mortar, Cement and Concrete Research 32:859–863
[8]: N. M. Al-Akhras (2012) Durability of wheat straw ash concrete to alkali-silica reaction, Proceedings of the ICE - Construction Materials, Volume 166, Issue 2, pages 65 –70
[9]: Goyal Ajay, Kunio Hattori, Ogata Hidehiko, Garg Monika, Anwar A.M, Ashraf M, Mandula (2007) Synergic Effect of Wheat Straw Ash and Rice-Husk Ash on Strength Properties of Mortar, Journal of Applied Sciences, 7:3256-3261
Nehézfém-tartalmát vízsgálták mezőgazdasági hasznosítás szempontjából és azt az eredményt kapták, hogy nem lépi túl a határértékeket, tehát javasolt a használata [11]. A talajhoz keverve a mikrobiális aktivitást nem változtatja meg [12].
[11] M. Piekarczyk, K. Kotwica, D. Jaskulski (2011) The elemental composition of ash from straw and hay in the context of their agricultural utilisation, Acta Sci. Pol., Agricultura 10(2)97-104
[12] L. F. Elliott, D. Tittemore, R. I. Papendick, V. L. Cochran, D. F. Bezdicek (1981) The Effect of Mount St. Helens Ash on Soil Microbial respiration and Numbers, Journal of Environmental Quality Vol. 11 No. 2, p. 164-166
Veszélyesség: alkotóelemei és vegyületei nem minősülnek veszélyes anyagnak. Báziskus pH-ja a jelenlévő vegyi anyagok mozgékonyságát megváltoztathatja (pl. As-mobilizálás, vagy növényi tápionok immobilizálása, stb.). Puzzolán aktivitás miatt vízzel érintkezve spontán tömbösödés bekövetkezhet. Ha a fémtartalma túllépi a talajokra kihelyezhető határértéket, akkor feldúsulhat.
Meszezőanyagként alkalmazható magas (>10%) CaO tartalma miatt [4]. Mikrotápanyagokban gazdag (Fe, Mn, Zn, Cu), valamint talajt felépítő elemekben (Ca, Mg, Na, K, S, P), emellett lúgos pH-ja emeli a savas talaj pH- értéket [10][11].
[4] Zhang F-S, Yamasaki S, Nanzyo M (2002) Waste ashes for use in agricultural production: Liming effect, contents of plant nutrients and chemical characteristics of some metals. SciTotal Environ 284:215–225
[10] M. J. Khan, M. Qasim (2008) Integrated use of boiler ash as or ganic fertilizer and soil conditioner with NPK in calcareous soil, Songklanakarin J. Sci. Technol. 30(3)281-289
[11] M. Piekarczyk, K. Kotwica, D. Jaskulski (2011) The elemental composition of ash from straw and hay in the context of their agricultural utilisation, Acta Sci. Pol., Agricultura 10(2)97-104
P-tartalom növelésére/pótlására műtrágyák helyett, a hamu növeli a P-felvételt. [3][11].
[3]: Katja Schiemenz and Bettina Eichler-Loöbermann (2010) Biomass ashes and their phosphorus fertilizing effect on different crops, Nutr Cycl Agroecosyst (2010) 87:471–482
[11] M. Piekarczyk, K. Kotwica, D. Jaskulski (2011) The elemental composition of ash from straw and hay in the context of their agricultural utilisation, Acta Sci. Pol., Agricultura 10(2)97-104
Tápanyag forrás lehet mezőgazdasági talajoknál, termesztőközeg kialakítására, alkalmazható mint zöld trágya [3]. A növényeknek tápanyagot biztosít [1][5][7].
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
[5] National Research Council of Malawi (2008) Proceedings of the 2008 annual researcher conference, Lilongwe, 11th-13th March, 2008
[7] [7]: J. Ruth Dodson (2011) Wheat straw ash and its use as a silica source, PhD theme, University of York Chemistry
[3]: Katja Schiemenz and Bettina Eichler-Loöbermann (2010) Biomass ashes and their phosphorus fertilizing effect on different crops, Nutr Cycl Agroecosyst (2010) 87:471–482
Mivel puzzolánaktivitással rendelkezik [1][7].
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
[7]: J. Ruth Dodson (2011) Wheat straw ash and its use as a silica source, PhD theme, University of York Chemistry
Puzzolán tualjdonságainak köszönhetően, mindemellett a tápanyagtartalma miatt elősegítheti a növények megtelepedését és stabilizálhatja az eróziónak kitett felületeket [1][7].
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
[7]: J. Ruth Dodson (2011) Wheat straw ash and its use as a silica source, PhD theme, University of York Chemistry
Nincs rá hivatkozás, de feltételezhetően alkalmas lehet adalékanyagként savas környezetben és stabilizálhatja a mozgékony fémeket.
Puzzolánaktivitásának köszönhetően [1][7].
[1] H. Biricik, F. Aköz, l. Berktay, A. N. Tulgar (1999) Study of pozzolanic properties of wheat straw ash, Cement and Concrete Research 29:637–643
[7]: J. Ruth Dodson (2011) Wheat straw ash and its use as a silica source, PhD theme, University of York Chemistry
Tárolás közben esővíz hatására megszilárdulhat. Szállítás, rakodás: szállópor kiporzása kontrollálandó. Nedvesítés nem jó megoldás a porzás ellen, mert víz hatására aktiválódik a puzzolán hatás.
A talajba történő hasznosításával összefüggő kockázat a nehézfém-tartalma, különösképpen két fém tekintetében, a Zn és Cd [3].
[3]: Katja Schiemenz and Bettina Eichler-Loöbermann (2010) Biomass ashes and their phosphorus fertilizing effect on different crops, Nutr Cycl Agroecosyst (2010) 87:471–482