Skip to main content

Ólommal és savgyantával szennyezett hidrofób talaj fitostabilizációja bioszénnel kombinálva

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
E-mail
mmolnar@mail.bme.hu
vfeigl@mail.bme.hu
Website
http://envirotox.hu
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian nameÓlommal és savgyantával szennyezett hidrofób talaj fitostabilizációja bioszénnel kombinálva
Technology name
Phytostabilization combinated with biochar application method of a hydrophobic soil contaminated with lead and acid tar
Country of origin
Amerikai Egyesült Államok
Stage of development
under pre-demo development
Financing of the project
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Other contaminants
arzén, réz, antimon
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
talajban mért összes Pb-koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
29 467
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Other contaminants
arzén, alumínium, antimon
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mehlich III extrahálható mobilis Pb-tartalom
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
1828
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Other organic chemical substance
Other contaminants
savgyanta
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
pH
Typical initial value
4.2
Maximum final value
7.4
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Technology type
combined
Basis of the technology
Physical- chemical
Biological
Technology description

Fitostabilizáció során növények segítségével akadályozzák meg a szennyezőanyagok transzportját (felszíni vagy felszín alatti vízáramlásokkal, szélerózióval) a talajban. A szennyezett talajok növényi borítása nem csupán a szennyezők terjedését csökkenti, hanem az adott területen végbemenő szukcessziós folyamatokat is felgyorsítja.
A bioszenet növényi vagy állati biomasszából állítják elő. Előállítása relatív alacsony hőmérsékleten, csökkentett oxigéntartalmú körülmények között, jellemző módon pirolízissel zajlik. A talajhoz adagolva csökkenti a talaj savanyúságát, adszorbeálja a toxikus szennyezőket, ugyanakkor a talajszerkezet javításával növeli a víztartás mértékét is. A bioszenet jellemzően a talajhoz keverik, de lehetőség van a felszíni kiszórásra is, ekkor azonban gondoskodni kell az erózió elleni védelemről. Erősen savas talajok esetén a szenezés hosszútávú alkalmazása korlátozott, mivel alacsony pH esetén csökken a bioszén adszorpciós képessége. Ennek megfelelően a talajba való bekeverés elsősorban rövidtávú alkalmazás esetén hatékony.
A fitostabilizációs talajremediáció során a bioszén adagolása a savasság mértékének, valamint a fémszennyezők mobilitásának csökkentésével növeli a növénynövekedést. A kombinált technológia alkalmazható ipari vagy bányászati területek erősen szennyezett, savas, magas fémtartalmú (pl. Pb, As, Sb, Cu) talajainak remediációjára.

Description of the novelty of the technology

A bioszenes eljárások környezetbarát alternatív talajremediációs megoldásoknak tekinthetők, ezen felül alkalmazásuk gazdasági szempontból is kedvező. Helyi biomasszából gyártott bioszén alkalmazása ugyanakkor lehetőséget nyújt a szállítási igények csökkentésére, amellyel a közvetett szennyezés mértéke is visszaszorítható.

Technology classification
Remediation technology type
  • phytoremediation
  • phytostabilisation based soil remediation
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
in situ
Technology-monitoring
Technological parameters
Contaminant amount
pH
Cation/anion exchange capacity
Plant growth
Other technological parameter

víztaszítás
víztartó képesség

Monitored environmental element
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Duration of post monitoring
56 nap után
Costs of the technology
Capital costs
4.000 - 8.000 Euro
Specific operation costs
20 - 40 Euro
Specific energy costs
20 - 40 Euro
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Specific total costs
200 - 400 Euro
Remarks on cost calculation

A beruházási költség a bioszén előkészítési műveleteihez kapcsolódóan jelentkezik. Az ismertetett technológiánál faszenet 0,25-2 mm-es szemcsékre törnek össze. Nagyobb kiterjedésű szennyezés esetén célszerű automatizált módon, zúzógép segítségével darabolni a faszenet. A berendezés teljesítményétől függően lényeges eltérések mutatkoznak a gépárakban, így a beruházási költségekben. (Egy jellegzetes berendezéstípus ára és paraméterei: http://www.alibaba.com/product-detail/High-capacity-charcoal-crusher_94…)
A fajlagos költségek, mint az anyagköltségek vagy a mezőgazdasági műveletek elvégzéséhez kapcsolódó költségek egy hektárra vonatkoztatva lettek megbecsülve. (http://www.peterkeszaki.hu/index.php?option=com_content&view=article&id…)

SWOT (evalaution based on scores)
Costs
3-medium
Time requirement
4-low
Space requirement
3-medium
Workload requirement
4-low
Equipment, apparata requirement
4-low
Qualified labour
4-low
Environmental risk and workplace risks
4-low
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
4-good
Availability
3-average
Well known
3-average
SWOT (evaluation in words)
Strengths

A fitostabilizációs talajremediáció bioszénnel történő kombinálása sikeresen alkalmazható ipari vagy bányászati területek erősen szennyezett, savas, magas fémtartalmú (pl. Pb, As, Sb, Cu) talajainak remediációjára.
A talajremediáció során a bioszén adagolása a savasság mértékének, valamint a fémszennyezők mobilitásának csökkentésével elősegíti a növénynövekedést, ugyanakkor a talajszerkezet javításával növeli a tápanyaghasznosítás mértékét is.

Weaknesses

Kísérletek alapján a talaj azon paraméterei, mint a víztaszítás, vagy a kationcserélő kapacitás csak rendkívül nagy mennyiségű bioszén talajba történő bekeverésével befolyásolhatóak.
Erősen savas talajok esetében a bioszén alkalmzása csak rövidtávú megoldásként javasolt, mivel pH-növelő hatékonysága ekkor gyengébb.
A bioszén talajba való bekeverése problémákba ütközhet, az erősen köves, savgyantával szennyezett talajoknál ugyanis nehezebb a talaj felszántása, továbbá nagyobb valószínűséggel következik be a szennyezett talaj felszíni tovaterjedése.

Possibilities

Olcsó, környezetbarát technológia.
A bioszén gyártásával hasznosíthatóak az erdő- és mezőgazdálkodási biomassza hulladékok.
A kombinált technológia alkalmazása sokféle szennyezőre kiterjeszthető.

Threats

A fitostabilizáció csak olyan területeken valósítható meg, amelyeken a nehézfém szennyezőanyag koncentrációja nem haladja meg a növény számára toxikus határértéket, ez némiképp korlátozza az alkalmazási lehetőségeket.

Completed applications
Site name
Felhagyott ipari terület
Location of the application, country
Amerikai Egyesült Államok
Location of the application, town
Titusville, Pennsylvania
Application stages
Demonstration
Size of the treated area
Length (m)
30.0
Width (m)
40.0
Depth (m)
0.2
Landuse
Industrial
Origin of the pollution
Ipari eredetű, kénsav-feldolgozó üzemből származó
Summary of the charasteristic parameters of application

Mikrokozmosz kísérlet során vizsgálták az ipari területről származó szennyezett hidrofób talaj remediációjának lehetőségét bioszénnel kombinált fitostabilizációs technológiával.
Kísérletsorozat során vizsgálták a talaj-bioszén arány (0-100 %) hatását a talaj víztartó képességére, kationcserélő kapacitására, víztaszítására és pH-jára. A víztartó kapacitás abban az esetben növekedett meg drasztikusan, amikor 80 %-ban vagy a fölötti mennyiségben adagoltak bioszenet a talajhoz. A kationcserélő kapacitás esetén ez a szám 50 % volt. A talaj nagymértékű víztaszítása a szennyezőanyag, vagyis a petróleum alapú savgyanta magas koncentrációjával áll összefüggésben, értéke a bioszén adagolásával csökkenthető. Ezen paraméterek csak nagy mennyiségű bioszén hozzáadásával befolyásolhatók. Az eredetileg savas kémhatású talajok pH-ja bioszén adagolásával növelhető. Alacsony pH esetén a bioszén által maximálisan adszorbeálható Pb-tartalom mindössze 0,3-0,4 mg/g bioszén volt. Ahogy a bioszén adagolásával folyamatosan nőtt a kémhatás (3,25-ről 7,5-re), úgy emelkedett a megkötött Pb mennyisége is. A bioszén Pb-adszorpciós kapacitását a kísérlet eredményei alapján egyedül a pH értéke befolyásolja jelentősen.
56 napos növényteszt során vizsgálták a Pb bioakkumulációját, és a növények által felvett koncentrációját. A növénykísérleteket két koncentrációértéknél (10 és 20 % bioszén-tartalom), 3 féle technika segítségével végezték; a bioszenet az egyik megoldás szerint a talajba bekeverték, ezen kívül a felszíni borítást, valamint a talajban rétegzést alkalmazták. A kísérletek alapján levonható az a következtetés, miszerint a bioszén adalék minden esetben növelte a növénynövekedést, mértéke nagyobb mennyiségű bioszén (20 %) felszínre rétegzésekor és talajba bekeverésekor volt a legkedvezőbb. A talajhoz hozzáadott bioszén mennyisége és a talajba juttatás módja erősen befolyásolja a növények hajtásaiban és gyökerében végbemenő Pb-akkumulációt.

Contaminant
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
17 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
16 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
21 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
14 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
28 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
25 000
Maximum final value
19 000
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, talajba belekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
1200
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, talajba belekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
800
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
900
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
300
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
5200
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
3800
Maximum final value
3900
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mehlich III extrahálható mobilis Pb-tartalom
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
1828
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Not a chemical substance
Other contaminant
növénynövekedés
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
biomassza (növényi gyökér, 10 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
gdw
Typical initial value
0.2
Maximum final value
1.25
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Not a chemical substance
Other contaminant
növénynövekedés
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
biomassza (növényi hajtás, 20 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
gdw
Typical initial value
0.03
Maximum final value
0.38
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Other organic chemical substance
Other contaminant
savgyanta
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
pH
Typical initial value
4.2
Maximum final value
7.4
Publications, references
Publications

S.L. Edenborn, H.M. Edenborn, R.M. Krynock, K.L. Zickefoose Haug: Influence of biochar application methods on the phytostabilization of a hydrophobic soil contaminated with lead and acid tar, Journal of Environmental Management 150 (2015) 226-234

References

David Houben, Laurent Evrard, Philippe Sonnet: Mobility, bioavailability and pH-dependent leaching of cadmium, zinc and lead in a contaminated soil amended with biochar, Chemosphere 92 (2013) 1450–1457

David Houben, Laurent Evrard, Philippe Sonnet: Beneficial effects of biochar application to contaminated soils on the bioavailability of Cd, Pb and Zn and the biomass production of rapeseed (Brassica napus L.), Biomass and bioenergy 57 (2013) 196-204

Properties of the datasheet
Datasheet id (original)
1733
Creator
Jakab Dorottya
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás
Módosítás