Ólommal és savgyantával szennyezett hidrofób talaj fitostabilizációja bioszénnel kombinálva

Adatszolgáltató

Szervezet/Adatszolgáltató neve 
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
Kapcsolattartó személy neve 
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Elérhetőség

Telefon/fax 
+36-1-4632347
Technológia fő adatlapja
Technológia neve 
Ólommal és savgyantával szennyezett hidrofób talaj fitostabilizációja bioszénnel kombinálva
Technológia angol neve 
Phytostabilization combinated with biochar application method of a hydrophobic soil contaminated with lead and acid tar
Kifejlesztés országa 
Amerikai Egyesült Államok
A fejlesztés fázisa  
közvetlenül demonstráció előtt
Alkalmazási kör
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
arzén, réz, antimon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
talajban mért összes Pb-koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
29 467
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
arzén, alumínium, antimon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Mehlich III extrahálható mobilis Pb-tartalom
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
1828
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Egyéb szerves vegyi anyag
Egyéb szennyezőanyag 
savgyanta

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH
Jellemző kezdeti érték 
4.2
Maximális végérték 
7.4
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa 
Kombinált
Technológia alapja 
Fizikai-kémiai
Biológiai
A technológia általános ismertetése 

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.

A technológia újdonsága 

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.

Technológia besorolása
Remediációs technológia fajtája 
  • fitoremediáció
  • fitostabilizáción alapuló talajremediáció
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából 
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint 
in situ
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Kation/anioncserélő kapacitás
Növénynövekedés
Egyéb technológiai paraméter 

víztaszítás
víztartó képesség

Környezetmonitoring helye 
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Utómonitoring időtartama 
56 nap után
Technológia költségei
Beruházási költség 
1.000.000 - 2.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos energia költség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos munkaerőköltség 
20 000 - 50 000 HUF
Fajlagos összköltség 
50 000 - 100 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

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_948...)
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 (értékelés osztályzattal)
Költség 
3-közepes
Időigény 
4-kicsi
Helyigény 
3-közepes
Munkaigény 
4-kicsi
Felszerelés, műszerigény 
4-kicsi
Szakember-igény 
4-kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok 
4-kicsi
Célérték teljesítésének képessége 
4-nagy
Környezethatékonyság 
4-nagy
Költséghatékonyság 
4-jó
Hasznosítható melléktermék keletkezése 
nem
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése 
nem
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség 
nem
Alkalmazhatóság 
4-jó
Elérhetőség 
3-közepes
Ismertség 
3-közepes
SWOT (szöveges értékelés)
Erősségek 

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.

Gyengeségek 

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.

Lehetőségek 

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

Veszélyek 

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.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
Felhagyott ipari terület
Alkalmazás helye, ország 
Amerikai Egyesült Államok
Alkalmazás helye, város 
Titusville, Pennsylvania
Alkalmazás fázisa 
Demonstráció

A kezelt terület mérete

Hosszúság (m) 
30.0
Szélesség (m) 
40.0
Mélység (m) 
0.2
A szennyezettség eredete 
Ipari eredetű, kénsav-feldolgozó üzemből származó
Összefoglaló az alkalmazásról 

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.

Szennyezőanyag 
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
17 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
16 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
21 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
14 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (10 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
28 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény gyökerében (20 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
25 000
Maximális végérték 
19 000
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, talajba belekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
1200
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, talajba belekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
800
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
900
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, felszínen szétszórva)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
300
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (10 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
5200
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Pb-koncentráció a növény hajtásában (20 % bioszén tartalom mellett, rétegezve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
3800
Maximális végérték 
3900
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Mehlich III extrahálható mobilis Pb-tartalom
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
1828
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Nem vegyi anyag
Egyéb szennyezőanyag 
növénynövekedés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
biomassza (növényi gyökér, 10 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
gdw
Jellemző kezdeti érték 
0.2
Maximális végérték 
1.25
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Nem vegyi anyag
Egyéb szennyezőanyag 
növénynövekedés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
biomassza (növényi hajtás, 20 % bioszén tartalom mellett, talajba bekeverve)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
gdw
Jellemző kezdeti érték 
0.03
Maximális végérték 
0.38
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Egyéb szerves vegyi anyag
Egyéb szennyezőanyag 
savgyanta

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH
Jellemző kezdeti érték 
4.2
Maximális végérték 
7.4
Publikáció, referencia
Publikációk 

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

Referenciák 

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

Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1733
Bevivő 
Jakab Dorottya
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-04-05
Módosítás 
2018-06-22