Kadmiummal szennyezett rizsföld kezelése bioszénnel

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 
Kadmiummal szennyezett rizsföld kezelése bioszénnel
Technológia angol neve 
Biochar soil amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from China
Kifejlesztés országa 
Kína
A fejlesztés fázisa  
kifejlesztett, demonstrációval igazolt

A fejlesztés finanszírozása

Fejlesztés kezdete 
2010
Fejlesztés befejezése 
2013
Alkalmazási kör
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Kadmium koncentrációja a rizsszemekben
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
>0.2
Maximális kezdeti érték 
3.13
Jellemző végérték 
<0.2
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telített talaj
Technológia típusa 
Egyszerű
Technológia alapja 
Fizikai-kémiai
A technológia általános ismertetése 

A cél a rizsszemek kadmium tartalmának egészségügyi határértéknek megfelelő 0,2 mg/kg-os koncentráció elérése. Ehhez szükséges a talaj remediációja bioszénnel. A bioszenet 350-550°C-on állítják elő szalmaszál pirolízisével függőleges helyzetű égetőkemencében. Az így előállított bioszén magas (467g/kg) szerves széntartalmú. Fajlagos felülete: 8,92 m2/g és pH-ja 10,4 körüli, amely tulajdonságainak köszönhetően a talajban levő fémszennyezés, jelen esetben a kadmium immobilizálására alkalmas a bioszén, a kadmium megkötésével. Így a növényi szövetekbe való felszívódás és a kadmium akkumulációjának kockázatát erősen tudjuk csökkenteni bioszén alkalmazásával.

A technológia újdonsága 

A leghatékonyabban (szennyezőanyag megkötés hatásfoka és költség szempont) alkalmazható a talaj kadmiumszennyezésének eltávolítására. Ökoszisztéma-károsító hatása nincs. A tanulmány egyértelműen alátámasztja, hogy a talaj kadmiumtartalmának csökkenését legfőképpen a talajba kerülő bioszén okozta pH növekedés segíti.

Technológia besorolása
Remediációs technológia fajtája 
  • kémiai
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából 
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint 
in situ
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
Anyagfogyasztás
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Fajlagos felület
Egyéb technológiai paraméter 

Talaj szerves széntartalma

Környezetmonitoring helye 
Telített talaj
Technológia költségei
Beruházási költség 
1.000.000 - 2.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség 
nincs rá becslés
Fajlagos energia költség 
nincs rá becslés
Fajlagos anyagköltség 
100 000 HUF felett
Fajlagos munkaerőköltség 
nincs rá becslés
Fajlagos összköltség 
100 000 HUF felett
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

A jelen tanulmány által ismertetett talajremediációs technológia egyetlen meghatározó költsége a felhasznált bioszén mennyiségéből adódik, amely így a beruházási költségünknek tekinthető. A rizsföldek művelése a hagyományos módszerek szerint történik, plusz munkaerő ráfordítást és berendezések felállítását sem igényli. A költség (12.000 USD) hektáronként értendő.

SWOT (értékelés osztályzattal)
Költség 
2-nagy
Időigény 
4-kicsi
Helyigény 
0-nem releváns
Munkaigény 
4-kicsi
Felszerelés, műszerigény 
4-kicsi
Szakember-igény 
5-nagyon kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok 
5-nagyon kicsi
Célérték teljesítésének képessége 
4-nagy
Környezethatékonyság 
4-nagy
Költséghatékonyság 
5-kiváló
Hasznosítható melléktermék keletkezése 
nem
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése 
nem
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség 
nem
Alkalmazhatóság 
5-kiváló
Elérhetőség 
4-jó
Ismertség 
2-gyenge
SWOT (szöveges értékelés)
Erősségek 

Mivel a felhasznált bioszenet szalma pirolízisével állítják elő, könnyen elérhető, zöld technológiát alkalmazunk.
Költségigénye lényegesen alacsonyabb, mint a talaj kadmiummentesítése esetében alkalmazható technológiák költsége.
A bioszén hatékonyan és nagy mennyiségben képes megkötni a kadmiumot. A technológia nem igényli nagy mennyiségű plusz munkaerő ráfordítását.

Gyengeségek 

Ahhoz, hogy a határértékeknek megfelelő, vagy attól kisebb kadmium koncentrációjúak legyenek a rizsszemek, nagyon nagy mennyiségű (40 t/ha) bioszén felhasználása szükséges.
A hántolatlan rizsszemek esetén nem sikerült elérni nagyobb mértékű kadmium-koncentráció csökkenést.

Lehetőségek 

A bioszén széles körben alkalmazható, nem csak kadmium, más fémszennyezések megkötésére a nagy fajlagos felülete és a bioszénben levő funkciós csoportoknak köszönhetően, ez egy jó alapot ad a ahhoz, hogy széles körben elterjedjen.

Veszélyek 

Veszélyes lehet a bioszén szénhidrogén tartalma.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
Talajremediáció bioszénnel
Alkalmazás helye, ország 
Kína
Alkalmazás helye, város 
Dél-Kína
Alkalmazás kezdő időpontja 
2010
Alkalmazás befejező időpontja 
2011
Alkalmazás fázisa 
Demonstráció

A kezelt terület mérete

Hosszúság (m) 
5.0
Szélesség (m) 
4.0

Mozgatott fázisok térfogata

Levegő (m3) 
0.0
Víz (m3) 
0.0
Talaj (m3) 
0.0
Összefoglaló az alkalmazásról 

Dél-Kínában öt szabadföldi kísérletet végeztek el a rizs kadmiumkoncentrációjának csökkentése érdekében. A területek a következő városokat érintették: Yixing, Yueyang, Guaghan és Longyan. A területeken előzetes felméréseket végeztek, mely során a talajok pH-ját, kadmium-koncentrációját, szerves széntartalmát mérték. Ezekre rendkívül eltérő adatokat kaptak a különböző földterületek esetén (1. kép). A kijelölt területeken 4 m x 5 m nagyságú parcellákat hoztak létre, amelyek a későbbi vizsgálatok tárgyát képezték. 3 esete volt a vizsgálatnak: C0 = nem alkalmaztak bioszenes kezelést; C20 = 20 t/ha mennyiségű bioszenet szórtak ki a talajra; C40 = 40 t/ha bioszenet szórtak ki a talajra. A kezelés során meghagyták a hagyományos művelési kultúrákat, további beavatkozásokat nem végeztek. A bioszén kijuttatása még a rizs ültetése előtt megtörtént. A rizsszezonban, a szüret idején a talajból és a rizsszemekből is vettek mintát, az analízis központjában a kadmium-koncentráció állt. A vizsgálatok igazolták, hogy a bioszén a kadmium immobilizációjára képes anyag, a kadmium mennyiség csökkenését, 5 földterületre bontva, a 2. kép mutatja. A bioszenes eljárás nélkül a rizs kadmium-koncentrációja 0,31 - 3,13 mg/kg között változott. A kísérlet során megállapították, hogy a kadmium akkumulációja a rizsszemekbe a talaj pH-tól, a talaj szerves széntartalmától valamint a rizs fajtájától is függ.

Publikáció, referencia
Publikációk 

Jelen tanulmány:
Rongjun Bian, De Chen, Xiaoyu Liu, Liqiang Cui,
Lianqing Li, Genxing Pan, Dan Xie, Jinwei Zheng, Xuhui
Zhang, Jufeng Zheng, Andrew Chang: Biochar soil
amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from
China: Results from a cross-site field experiment,
Ecological Engineering 58 (2013) 378–383

Referenciák 

Rongjun Bian, De Chen, Xiaoyu Liu, Liqiang Cui,
Lianqing Li, Genxing Pan, Dan Xie, Jinwei Zheng, Xuhui
Zhang, Jufeng Zheng, Andrew Chang: Biochar soil
amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from
China: Results from a cross-site field experiment,
Ecological Engineering 58 (2013) 378–383

Képek
Az öt terület talajának jellemző adatai a vizsgálat előtt
A talaj pH és szerves C tartalom, a rizsszemek összes  és mobilis Cd változása
CaCl2-hoz kötött Cd mennyiségének változása a szerves szén és a pH változásával
Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1754
Bevivő 
Rubos Nikolett Emese
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-04-14
Módosítás 
2018-06-22