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 
Különböző eredetű bioszén hosszútávú (15 hónap) talajjavító hatása szabadföldön, a bioszén öregedés hatásai
Technológia angol neve 
Physicochemical changes in pyrogenic orgnaic matter (biochar)
Kifejlesztés országa 
USA
A fejlesztés fázisa  
demonstráció alatt
Alkalmazási kör
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
N tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
0.5
Jellemző végérték 
0.4
Maximális végérték 
0.5
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés
Egyéb talajromlási folyamat 
Szerves C tartalom csökkenés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
szerves C tartalom változás bioszén hatására 15 hónap után homoktalajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
27
Maximális kezdeti érték 
27
Jellemző végérték 
31
Maximális végérték 
54
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés
Egyéb talajromlási folyamat 
Szerves C tartalom csökkenés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
C tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
7.5
Maximális kezdeti érték 
7.5
Jellemző végérték 
7.5
Maximális végérték 
11
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
N tartalom változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap után
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
1.8
Maximális kezdeti érték 
1.8
Jellemző végérték 
2.2
Maximális végérték 
3.4
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (+)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
21
Jellemző végérték 
23.1
Maximális végérték 
25
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (+)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
15
Jellemző végérték 
19.9
Maximális végérték 
22.2
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (-)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
4.7
Jellemző végérték 
7.1
Maximális végérték 
7.8
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (-)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
6.5
Jellemző végérték 
8.1
Maximális végérték 
9.3
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Savanyodás

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
Jellemző kezdeti érték 
6.7
Jellemző végérték 
5.8
Maximális végérték 
6.1
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható 
  • Kémiai degradáció
  • Savanyodás

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH változás bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
6.5
Jellemző végérték 
6.0
Maximális végérték 
6.2
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa 
Egyszerű
Technológia alapja 
Biológiai
A technológia általános ismertetése 

3 órás égetéssel, ahol a legmagasabb kezelési hőmérséklet 250 fok volt limitált oxigén tartalom mellett, vagy 400 és 650 fokon történő pirolízissel amit 99%-os tisztaságú N2 gázzal hevítettek. A durva frakciót (0,25-2mm) szitálással szeparálták és dupla desztillált vizes mosással távolították el a kioldható sókat. Ezt a frakciót használták a vizsgálatokhoz és kísérletekhez. A 9 bioszén mintát megduplázták 2.4 literes tartályokba helyezték és úgy takarták le hogy a levegő és a csapadék erodálhatja de napfény és mikrofauna nem érintkezhet vele 15 hónapig. A 9 pihentetett bioszénből 4-et tovább analizáltak: CEC (kationcserélő kapacitás), AEC (anion cserélő kapacitás)és inkubálták talajjal kombinálva. Két típusú floridai talajjal kombinálták, homokos entiszollal és erdei podzollal. A talaj felső 10 cm-es rétegéből származó mintát előzőleg szitálták és leválasztották a 2mm nél nagyobb frakciókat, törmeléket és gyökereket, levegőn szárították mielőtt manuálisan teljesen homogenizálták volna a kiválasztott bioszénnel egy nagy tálban. Minden mintába 6g bioszenet kevertek 2,6 kg légszáraz talajjal. Ennek eredményeként a mintákban a szerves széntartalom (entiszolban) 4-6 %-al, a podzolban 13,1-18.8 % -al nőtt. A nitrogén pedig entiszolban 0,2-1,4%-al és a podzolban 0,9-5,2 %-al. Ezután a mintákat szintén 2,4 literes tartályokba tették, de az előzőekhez képest beásták mintegy 20cm mélységbe így egy szintbe került az 'eredeti' talajjal és szintén 15 hónapig 'érlelődtek'.

A technológia újdonsága 

A tanulmány célja megvizsgálni a különböző eredetű bioszén hosszútávú hatását homokos és erdei talajokba keverve, a talaj tápanyag- és szervesanyag tartalmának javítására.

Technológia besorolása
A technológia típusa 
  • Talajjavítás bioszénnel
  • Talajjavítás egyéb eredetű bioszénnel
Egyéb technológia 
Quercus lobata, Pinus taeda, tripsacum floridanum
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
pH
Kation/anioncserélő kapacitás
Textúra
Tápelemtartalom
Szervesanyag-tartalom
Üvegházhatású gázok
Környezetmonitoring helye 
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia költségei
Beruházási költség 
10 - 50.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség 
nincs rá becslés
Fajlagos energia költség 
nincs rá becslés
Fajlagos anyagköltség 
nincs rá becslés
Fajlagos munkaerőköltség 
nincs rá becslés
Fajlagos összköltség 
100 000 HUF felett
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

A cikkben nem részletezték a technológia költségeit így csak a vizsgálatok és az azokhoz szükséges műszerek költségeit tudtam becsülni.

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

Alternatív lehetőség az egyre fokozódó talajvesztés, valamint a talaj kémiaidegradációjának megállítására és akár visszafordítására.

Gyengeségek 

Idő és munkaerő igényes

Lehetőségek 

jövőben előállítani és alkalmazni olyan bioszén típusokat amelyek a legjobban alkalmazhatóak az egyes talajtípusoknál a tápanyagok megtartásának javítására.

Veszélyek 

PAH tartalom a bioszénben.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
Gainesville
Alkalmazás helye, ország 
USA
Alkalmazás helye, város 
Florida
Alkalmazás fázisa 
Demonstráció
Összefoglaló az alkalmazásról 

Megvizsgálták a frissen gyártott és a 15 hónapig szabadföldön tárolt különböző biomassza alapú bioszén fizikai- kémiai tulajdonságait, valamint a bioszén talajra gyakorolt hatását. A talaj-bioszén keverékben hasonló változásokat mutattak ki, mint a 15 hónapig öregedett bioszenekben. A talaj-bioszén keverékben hosszútávon (15 hónap) 124%-al nőtt a szerves széntartalom, valamint 143%-al a nitrogén tartalom a kezdeti időpont kezeletlen talajához képest. A kation- és anioncserélő kapacitás is általában nőtt a kezdeti állapothoz viszonyítva, de talajtípus és bioszén függvényében változott. SEM mikroszkóp felvételek alapján a bioszénnel kezelt talajszemcsék felületén mikroba kolonizáció és szerves anyag réteg észlelhető. Tehát a mikrobák által termelt szerves anyag és a talaj szervesanyag tartalmának szorbciója hozzájárul a bioszén öregedési folyamatához, melynek köszönhetően a bioszén talajjavító hatása időben javul.

Talajromlási folyamat 
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
szerves C tartalom növekedés bioszén hatására 15 hónap után homoktalajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
27
Jellemző végérték 
31
Maximális végérték 
21
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
szerves C tartalom változás bioszén hatására 15 hónap után erdei talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
7.5
Maximális kezdeti érték 
7.5
Jellemző végérték 
7.9
Maximális végérték 
11
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
N tartalom változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap után
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
1.8
Jellemző végérték 
2
Maximális végérték 
3.4
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
N tartalom változás bioszénnel kezelt erdei talajban 15 hónap után
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/g
Jellemző kezdeti érték 
0.5
Jellemző végérték 
0.4
Maximális végérték 
0.5
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (+)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
21
Jellemző végérték 
23.1
Maximális végérték 
25
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj CEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (-)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
15
Jellemző végérték 
19.9
Maximális végérték 
22.2
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (-)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
4.7
Jellemző végérték 
7.1
Maximális végérték 
7.8
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
Talaj AEC változása bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
cmol (-)kg-1
Jellemző kezdeti érték 
6.5
Jellemző végérték 
8.1
Maximális végérték 
9.3
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Savanyodás

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH változás bioszénnel kezelt homoktalajban 15 hónap kezelés hatására
Jellemző kezdeti érték 
6.7
Jellemző végérték 
5.8
Maximális végérték 
6.1
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták 
  • Kémiai degradáció
  • Savanyodás

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH változás bioszénnel kezelt erdei podzol talajban 15 hónap kezelés hatására
Jellemző kezdeti érték 
6.5
Jellemző végérték 
6
Maximális végérték 
6.2
Publikáció, referencia
Publikációk 

A. Mukherjee1, A. R. Zimmerman, R. Hamdan, and W. T. Cooper. Physicochemical changes in pyrogenic organic matter (biochar) after 15 months of field aging, Solid Earth, 5, 693–704, 2014

Referenciák 

Adams, L. B., Hall, C. R., Holmes, R. J., and Newton, R. A.: An examination of how exposure 10 to humid air can result in changes in the adsorption properties of activated carbons, Carbon, 26, 451–459, 1988.
Baldock, J. A. and Smernik, R. J.: Chemical composition and bioavailability of thermally, altered Pinus resinosa (Red Pine) wood, Org. Geochem., 33, 1093–1109, 2002.
Baldock, J. A., Oades, J. M., Waters, A. G., Peng, X., Vassallo, A. M., and Wilson, M. A.: Aspects of the chemical structure of soil organic materials as revealed by solid-state CNMR spectroscopy, Biogeochemistry, 16, 1–42, 1992.
Biederman, L. A. and Harpole, W. S.: Biochar and its e ff ects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis, Change Biol Bioenergy, 5, 202–214, 2013.
Billinge, B. H. M., Docherty, J. B., and Bevan, M. J.: The desorption of chemisorbed oxygen from activated carbons and its relationship to ageing and methyl iodide retention e ffi ciency,Carbon, 22, 83–89, 1984.
Brunauer, S., Emmett, P. H., and Teller, E.: Adsorption of gases in multimolecular layers, J. Am.Chem. Soc., 60, 309–319, 1938.

Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1753
Bevivő 
Müller Melinda
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajjavítási technológia
Létrehozás 
2015-04-11
Módosítás 
2018-06-22