Bioszén alkalmazása a nitrát kioldódás csökkentésére szárított szennyvíziszappal kezelt talajokban

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport

Szervezet/Adatszolgáltató neveBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
Kapcsolattartó személy neve
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Technológia neveBioszén alkalmazása a nitrát kioldódás csökkentésére szárított szennyvíziszappal kezelt talajokban
Technológia angol neve
Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids
Kifejlesztés országa
New Zealand
A fejlesztés fázisa
demonstráció alatt
Szabadalom száma
n.a.
Fejlesztési projekt neve, száma
Closing the loop - rebuilding our soils with biowastes by ESR and FRST
Fejlesztés kezdete
2010
Fejlesztés befejezése
n.a.
Saját forrás
n.a.
Nemzeti forrás
n.a.
Nemzeti program neve
n.a.
Nemzetközi forrás
n.a.
Nemzetközi program neve
Closing the loop
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Nitrogén kimosódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt semleges talajon
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/0,2 m2
Maximális kezdeti érték
1.2
Maximális végérték
0.7
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
nitrát kioldódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt savanyú talajon
Jellemző kezdeti érték
g/0.2m2
Maximális kezdeti érték
2.4
Maximális végérték
1.6
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Nitrogén kimosódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén koncentráció1200kg/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt talajon kontrollhoz képest
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
%
Jellemző kezdeti érték
2.55
Maximális végérték
2.89
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Nirát kimosódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Biomassza mennyiség növek. 600kgN/ha és 100kg/ha ekviv. bioszénnel kezelt talajon kontrollhoz képest
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/0,2 m2
Jellemző kezdeti érték
27.1
Maximális végérték
35.2
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Pórusvíz
Egyéb
Technológia típusa
Egyszerű
Technológia alapja
Fizikai-kémiai
Ökológiai
A technológia általános ismertetése

A talaj javítására szolgáló szárított szennyvíziszaphoz Monterey-fenyőből készült bioszenet keverve vizsgálták liziméteres kísérletben a nitrát szennyvíziszapból való kioldódását a csurgalékvízbe, valamint az angolperjében, mint indikátornövényben található N koncentrációját. Az értékeket összehasonlították bioszén nélküli szárított szennyvíziszappal kezelt talajok eredményeivel, valamint a kontroll mintákkal. A szennyvíziszapot 600 illetve 1200 kg N/hektárral ekvivalens mennyiségben keverték az egyes talajokhoz, a bioszenet 100 t/ha-ral ekvivalens mennyiségben alkalmazták. Az ASL iszapos vályogtalaj az Ashley Dene bárányfarmról , a TSL iszapos vályogtalaj pedig a Lincoln egyetem tejgazdaságának legelőiről származik. A méréseket liziméterben végezték. A henger alakú lizimétereket megtöltötték az egyes talajtípusokkal, és csupán a felső 10cm-t keverték az adalékokkal, majd a legfelső réteget vetették be az angolperjével. A liziméter alján elvezették a csurgalékvizet, amit egy tartályban gyűjtöttek.
Az ASL kontroll talajból 7,1%-os volt a nitrogén vesztés kioldódás és növényi felvétel együttes hatására. Bioszén hatására a 600kg N/ha al kezelt ASL talaj 7,4%-os vesztesége 4,1%-ra csökkent. A TSL kontroll (kezeletlen) talajban a N-csökkenés 4,4% volt, a 600kg N/ha-al kezelt bioszén alkalmazással 5,7%-ról 3,9%-ra tudták csökkenteni a TSL talaj nitrogéntartalom csökkenését, továbbá a 1200kg N/ha kezelés esetén ez az érték 7,1%-ról 4,7%-ra csökkent, így azt lehet mondani, hogy a kezelés a csak 600kg N/ha-al kezelt ASL talaj esetén volt a leghatékonyabb, ahol 3,3%-kal csökkent a N tartalom, azonban a legkevesebbet a 600 kg N/ha és bioszénnel kezel TSL talajban csökkent a növény által felvehető N tartalom.

A technológia újdonsága

A nitrát-kioldódás csökkentésében jelentős eredmények születtek a bioszén alkalmazásával.

A technológia típusa
  • Talajjavítás bioszénnel
  • Talajjavítás mezőgazdasági és erdészeti hulladékból készült bioszénnel
Technológiai paraméterek
Szennyezőanyag mennyisége
Tápelemtartalom
Szervesanyag-tartalom
Növénynövekedés
Környezetmonitoring helye
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Csurgalékvíz
Egyéb
Utómonitoring időtartama
n.a.
Beruházási költség
1.000.000 - 2.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség
20 000 - 50 000 HUF
Fajlagos energia költség
0 - 500 HUF
Fajlagos anyagköltség
100 000 HUF felett
Fajlagos munkaerőköltség
20 000 - 50 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések

Anyagköltség: a bioszén alapanyaga a faforgács: 7500 Ft/tonna. Egy hektárra 100 tonnnát alkalmazva 750 000 Ft+ bioszén előállításának költsége. A munkaerőköltségben szerepel a munkások bére, a szállítás költségei. A fajlagos költséget 1m2-re vonatkoztatva adtam meg. A beruházási költségben a legnagyobb tételek a monitoring rendszer kiépítése és az anyagköltség. Működtetési költséghez a monitoring rendszer üzemeltetésének költségeit soroltam egy évre vonatkoztatva.

Költség
5-nagyon kicsi
Időigény
2-nagy
Helyigény
4-kicsi
Munkaigény
4-kicsi
Felszerelés, műszerigény
4-kicsi
Szakember-igény
4-kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok
5-nagyon kicsi
Célérték teljesítésének képessége
4-nagy
Környezethatékonyság
5-nagyon nagy
Költséghatékonyság
4-jó
Hasznosítható melléktermék keletkezése
nem
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése
nem
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség
nem
Alkalmazhatóság
5-kiváló
Elérhetőség
5-kiváló
Ismertség
3-közepes
Erősségek

A technológia előnye, hogy a kezelendő területnek csak a felső 10 cm-ét kell átmozgatni az adalékanyagok bekeveréséhez, így szabadföldön is könnyen alkalmazható hatékonyan, valamint a szennyvíziszap bekeveréssel összevonható a bioszén adagolás, így nem jelent plusz technológiai lépést. További előnye, hogy hulladékanyagot használunk, vegyi anyagot nem.

Gyengeségek

Az eredmények függnek az adott terület talajtípusától, esőzések mértékétől növényzettel való borítottságtól, domborzattól, kitettségtől.

Lehetőségek

A hozzáadott bioszénnel és szárított szennyvíziszappal kezelt talajok nitrogén körforgalomra gyakorolt hatása nem ismert, ezek megállapítása lehetőséget kínál a bioszén alkalmazásának optimalizálására.

Veszélyek

A bioszénben esetlegesen megtalálható toxikus anyagok gátolhatják a talaj növényvilágának növekedését.

A terület neve
Ashley Dene Sheep Farm, Lincoln University Dairy Farm
Alkalmazás helye, ország
New Zealand
Alkalmazás helye, város
Lincoln
Alkalmazás kezdő időpontja
2010
Alkalmazás befejező időpontja
2010
Hosszúság (m)
1.0
Szélesség (m)
1.0
Mélység (m)
1.00
Levegő (m3)
0.0
Víz (m3)
1.0
Talaj (m3)
1.0
Területhasználat
  • Mezőgazdasági
Összefoglaló az alkalmazásról

Liziméterben 5 hónapon keresztül vizsgálták a nitrát kioldódását a különböző mennyiségben hozzáadott szárított szennyvíziszappal javított talajokból a talajvízbe. A kontroll mintához sem szannyvíziszapot, sem bioszenet nem adtak. A liziméterek felső 0,1m-ét kezelték, majd beültették angolperjével, amelyből kétszer betakarítva megállapították a N felvétel mértékét. A kísérlet eredménye, hogy a bioszenet sikeresen alkalmazták a nitrátkioldódás csökkentésére, valamint további előnye, hogy a keverék nagyobb hatékonysággal használható a degradálódott talaj javítására, mint a szárított szennyvíziszap önmagában, mivel nagyobb mennyiségben adható a talajhoz.
A szennyvíziszapot 600 illetve 1200 kg N/hektárral ekvivalens mennyiségben keverték az egyes talajokhoz, a bioszenet 100 t/ha-ral ekvivalens mennyiségben alkalmazták. Az ASL iszapos vályogtalaj az Ashley Dene bárányfarmról , a TSL iszapos vályogtalaj pedig a Lincoln egyetem tejgazdaságának legelőiről származik. A méréseket liziméterben végezték. A henger alakú lizimétereket megtöltötték az egyes talajtípusokkal, és csupán a felső 10cm-t keverték az adalékokkal, majd a legfelső réteget vetették be az angolperjével. A liziméter alján elvezették a csurgalékvizet, amit egy tartályban gyűjtöttek.
Az ASL kontroll talajból 7,1%-os volt a nitrogén vesztés kioldódás és növényi felvétel együttes hatására. Bioszén hatására a 600kg N/ha al kezelt ASL talaj 7,4%-os vesztesége 4,1%-ra csökkent. A TSL kontroll (kezeletlen) talajban a N-csökkenés 4,4% volt, a 600kg N/ha-al kezelt bioszén alkalmazással 5,7%-ról 3,9%-ra tudták csökkenteni a TSL talaj nitrogéntartalom csökkenését, továbbá a 1200kg N/ha kezelés esetén ez az érték 7,1%-ról 4,7%-ra csökkent, így azt lehet mondani, hogy a kezelés a csak 600kg N/ha-al kezelt ASL talaj esetén volt a leghatékonyabb, ahol 3,3%-kal csökkent a N tartalom, azonban a legkevesebbet a 600 kg N/ha és bioszénnel kezel TSL talajban csökkent a növény által felvehető N tartalom.

Talajromlási folyamat
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
nitrát kioldódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt savanyú talajon
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/0,2 m2
Jellemző kezdeti érték
2.4
Maximális kezdeti érték
n.a.
Jellemző végérték
1.6
Maximális végérték
n.a.
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
nitrát kimosódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Biomassza mennyiség növek. 600kgN/ha és 100kg/ha ekviv. bioszénnel kezelt talajon kontrollhoz képest
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/0,2 m2
Jellemző kezdeti érték
27.1
Maximális kezdeti érték
n.a.
Jellemző végérték
35.2
Maximális végérték
n.a.
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Nitrogén kimosódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén koncentráció1200kg/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt talajon kontrollhoz képest
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
%
Jellemző kezdeti érték
2.55
Maximális kezdeti érték
n.a.
Jellemző végérték
2.89
Maximális végérték
n.a.
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
nitrát kioldódás
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Nitrogén veszteség kioldódással 600kgN/ha és 100t/ha bioszén ekviv.-el kezelt semleges talajon
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/0,2 m2
Jellemző kezdeti érték
1.2
Maximális kezdeti érték
n.a.
Jellemző végérték
0.7
Maximális végérték
n.a.
Publikációk

Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A., Clucas,
L. 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching
from soil amended with biosolids. Science of the Total
Environment 409, 3206-3210.

Referenciák

Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A., Clucas,
L. 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching
from soil amended with biosolids. Science of the Total
Environment 409, 3206-3210.

Adatlap azonosító (eredeti)
1807
Bevivő
Nagy Eszter
Státusz
Publikált
Adatlap típusaTalajjavítási technológia
Létrehozás
Módosítás