Bioszén hatása az USA közép-nyugati részén található mezőgazdasági talajra

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 hatása az USA közép-nyugati részén található mezőgazdasági talajra
Technológia angol neve
Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil
Kifejlesztés országa
United States
A fejlesztés fázisa
alkalmazott
Szabadalom száma
n.a
Fejlesztési projekt neve, száma
n.a
Fejlesztés kezdete
2009
Fejlesztés befejezése
2010
Saját forrás
n.a
Nemzeti forrás
n.a
Nemzeti program neve
n.a
Nemzetközi forrás
n.a
Nemzetközi program neve
n.a
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés
Egyéb talajromlási folyamat
Széntartalom csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
összes széntartalom növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
%
Jellemző kezdeti érték
1.99
Maximális kezdeti érték
2.00
Jellemző végérték
3.51
Maximális végérték
3.51
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés
Egyéb talajromlási folyamat
Nitrogéntartalom csökkenése (Adatok az 1.csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
összes nitrogéntartalom növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
%
Jellemző kezdeti érték
0.168
Maximális kezdeti érték
0.167
Jellemző végérték
0.180
Maximális végérték
0.178
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Biológiai degradáció
  • Szervesanyag vesztés
Egyéb talajromlási folyamat
C:N arány csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
C:N arány növekedés
Jellemző kezdeti érték
11.9
Maximális kezdeti érték
12.0
Jellemző végérték
19.5
Maximális végérték
19.5
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Egyéb kémiai degradáció
Egyéb talajromlási folyamat
Kationcserélő kapacitás csökkenése (Adatok az 1.csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Kationcserélő kapacitás növekedés
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
cmol/kg
Jellemző kezdeti érték
17.1
Maximális kezdeti érték
17.6
Jellemző végérték
20.8
Maximális végérték
20.8
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Fizikai degradáció
  • Szerkezet leromlás
Egyéb talajromlási folyamat
Fajlagos felület csökkenése (Adatok a 3. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Fajlagos felület növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
m2/g
Jellemző kezdeti érték
130
Jellemző végérték
153
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Savanyodás
Egyéb talajromlási folyamat
pH csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
talaj pH növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
egység
Jellemző kezdeti érték
6.4
Maximális kezdeti érték
6.6
Jellemző végérték
7.13
Maximális végérték
7.25
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Fizikai degradáció
  • Víztartalom vagy nedvességtartalom-csökkenés
Egyéb talajromlási folyamat
Víztartalom csökkenése (Adatok a 2. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Talaj víztartalom növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/g
Maximális kezdeti érték
0.10
Maximális végérték
0.27
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Fizikai degradáció
  • Víztartalom vagy nedvességtartalom-csökkenés
Egyéb talajromlási folyamat
Vízáteresztés csökkenése (Adatok a 2. csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/g
Jellemző kezdeti érték
0.31
Jellemző végérték
0.36
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Fizikai degradáció
  • Tömörödés
Egyéb talajromlási folyamat
Sűrűség csökkenése (Adatok a 4.csatolmányban)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Talaj sűrűség növekedés bioszén hatására
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/cm3
Maximális kezdeti érték
1.2
Maximális végérték
1.35
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Mikroelem tartalom csökkenése Cu, Fe, Mn, Zn esetében (Adatok az 5. és 6.csatolmányban)
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa
Egyszerű
Technológia alapja
Fizikai-kémiai
A technológia általános ismertetése

USA közép-nyugati mezőgazdasági területen, Clarion talajból vett minták oszlopba töltésével (25 cm hosszúságú, 7,7 cm átmérőjű) vizsgálták a bioszén kezelés hatását, trágya hozzáadással és a talajoszlop mélységével összevetve. A mérés a mintákba 0, 5, 10, 20 g/kg mennyiségű bioszén került, majd 500 napig inkubálás következett 25°C-on, 80% relatív páratartalom mellett. Az inkubálás során hetente egyszer átmosták a talajt 200 ml 0,001 M kalcium-kloriddal. A 12. héten a minták felébe (24 mintába) 5 g száraz sertéstrágya került. Az eredmények azt mutatták, hogy az összes szerves C mennyisége nőtt a csak bioszénnel kezelt mintákban, míg a trágyával kezelt talajoknál nem volt szignifikáns hatás. Az összes N tartalma a csak bioszénnel kezelt mintáknak nőtt a bioszén mennyiségének hozzáadásával. A bioszénnel és trágyával kezelt talajok eredményei azt mutatták, hogy a bioszén a trágya által hozzáadott nitrogént segített stabilizálni. A bioszénnel kezelt talajok vízvisszatartása, fajlagos felülete, kationcserélő kapacitása, pH-ja, P visszatartása nőtt. A Mehlich 3 extrahálható P, K, Ca, Mn nőtt a bioszénnel kezelt talajokban, míg a Mg, Cu, és Zn-re nem volt jelentős hatása.

A technológia újdonsága

Természetes anyag (bioszén) használata talajjavításra.

A technológia típusa
  • Talajjavítás bioszénnel
  • Talajjavítás mezőgazdasági és erdészeti hulladékból készült bioszénnel
Egyéb technológia
Talaj minőségének javítása bioszenes kezeléssel
Technológiai paraméterek
pH
Kation/anioncserélő kapacitás
Fajlagos felület
Tápelemtartalom
Egyéb
Egyéb technológiai paraméter

Sűrűség, vízvisszatartás, víztartalom,

Környezetmonitoring helye
Telítetlen (teljes) talaj
Egyéb
Beruházási költség
5.000.000 - 10.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség
nincs rá becslés
Fajlagos energia költség
nincs rá becslés
Fajlagos anyagköltség
50 000 - 100 000 HUF
Fajlagos munkaerőköltség
50 000 - 100 000 HUF
Fajlagos összköltség
50 000 - 100 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések

A bioszén ára körülbelül 100000 Ft/ha-ra tehető.

Költség
3-közepes
Időigény
2-nagy
Helyigény
3-közepes
Munkaigény
4-kicsi
Felszerelés, műszerigény
3-közepes
Szakember-igény
4-kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok
5-nagyon 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
5-kiváló
Elérhetőség
3-közepes
Ismertség
2-gyenge
Erősségek

A talajminőség javítása számottevő. A kezelés könnyen kialakítható, nincsenek nagyobb költségek. Túlzott emberi beavatkozást nem igényel. Környezethatékonysága jó. Alkalmazása során a veszélyhelyzetek minimálisak. Kiválóan alkalmazható. Alkalmazása során nem keletkeznek ártalmatlanítandó melléktermékek sem.

Gyengeségek

A kezelést az adott talajtípushoz kell igazítani. A javulás mértékének számszerűsítéséhez műszerezettség szükséges (főként nyomelemek esetében). A hatás nem azonnali.

Lehetőségek

A technológia talajjavításra és szennyezőanyagok eltávolítására is használható, akár trágya használatával egyidejűleg. Csökkenti a talaj dinitrogén-oxid és metán kibocsátását.

Veszélyek

A bioszén PAH és toxikus fémtartalma veszélyt jelenthet, melyeket ökotoxikológiai tesztekkel lehet kimutatni. Hatással van a N ciklusra. A beszerzésnél ügyelni kell arra, hogy megfelelő körülmények között előállított bioszenet vásároljunk (különben nem nevezhető bioszénnek).

A terület neve
Boone Country Iowa, Iowa State University
Alkalmazás helye, ország
United States
Alkalmazás helye, város
Iowa
Területhasználat
  • Mezőgazdasági
Összefoglaló az alkalmazásról

Keményfából lassú pirolízissel előállított bioszénnel, talajkezelési technológiát alkalmaztak tipikus Közép-nyugati talajokon (Clarion/finomanyagos, szuperaktív) a talaj minőségének javítása céljából. Laboratóriumi körülmények között vizsgálták a minták tápanyag ellátottságát, pH-ját, kationcserélő kapacitását, sűrűségét, vízáteresztő képességét és víztartalmát bioszén illetve bioszén és trágya hozzáadásával. A kapott eredmények azt mutatták, hogy a bioszénnel történő kezelés szinte minden paraméter esetében jobb eredményt mutatott, mint a kontroll mintánál. A trágya és bioszén együttes alkalmazása nem mutatott jelentős különbséget, a csak bioszénnel kezelt talajokhoz képest.

Talajromlási folyamat
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Egyéb degradáció
Publikációk

Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., Karlen, D.L. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 443-449.

Referenciák

Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., Karlen, D.L. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 443-449.

Adatlap azonosító (eredeti)
1813
Bevivő
Csendes Kitti Anita
Státusz
Publikált
Adatlap típusaTalajjavítási technológia
Létrehozás
Módosítás