PCB biológia hozzáférhetőségének csökkentése bioszénnel

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 nevePCB biológia hozzáférhetőségének csökkentése bioszénnel
Technológia angol neve
The use of biochar to reduce soil PCB bioavailability to Cucurbita pepo and Eisenia fetida
Kifejlesztés országa
Kanada
A fejlesztés fázisa
közvetlenül demonstráció előtt
Nemzeti program neve
NSERC Canada Research Chair program
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Életben maradt állatok (földigiliszta), 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
%
Jellemző végérték
25
Maximális végérték
70
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
PCB koncentráció a növény gyökerében, 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
μg/g
Jellemző végérték
250
Maximális végérték
800
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
PCB koncentráció a növény gyökerében, 3,1 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
μg/g
Jellemző végérték
25
Maximális végérték
50
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
PCB koncentráció a növény hajtásaiban (szövetek), 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
μg/g
Jellemző végérték
12
Maximális végérték
28
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
PCB koncentráció a növény hajtásaiban (szövetek), 3,1 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
μg/g
Jellemző végérték
5
Maximális végérték
6
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag
  • Poliklórozott bifenilek (PCB)
  • PCB (összes)
Egyéb szennyezőanyag
POP vegyületek (ezen belü a PCB-n kívül PAH-ok ra is), peszticidek eltávolítására.
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Bioakkumulációs faktor a földigiliszták esetén, 136 μg/g PCB-t tartalmazó talajban
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mértékegység nélküli
Jellemző végérték
17
Maximális végérték
21.5
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa
Egyszerű
Technológia alapja
Fizikai
A technológia általános ismertetése

A talajremediációs technológia során biochar kerül alkalmazásra, ez az úgynevezett talajszenezés eljárás. A biochar, más néven bioszén, növényi szén száraz, szerves mezőgazdasági anyag, feldolgozó üzem, cukorgyár, papírgyár, közművek széntartalmú melléktermékéből származó biomassza hevítésével (700 °C alatt) állítható elő. Mindez oxigénhiányos környezetben történik, így pirolízisről beszélhetünk, mely során magasabb szénláncú vegyületek rövidebb szénláncúakra bomlanak.
A keletkezett anyag nagy fajlagos felületű, pórusos szerkezetű, ennek köszönhetően csökkenti a víz általi kilúgozódását a talajoknak, valamint segíti a talaj kation kicserélődési folyamatait, továbbá javítja a talaj szorpciós (megkötő) kapacitását.
Az utoljára említett tulajdonságát lehet használni egyes apoláris (vízben nagyon gyengén oldódó) szennyezőanyagok immobilizációjára a talajban. Például a POP vegyületek (Persistant organic pollutants), e csoporton beül a PAH-ok (Policiklusos aromás szénhidrogének), PCB-k (Poliklórozott bifenilek), növényvédőszerek (peszticidek) adszorpciójára.
A biochar a szennyezett talajhoz egyszerű bekeveréssel adható, így in situ technológiáról beszélünk. A talajba került biofaszén bizonyos kezdeti átalakulások után akár évszázadokig, évezredekig a talajban maradhat.

A technológia újdonsága

Szennyezőanyag immobilizálásra elterjedt másik módszer az aktív szénnel történő megkötés. A biocharos technológia ennél olcsóbb megoldás, és környezetbarátabb is, hiszen növényi hulladékok felhasználásával készül. A szenezett talaj megköti a széndioxidot, a nitrogéntartalmú és más gázokat is, amelyek még a széndioxidnál is veszélyesebb üvegházhatásúak. Ezért fontos szerepe van az üvegházhatás csökkentésében.

Remediációs technológia fajtája
  • biológiai
Egyéb remediációs technológia
- Fitoextrakció, biológiai elérhetőség vizsgálata
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint
in situ
Technológiai paraméterek
Biológiai aktivitás
Biológiai indikátorok
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Egyéb
Egyéb technológiai paraméter

Növények általi szennyezőanyag kipárologtatás

Környezetmonitoring helye
Egyéb
Utómonitoring időtartama
- 50 nap után
Beruházási költség
5.000.000 - 10.000.000 HUF
Fajlagos energia költség
20 000 - 50 000 HUF
Fajlagos anyagköltség
20 000 - 50 000 HUF
Fajlagos munkaerőköltség
50 000 - 100 000 HUF
Fajlagos összköltség
100 000 HUF felett
Költség
3-közepes
Időigény
4-kicsi
Helyigény
0-nem releváns
Munkaigény
2-nagy
Felszerelés, műszerigény
4-kicsi
Szakember-igény
3-közepes
Környezeti és munkahelyi kockázatok
3-közepes
Célérték teljesítésének képessége
4-nagy
Környezethatékonyság
4-nagy
Költséghatékonyság
4-jó
Hasznosítható melléktermék keletkezése
nem
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése
nem
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség
nem
Alkalmazhatóság
3-közepes
Elérhetőség
4-jó
Ismertség
3-közepes
Erősségek

Megköti az úgynevezett POP vegyületeket, melyek vízoldhatósága gyenge, tehát felhalmozódásra hajlamosak az élő szervezetekben. Csökkenti a talaj szén-dioxid kibocsátását, illetve nagy szervesanyag tartalma miatt javítja a talaj minőségét.

Gyengeségek

Az eddigi kutatások szerint hatékonyan akkor alkalmazható az eljárás, ha már az előzőleg alkalmazott módszerek (tradicionális remediációs technikák, elsősorban off-site, fitoextrakció) kimerültek, tehát a még ott maradt szennyezés immobilizálására használható.

Lehetőségek

Olcsóbb,és környezetbarátabb módszer, mint az aktív szénnel történő immobilizáció. Erdőgazdálkodási, és mezőgazdasági hulladékanyagokból előállítható.

Veszélyek

Kevés információ, kutatás áll rendelkezésre, az aktív szenes technológiáról sokkal többet tudunk jelenleg. Fontos, hogy az alapanyag, amiből a biochar készül ne tartalmazzon szennyezőanyagokat. Az alapanyag minősége, előállítási eljárás fajtája (pirolízis tulajdonságai) befolyásolja a belőle készült biochar fiziko-kémiai jellemzőit.

A terület neve
Etobicoke városrész, felhagyott ipari terület
Alkalmazás helye, ország
Kanada
Alkalmazás helye, város
Ontario
Alkalmazás fázisa
Demonstráció
Területhasználat
Ipari
A szennyezettség eredete
Ipari eredetű, transzformátor gyártó üzemből származó
Összefoglaló az alkalmazásról

A talaj Poliklórozott bifenilekkel szennyezett, amik a terülten alkalmazott Aroclor 1254 és 1260 nevű PCB keverékből származnak. A terület két részéről történit mintavétel, a vett minták PCB tartalma 136±15.3 μg/g és 3.1±0.75 μg/g. A talajokat kiszárították, homogenizálták. Mindkét talajmintához különböző mennyiségben kevertek biochart, 0, 0.2, 0.7, 2.8, 11.1 m/m%-ban (10 db talajminta keletkezett). Ezekből 2,25 kg-ot tettek 8 inch (~20,32 cm) átmérőjű edényekbe, amik ki voltak bélelve kilyuggatott alumínium fóliával. Mindegyikbe 3 db tökmagot helyeztek, melyből kikelés után csak egyet tartottak meg. 27°C (±6°C) hőmérsékleten fejlődtek (üvegházban), valamit 14:10 órás (nappal:éjszaka) arányt tartva lápákkal segítették a növekedésüket, ezen felül ~ 35%-os nedvességtartalmat hoztak létre a talajokban, öntözéssel. 50 nap elteltével a növényekből mintát vettek, az új hajtásokból, és a gyökerekből is. A levegő monitorozása is folyamatosan történt, azonban kimutatási határ alatti értékeket (>0.01μg/m3) kaptak PCB-kre, tehát a növények által kipárologtatott mennyiség elhanyagolható. Második fázisban a 136 μg/g PCB tartalmú, biofaszénnel kevert talajokhoz földigilisztákat adtak, és lefedték az edényeket perforált alumínium fóliával. 50 nap után eltávolították az életben maradt gilisztákat. Vizsgálták a növényi hajtások, gyökerek és a földigiliszták PCB tartalmát is. A 2,8 és 11,1%-os bekeverési aránynál figyelhető meg számottevő javulás a felvett mennyiségben. A 136 μg/g-os szennyezett talaj esetén 2,8%-os biofaszén bekeverés esetén a növényi gyökerek által felvett szennyezőanyag mennyiség 77%-kal csökkent, míg a 3.1 μg/g-os mintánál 58%-kal. 11,1%-os bekeverés esetén a kapott adatok ugyanilyen sorrendben 89% és 83%. A gyökerek esetén a 136 μg/g-os talajmintánál 22% és 54% a csökkenés. A földigiliszták szöveteiben a csökkenés 52% és 88%. A biochar tehát jól alkalmazható szennyezőanyag immobilizálásra talajban.

Publikációk

Denyes, M.J., Langlois, V.S., Rutter, A., Zeeb, B.A. (2012) The use of biochar to reduce soil PCB bioavailability to Cucurbita pepo and Eisenia fetida, Science of The Total Environment, 437, 76–82

Referenciák

1. OBEKK TUDOMÁNYOS SZAKMAI KIADVÁNYOK, Szerző: GÉMESI ZSOLT (2009) APPLICATION OF PYROLYSIS DERIVED BIOCHAR TO AGRICULTURAL SOILS FOR IMPROVED FERTILITY – POSSIBLE TECHNICAL AND ECONOMICAL SCENARIOS FOR IMPROVING YIELDS IN SANDY SOILS
2. Verheijen, F.G.A., Jeffery, S., Bastos, A.C., van der Velde, M., and Diafas, I. (2010). Biochar Application to Soils - A Critical Scientific Review of Effects on Soil Properties, Processes and Functions. EUR 24099 EN, Office for the Official Publications of the European Communities, Luxembourg
3. http://enfo.agt.bme.hu/drupal/etanfolyam/11592

Adatlap azonosító (eredeti)
1414
Bevivő
horváthzsófi
Státusz
Publikált
Adatlap típusaTalajremediációs technológia
Létrehozás
Módosítás