Bioszén alkalmazása bányászati meddőhányók remediációjára

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 
Bioszén alkalmazása bányászati meddőhányók remediációjára
Technológia angol neve 
Biochar application to hardrock mine tailings
Kifejlesztés országa 
Columbia, USA
A fejlesztés fázisa  
közvetlenül demonstráció előtt

A fejlesztés finanszírozása

Fejlesztés kezdete 
2011
Fejlesztés befejezése 
2014
Alkalmazási kör
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
kadmium, réz, alumínium, cink

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
56
Jellemző végérték 
11.2
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Egyéb szervetlen vegyi anyagok
Egyéb szennyezőanyag 
savasság

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
pH
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
-
Jellemző kezdeti érték 
2.99
Maximális kezdeti érték 
4.07
Jellemző végérték 
3.63
Maximális végérték 
4.77
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telített talaj
Csurgalékvíz
Technológia típusa 
Egyszerű
Technológia alapja 
Kémiai
Biológiai
A technológia általános ismertetése 

A bioszén növényi vagy állati biomassza pirolízisével előállított anyag, amely talajok fizikai, kémiai vagy biológiai tulajdonságainak javítására alkalmas.
Számos bányászati meddőhányó talaja a megengedett maximálisnál jóval több fémet tartalmaz, illetve pH értékük akár 3-asnál is alacsonyabb lehet.
Ha ezekhez a kiemelten szennyezett talajokhoz bioszenet adunk hozzá, a pH emelkedni fog, és bizonyos toxikus fémek a környezet számára kisebb mértékben lesznek hozzáférhetők.

A technológia újdonsága 

A bioszenet vagy biochart alkalmazó technológiák mostanában kezdenek elterjedté válni, és egyre több helyen lehet különböző szennyeződésekre használni, illetve hosszú ideig a meddőhányók kezelése sem tartozott a gyakorlatba.

Technológia besorolása
Remediációs technológia fajtája 
  • fizikai-kémiai
  • kémiai stabilizálás
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából 
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint 
in situ
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
Biológiai aktivitás
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Egyéb technológiai paraméter 

-

Környezetmonitoring helye 
Csurgalékvíz
Utómonitoring időtartama 
-
Technológia költségei
Beruházási költség 
100.000 - 200.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos energia költség 
1 000 - 2 000 HUF
Fajlagos anyagköltség 
0 - 500 HUF
Fajlagos munkaerőköltség 
5 000 - 10 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

Mivel a technológia nem valósult meg, hanem csak egy kísérletben vizsgálták laboratóriumban, ezért a költségek erősen becsült értékek.

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

A bioszén szerves hulladékból készült melléktermék/adalékanyag. A talajhoz való hozzáadásával a savas csurgalékvíz pH-ja emelkedett, bizonyos fémek koncentrációja csökkent.

Gyengeségek 

A súlyosabban szennyezett területen a pH-növelő hatékonysága láthatóan gyengébb, illetve egyes fémekre nem is volt immobilizáló hatással, vagy inkább mobilizálta őket.

Lehetőségek 

Kombinált technológiával a mobilizált fémek koncentrációcsökkentése is valószínűleg megvalósítható, a mérés alapján a kevésbé szennyezett területekre széleskörűbben kiterjeszthető.

Veszélyek 

Egyes fémek immobilizációja önmagában ezzel a technológiával nem valósult meg, ezen fémek ha kijutnak a meddőhányók közvetlen környezetéből, kockázatot jelentenek az ökoszisztémára és az emberre.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
San Juan Mountains
Alkalmazás helye, ország 
Colorado, USA
Alkalmazás helye, város 
Bonner Mine, Joe and John Mine
Alkalmazás kezdő időpontja 
2011
Alkalmazás befejező időpontja 
2012
Alkalmazás fázisa 
Rutin
Egyéb területhasználat 
-
A szennyezettség eredete 
bányászat
Összefoglaló az alkalmazásról 

Két, különböző mértékben szennyezett meddőhányóról vettek talajmintákat, amiket homogenizálás, levegőn inkubálás és szűrés után összekevertek rovarfertőzésben elhalt fenyőből két lépésben pirolizált bioszénnel. Laboratóriumi oszlopokba különböző összetételű keveréket töltöttek: 0; 10; 20 és 30% arányú bioszén:talaj mintákat.
Ezeket hét különböző alkalommal sziklás-hegységi esőt szimuláló vizes oldattal átmosták, és a csurgalékvízben az alábbi paramétereket mérték: pH, fémkoncentráció (Al, Cd, Cu, Fe, Pb és Zn), mikrobiális aktivitás, szervetlen N (nitrát, illetve ammónium), szervesanyagtartalom, foszfor, Ca-, K-, Mg-, Na-tartalom, főtömegsűrűség és vízvisszatartás.
Az eljárás eredményeképp a pH mindkét esetben növekedett (2,99-ról 3,63-ra, illetve 4,07-ről 4,77-re), a kezdeti két-három lemosáskor a bioszénnel összekevert mintában szignifikáns csökkenés volt tapasztalható a toxikus fémionok koncentrációjában. Az oszlopok további átmosásaival viszont ez a különbség kisebb lett, eltűnt, vagy akár át is fordult, hogy a bioszenet nem tartalmazó minta csurgalékvizében volt mérhető kisebb fémionkoncentráció bizonyos elemek esetén.

Szennyezőanyag 
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • alumínium
Publikáció, referencia
Publikációk 

Charlene N. Kellya, Christopher D. Peltzb, Mark Stantonc, David W. Rutherforda, Colleen E. Rostada (2014) Biochar application to hardrock mine tailings: Soil quality, microbial activity, and toxic element sorption. Applied Geochemistry 43, 35-48

Referenciák 

Schoettle, A.W., Hubbard, R., 1992. A Rain Simulator for Greenhouse Use. Research Note RM-517. USDA Forest Service Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station. Fort Collins, CO.
Laird, D., 2008. The charcoal vision: a win–win–win scenario for simultaneously
producing bioenergy, permanently sequestering carbon, while improving soil and water quality. Agron J. 100 (1), 178–181.
Gomez, E., Ferreras, L., Toresani, S., 2006. Soil bacterial functional diversity as influenced by organic amendment application. Bioresour. Technol. 97 (13), 1484–1489

Képek
Bonner mine dumps (forrás: http://www.mindat.org)
Joe and John mine (forrás: www.frontierenvironmental.net)
Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1700
Bevivő 
Rácz Piroska Anna
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2014-11-11
Módosítás 
2018-06-22