CZ307306B6

CZ307306B6 - Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě, způsob její výroby a její použití

Info

Publication number: CZ307306B6
Application number: CZ2017-258A
Authority: CZ
Inventors: Filip Mercl; Jan Habart; Pavel Tlustoš
Original assignee: Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2018-05-23
Also published as: CZ2017258A3

Abstract

Předkládané řešení se týká směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, která obsahuje roštový popel ze spalování rostlinné biomasy a směs humínových kyselin a/nebo lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek popela ku humínovým kyselinám/lignohumátu 12:1 až 99:1. Řešení se dále týká způsobu přípravy této směsi a jejího použití.

Description

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, způsobu její výroby a jejího použití. Přípravek je primárně určen pro využití na půdě kontaminované rizikovými prvky, jejichž mobilita klesá s rostoucím pH.

Dosavadní stav techniky

Průmyslové aktivity člověka vedly ke zvýšení obsahů rizikových prvků v půdách. Jedná se zejména o prvky jako kadmium, měď, chróm, olovo nebo zinek. Kontaminace půd těmito prvky má mnoho negativních dopadů na kvalitu dotčených ekosystémů, zejména díky jejich toxickému charakteru. Při jejich zvýšeném obsahu v půdě roste i jejich mobilita a dochází tak k rozšiřování kontaminace těmito prvky do dalších složek životního prostředí. Rizikové prvky mohou migrovat do podzemních vod, vstupovat do tkání rostlin, živočichů, nebo mohou migrovat díky půdní erozi. S rostoucí mobilitou těchto prvků roste i riziko transferu do dalších složek životního prostředí, přičemž úroveň mobility závisí na mnoha faktorech. Existuje mnoho přístupů, jak toto riziko snižovat. Jedním z těchto přístupů je snížení jejich biodostupnosti, tedy imobilizace. Ta spočívá ve fyzikální, popř. fyzikálně chemické změně formy rizikového prvku. Snížením biodostupnosti dochází k redukci toxického působení rizikového prvku na složky ekosystému, kde je daný prvek přítomen.

Nejčastějším způsobem snížení biodostupnosti rizikových prvků je v současnosti změna půdní reakce pH. Obecně aplikace alkalických látek do půdy zvyšuje její reakci pH a rizikové prvky mění svou formu a stávají se méně mobilními, popř. úplně imobilizovanými. Náhlá změna půdní reakce má však negativní dopad na půdní mikrobiální společenstva, jejichž funkce, a tím i ekologické funkce půdy, jsou inhibovány.

V dosavadním stavu techniky chybí prostředek, který by imobilizoval rizikové prvky z půdy, a současně aby jeho aplikace do půdy byla výrazně šetrná k mikrobiálním společenstvím.

Podstata technického řešení

Předmětem předkládaného vynálezu je směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě (jedná se zejména o prvky jako kadmium, měď, chróm, olovo nebo zinek), která obsahuje roštový popel ze spalování rostlinné biomasy a směs humínových kyselin nebo lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek popela ku směsi humínových kyselin/lignohumátu 12:1 až 99:1, přičemž biomasa je vybraná ze skupiny sestávající z dendromasy a fytomasy, popř. jejich směsí. Fytomasou se rozumí bylinná biomasa, dendromasou se rozumí dřevinná biomasa. Ve výhodném provedení je biomasou obilná sláma, sláma z řepky a dřevní štěpka, popřípadě jejich směs. Směs podle předkládaného vynálezu obsahuje zejména roštový popel z rostlinné biomasy, jehož výhodou oproti úletovému popelu je nižší obsah rizikových prvků a případných polycyklických aromatických uhlovodíků, nicméně směs pódle předkládaného vynálezu také může dále obsahovat směsný popel (vzniklý smícháním roštového a úletového popela (např. při fluidním spalování dochází technologicky ke vzniku pouze směsného popela). Popel ze spalování rostlinné biomasy ve srovnání s popelem z uhlí má rozdílné chemické složení, má příznivější obsah minerálních živin a především popel z biomasy vykazuje v půdě mnohem vyšší rozpustnost. Je tudíž vhodnější pro použití jako hnojivo. Použitý popel může být suchý nebo může pocházet ze zařízení, které obsahuje tzv. vodní clonu. Ta zabraňuje vzduchu vnikat do spalovací komory otvorem pro odvádění popela. Vznikající popel je vlhký, obsahuje 30 až 60 hmotn. % vlhkosti.

- 1 CZ 307306 B6

Lignohumát je získáván z lignosulfonátů (odpad z výroby papíru) oxidativní hydrolýzou za zvýšené teploty a tlaku známým postupem (US 7 198 805 B2).

V jednom výhodném provedení obsahuje směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě roštový popel ze spalování dřevní štěpky a/nebo obilné slámy a lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek 12:1. Výsledná směs se připraví smícháním suchých složek v daném poměru a jejich následným zpeletováním.

V jednom provedení je směs humínových kyselin připravená extrakcí, s výhodou alkalickou extrakcí, kompostu, vermikompostu, čistírenského kalu, separátu z bioplynové stanice, lignocelulózních zbytků z výroby papíru, lignocelulózních zbytků z výroby bioethanolu, rašeliny, uhlí nebo jejich směsi. Extrakce probíhá tak, že se vstupní materiál (kompost, vermikompost, čistírenský kal, separát z bioplynové stanice, lignocelulózní zbytky z výroby papíru, lignocelulózní zbytky z výroby bioethanolu, rašelina, uhlí nebo jejich směs) smíchá s extrakčním činidlem v poměru 1:1 až 1:100 (w/v) (vstupní materiál hm. : extrakční činidlo obj., přičemž pokud 1 hmotnostní díl odpovídá 1 g, pak 1 objemový díl odpovídá 1 ml), extrahuje se po dobu 1 až 24 hodin při teplotách 20 až 40 °C za normálního tlaku. Jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu, s výhodou hydroxidu alkalického kovu (NaOH, KOH), v inertní atmosféře inertního plynu (dusíku, argonu, helia nebo CO₂), 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs NaOH (0,1 až 1 M) aNa₄P₂O₇ (0,1 až 1 M) v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem (1:1 až 5:1 (v/v)), nebo 0,1 až 1 M KOH v methanolu či ethanolu. Alkalickou extrakcí se rozumí extrakce při pH extrakčního činidla větším než 7. Extrahovaná směs humínových kyselin se s výhodou před smícháním s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy usuší nebo lyofilizuje.

Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž způsob přípravy směsi podle předkládaného vynálezu pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, kdy se směs humínových kyselin a/nebo lignohumát smíchá s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel ku směs humínových kyselin/lignohumát v rozmezí od 12:1 do 99:1.

V jednom provedení způsobu přípravy směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě se suchá směs humínových kyselin a/nebo suchý lignohumát smíchá s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel : směs humínových kyselin/lignohumát 12:1 až 99:1, přičemž výsledná směs se dále případně peletuje.

V jiném provedení směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě lze rovněž připravit procesem, ve kterém se nejprve připraví pelety z roštového popela ze spalování rostlinné biomasy, které se poté podrobí procesu namáčení po dobu v rozmezí od 1 hodiny do 1 týdne při teplotě v rozmezí od 10 do 60 °C v roztoku humínových kyselin, připraveném extrakcí kompostu, vermikompostu, čistírenského kalu, separátu z bioplynové stanice, lignocelulózních zbytků z výroby papíru, lignocelulózních zbytků z výroby bioethanolu, rašeliny, uhlí nebo jejich směsi, přičemž extrakce probíhá tak, že se vstupní materiál (kompost, vermikompost, čistírenský kal, separát z bioplynové stanice, lignocelulózní zbytky z výroby papíru, lignocelulózní zbytky z výroby bioethanolu, rašelina, uhlí nebo jejich směs) smíchá s extrakčním činidlem v poměru 1:1 až 1:100 (w/v), extrahuje se po dobu 1 až 24 hodin při teplotách 20 až 40 °C za normálního tlaku. Jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu, s výhodou hydroxidu alkalického kovu (NaOH, KOH), v inertní atmosféře inertního plynu (dusíku, argonu, helia nebo CO₂), 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs NaOH (0,1 až 1 M) a Na₄P₂O₇ (0,1 až 1 M) v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem (1:1 až 5:1 (v/v)), nebo 0,1 až 1 M KOH v methanolu či ethanolu. Výslednou směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě lze následně aplikovat na půdu v mokrém stavu, nebo se směs v následujícím kroku usuší, s výhodou se směs usuší. Směs se může například sušit volně na vzduchu za laboratorní teploty do konstantní hmotnosti, nebo lze směs sušit v horkovzdušné sušárně. Při teplotě 60 °C je potřebná doba sušení přibližně 12 hodin.

-2CZ 307306 B6

V jiném provedení směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě lze rovněž připravit procesem, ve kterém se roztok směsi humínových kyselin, získaný extrakcí vstupního materiálu, okyselí na pH 2, s výhodou za použití HNO₃, H2SO4 nebo jejich směsi, přičemž extrakce probíhá tak, že se vstupní materiál, kterým je kompost, vermikompost, čistírenský kal, separát z bioplynové stanice, lignocelulózní zbytky z výroby papíru, lignocelulózní zbytky z výroby bioethanolu, rašelina, uhlí nebo jejich směs, smíchá s extrakčním činidlem v poměru 1:1 až 1:100 (w/v) a extrahuje se po dobu 1 až 24 hodin při teplotách 20 až 40 °C za normálního tlaku, přičemž jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu, s výhodou hydroxidu alkalického kovu (NaOH, KOH), v inertní atmosféře inertního plynu (dusíku, argonu, helia nebo C0₂), 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs NaOH (0,1 až 1 M) a Na₂P₂O₇ (0,1 až 1 M) v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem (1:1 až 5:1 (v/v)), nebo 0,1 až 1 M KOH v methanolu či ethanolu. Při takto nízkém pH se z roztoku vysráží humínové kyseliny, které se poté odfiltrují, usuší a smíchají se suchým roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel : směs humínových kyselin v rozmezí od 12:1 do 99:1. Výsledná směs se případně dále podrobí procesu namáčení ve filtrátu (vzniklém odfiltrováním sražených humínových kyselin) a/nebo v roztoku lignohumátu, po dobu 1 hodiny až 1 týdne při laboratorní teplotě. S výhodou se směs před procesem namáčení ve filtrátu peletizuje a ve filtrátu se namáčí výsledné pelety. Roztok lignohumátu s výhodou obsahuje 1 díl lignohumátu na 100 dílů vody.

Předmětem předkládaného vynálezu je dále použití směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě jako hnojivo a/nebo jako náhrada vápnění a/nebo pro rekultivaci kyselé půdy pro obnovu její přirozené funkce. Lze také uvažovat o oživení hald a výsypek důlních hlušin.

Předmětem předkládaného vynálezu je dále použití směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě pro snížení transferu rizikových prvků, zejména kadmia, mědi, chrómu, olova nebo zinku, do rostlinné biomasy.

Směs podle předkládaného vynálezu může být aplikována na půdu přímo, nebo může být zpeletována a aplikována ve formě pelet/čoček. Směs lze z pohledu účinnosti aplikovat v množství, které zohledňuje místní půdně-klimatické podmínky tak, aby nedošlo k ohrožení některé ze složek životního prostředí. S výhodou je rozmezí aplikovatelného množství směsi podle předkládaného vynálezu od 1 do 150 t/ha. Přídavkem humínových kyselin k popelu dojde k překvapivému synergickému efektu výsledné směsi oproti jednotlivým složkám aplikovaným samostatně. Navíc díky přídavku uhlíku ve formě humínových kyselin nedochází k negativnímu vlivu na půdní mikrobiální společenstva. Při aplikaci samotného popela je hlavním mechanismem imobilizace rizikových prvků změna reakce pH a dále srážení rizikových prvků s CO² 3 a PO³ 4 uvolněnými z popela. Při aplikaci samotných humínových kyselin je pak hlavním mechanismem sorpce rizikových prvků na humínové kyseliny. Kombinací těchto složek dochází k synergistickému efektu těchto mechanismů a výsledný přípravek pak vykazuje neočekávaně vyšší imobilizační efektivitu ve srovnání s materiály aplikovanými samostatně. Vyšší efektivita umožňuje snížení množství aplikovaného materiálu, přičemž pozitivní vliv humínových kyselin na růst rostlin je zachován.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1: Extrakce směsi humínových kyselin a příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků

Kompost je smíchán s vodným roztokem 0,5 M NaOH + 0,1 M Na₄P₂O₇ v poměru 1 : 9 (w/v). Směs je třepána 12 hodin při laboratorní teplotě a následně zfiltrována/odstředěna kapalná část, obsahující směs humínových kyselin a fulvokyselin. Tuto kapalinu lze použít jako máčedlo pelet z popela v rozmezí poměrů (w/v) 1:1 až 1:100 (pelety : máčedlo), popř. ji odpařit do sucha nebo lyofílizovat a jako sypkou hmotu míchat s popelem před peletizací. Další možností je kapalinu okyselit na pH 2 pomocí HNO₃, H₂SO₄ nebo jejich směsi, kdy dojde k vysrážení humínových

-3 CZ 307306 B6 kyselin, přičemž fulvokyseliny zůstanou v roztoku, který lze případně použít jako máčedlo výsledné směsi. Takováto suspenze je pak gravitačně oddělena (dělicí nálevka), vysrážené humínové kyseliny jsou usušeny/lyofilizovány a ve formě sypkého prášku následně smíchány s popelem v poměru 1:99 až 1:12. Výsledná směs je aplikována na půdu v množství 150 t/ha.

Příklad 3: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím roztoku nebo suspenze lignohumátu

Popel z rostlinné biomasy je ve formě pelet/čoček máčen ve vodném roztoku/suspenzi lignohumátu, získaném postupem popsaným v US 7 198 805 B2. Na jednu tunu popela je použito 5 m³ roztoku a máčení probíhá po dobu 24 h. Následně jsou čočky z lázně vyjmuty, usušeny a aplikovány na půdu v množství 100 t/ha.

Příklad 4: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím suché směsi humínových kyselin a máčením v roztoku fulvokyselin

Vermikompost je smíchán svodným roztokem KOH. Na jednu tunu vermikompostu je použito 10 m³ 1 M roztoku KOH. Extrakce (třepání) probíhá za laboratorní teploty a normálního tlaku po dobu 12 hodin. Po vytřepání a filtraci/odstředění je filtrát okyselen na konečné pH směsi 2 minerální kyselinou, např. kyselinou dusičnou, humínové kyseliny vysráženy a odděleny filtrací nebo centrifugách Kyselý roztok obsahující fulvokyseliny je ponechán pro následné použití jako máčedlo. Vysrážené humínové kyseliny jsou následně ve vlhkém nebo i suchém stavu míchány s popelem v poměru suchých složek 1:99 až 1:12 (w/w) (humínové kyseliny : popel) a směs peleto vána. Pelety jsou následně máčeny v kyselém roztoku fulvokyselin z předcházejícího technologického kroku. Na jednu tunu pelet je použit 1 m³ roztoku, máčení probíhá za laboratorní teploty, normálního tlaku po dobu 12 hodin. Směs je při máčení míchána. Následně se pelety usuší a aplikují na půdu.

Příklad 5: Synergistický efekt na imobilizaci kadmia

Na půdu byl aplikován samostatně roštový popel ze spalování rostlinné biomasy (popel ze spalování dřevěné štěpky, DP) a samostatně směs humínových kyselin připravená v příkladu 1 extrakcí kompostu vodným roztokem 0,5 M NaOH + 0,1 M Na₄P₂O? (HK). Pro srovnání byla dále na půdu aplikována směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě podle předkládaného vynálezu, připravená v příkladu 1, přičemž výsledné pH půdy bylo vždy 7. Proto lze faktor hodnoty pH zanedbat. Množství imobilizovaných prvků bylo stanoveno jako úbytek mobilních forem těchto prvků oproti neošetřené kontrole. Mobilními formami se rozumí formy extrahovatelné 0,01 M CaCl₂.

Při aplikaci materiálů na půdu bylo zjištěno, že:

Aplikací 42 t/ha HK bylo imobilizováno 546 g Cd/ha.

Aplikací 250 t/ha DP bylo imobilizováno 798 g Cd/ha.

Při aditivním účinku složek lze tedy očekávat, že aplikujeme-li poloviční dávky ve směsi, čili 21 t/ha HK ve směsi se 125 t/ha DP, dojde k imobilizaci 273 g Cd/ha díky HK a 399 g Cd/ha díky DP. To by tedy v součtu dělalo 672 g imobilizovaného Cd/ha.

Reálně však směs podle předkládaného vynálezu imobilizovala 794 g Cd/ha. To znamená 122 g zisk díky synergistickému efektu, resp. zvýšení efektivity o 18 %.

Příklad 6: Synergistický efekt na imobilizaci zinku

Příklad byl proveden analogicky jako příklad 5.

Aplikací 42 t/ha HK bylo imobilizováno 22,8 kg Zn/ha.

-4CZ 307306 B6

Aplikací 250 t/ha DP bylo imobilizováno 33,5 kg Zn/ha.

Při aditivním účinku složek lze tedy očekávat, že aplikujeme-li poloviční dávky ve směsi, čili 21 t/ha HK ve směsi se 125 t/ha DP, dojde k imobilizaci 11,4 kg Zn/ha díky HK a 16,8 kg Zn/ha díky DP. To by tedy v součtu dělalo 28,2 kg imobilizovaného Zn/ha. Reálně však směs imobilizovala 33,4 kg Zn/ha. To znamená 5,2 kg zisk díky synergistickému efektu, resp. zvýšení efektivity o 18 %.

Příklad 7: Studie vlivu směsi podle vynálezu na půdní mikroorganismy

Mikrobiální kvocient je vypočten jako poměr mikrobiální respirace a mikrobiální biomasy resp. jako poměr substrát-indukované respirace a bazální respirace. Čím je vyšší hodnota mikrobiálního kvocientu, tím jsou v půdě více stresující podmínky pro půdní mikrobiom. V inkubačním experimentu byl porovnán vliv samotného roštového popela z dřevní štěpky s vlivem směsi podle předkládaného vynálezu na půdní mikroorganismy. Popel z dřevní štěpky (DP) byl aplikován v dávce odpovídající 250 t DP/ha orné půdy, směs předkládaného vynálezu pak byla aplikována v dávce 271 t směsi/ha orné půdy při uvažované hloubce omičního horizontu 30 cm. Jako kontrolní varianta byla použita neošetřená půda a inkubace probíhala po dobu 60 dní. Po tuto dobu byla vlhkost udržována na 60 % palní kapacity. Každá z variant byla založena ve čtyřech opakováních. Po skončení experimentu byly odebrány z každé varianty reprezentativní vzorky a byla stanovena bazální a substrát-indukovaná respirace jako množství uvolněného CO₂na jednotku půdy za jednotku času. Z těchto výsledků byl následně spočítán mikrobiální kvocient výše popsaným poměrem. Výsledky experimentu jsou shrnuty v tabulce 1. Experiment demonstruje, že malý přídavek HK k popelu při aplikaci na půdu výrazně snižuje stres půdních mikroorganismů, čili HK snižuje negativní účinek popela na půdní mikrobiální společenstva.

Tabulka 1

Mikrobiální kvocient qCC>2 CO2 mg Cmic'¹ h'¹]
Kontrola	4,45 ± 0,22
250 t/ha DP	5,08 ±0,21
250 t/ha DP + 21 t/ha HK	3,58 ±0,18

DP dřevěný popel; HK humínová kyselina; qCO₂ poměr bazální respirace k mikrobiální biomase.

Příklad 8: Extrakce směsi humínových kyselin a příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků

Kompost je smíchán s vodným roztokem 0,5 M NaOH v poměru 1 : 9 (w/v). Směs je třepána 12 hodin při laboratorní teplotě a inertní atmosféře dusíku a následně zfiltrována/odstředěna kapalná část, obsahující směs humínových kyselin a fulvokyselin. Tuto kapalinu lze použít jako máčedlo pelet z popela v rozmezí poměrů (w/v) 1:1 až 1:100 (pelety : máčedlo), popř. ji odpařit do sucha nebo lyofilizovat a jako sypkou hmotu míchat s popelem před peletizací. Další možností je kapalinu okyselit na pH 2 pomocí HNO₃, H₂SC>4 nebo jejich směsi, kdy dojde k vysrážení humínových kyselin, přičemž fulvokyseliny zůstanou v roztoku, který lze případně použít jako máčedlo výsledné směsi. Takováto suspenze je pak gravitačně oddělena (dělicí nálevka), vysrážené humínové kyseliny jsou usušeny/lyofilizovány a ve formě sypkého prášku následně smíchány s popelem v poměru 1:99 až 1:12. Výsledná směs je aplikována na půdu v množství 150 t/ha.

-5 CZ 307306 B6

Příklad 9: Extrakce směsi humínových kyselin a příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků

Vermikompost je smíchán s vodným roztokem 0,5 M NaOH v poměru 1 : 9 (w/v). Směs je třepána 12 hodin při laboratorní teplotě a inertní atmosféře dusíku a následně zfdtrována/odstředěna kapalná část, obsahující směs humínových kyselin a fulvokyselin. Tato kapalina je okyselena kyselinou HNO₃ na výsledné pH 2. Vysrážené humínové kyseliny jsou gravitačně odděleny a lyofilizovány. Zbylý roztok je ponechán pro následné máčení. Lyofilizované humínové kyseliny jsou smíchány se sypkým roštovým popelem ze spalování obilné slámy v poměru 50 hmotnostních dílů popela najeden díl humínových kyselin. K této směsi je následně přidána kapalina obsahující fulvokyseliny z předchozí extrakce v množství 2 ml kapaliny na 1 g směsi popela s humínovými kyselinami, což odpovídá procesu namáčení směsi ve filtrátu. Směs je důkladně homogenizována po dobu alespoň 1 hodiny a za vlhkého stavu peletována. Výsledné pelety jsou aplikovány na půdu v množství 4 t/ha.

Příklad 10: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím suchého lignohumátu

Suchý popel z dřevní štěpky je smíchán se suchým lignohumátem vyrobeným z lignosulfonátů dle US 7 198 805 B2 v hmotnostním poměru 12 dílů popela na 1 díl lignohumátu. Tato směs je aplikována na půdu přímo, nebo ve formě pelet v množství 40 t/ha.

Příklad 11: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím suchého lignohumátu

Popel z obilné slámy je smíchán se suchým lignohumátem vyrobeným z lignosulfonátů dle US 7 198 805 B2 v hmotnostním poměru 50 dílů popela na 1 díl lignohumátu. Tato směs je aplikována na půdu přímo, nebo ve formě pelet v množství 20 t/ha.

Příklad 12: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím suchého lignohumátu

Postup je shodný s příkladem 11 pouze s tím rozdílem, že místo popela z obilné slámy je použit směsný popel ze spoluspalování sena, obilné slámy a řepkové slámy. Tento popel je smíchán s lignohumátem v hmotnostním poměru 85 dílů popela na 1 díl lignohumátu.

Příklad 13: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím roztoku nebo suspenze lignohumátu

Postup je shodný s postupem popsaným v příkladu 3 s tím rozdílem, že na jednu tunu popela je použito 2 m³ roztoku a máčení probíhá po dobu 12 h.

Příklad 14: Extrakce směsi humínových kyselin a příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků

Postup je shodný s příkladem 8 s tím rozdílem, že pro extrakci je použit 0,9 M roztok KOH.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, vyznačená tím, že obsahuje roštový popel ze spalování rostlinné biomasy a směs humínových kyselin a/nebo lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek popela ze spalování rostlinné biomasy ku směsi humínových kyselin a/nebo lignohumátu 12:1 až 99:1, přičemž rostlinná biomasa je vybraná ze skupiny sestávající z dendromasy, fytomasy nebo jejich směsi.

-6CZ 307306 B6
2. Směs podle nároku 1, vyznačená tím, že směs humínových kyselin je připravitelná extrakcí kompostu, vermikompostu, čistírenského kalu, separátu z bioplynové stanice, lignocelulózních zbytků z výroby papíru, lignocelulózních zbytků z výroby bioethanolu, rašeliny, uhlí nebo jejich směsi, způsobem, ve kterém se kompost, vermikompost, čistírenský kal, separát z bioplynové stanice, lignocelulózní zbytky z výroby papíru, lignocelulózní zbytky z výroby bioethanolu, rašelina, uhlí nebo jejich směs smíchá s extrakčním činidlem v poměru 1:1 až 1:100 (w/v), extrahuje se po dobu 1 až 24 hodin při teplotě od 20 do 40 °C za atmosférického tlaku, přičemž jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu v inertní atmosféře inertního plynu, 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs 0,1 až 1 M vodného roztoku NaOH a 0,1 až 1 M vodného roztoku Na₄P₂O₇ v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem v objemovém poměru nebo 0,1 až 1 Μ KOH v methanolu či ethanolu.
3. Způsob přípravy směsi podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2 pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, vyznačený tím, že se směs humínových kyselin a/nebo lignohumát smíchá s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel ku směs humínových kyselin/lignohumát v rozmezí od 12:1 do 99:1.
4. Způsob přípravy směsi podle nároku 3, vyznačený tím, že se smíchá suchá směs humínových kyselin a/nebo suchý lignohumát s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel ku směs humínových kyselin/lignohumát v rozmezí od 12:1 do 99:1, přičemž výsledná směs se dále případně peletuje.
5. Způsob přípravy směsi podle nároku 3, vyznačený tím, že se nejprve připraví pelety z roštového popela ze spalování rostlinné biomasy, které se poté podrobí procesu namáčení po dobu v rozmezí od 1 hodiny do 1 týdne při teplotě v rozmezí od 10 do 60 °C v roztoku humínových kyselin, připraveném extrakcí kompostu, vermikompostu, čistírenského kalu, separátu z bioplynové stanice, lignocelulózních zbytků z výroby papíru, lignocelulózních zbytků z výroby bioethanolu, rašeliny, uhlí nebo jejich směsi, přičemž extrakce proběhne tak, že se kompost, vermikompost, čistírenský kal, separát z bioplynové stanice, lignocelulózní zbytky z výroby papíru, lignocelulózní zbytky z výroby bioethanolu, rašelina, uhlí nebo jejich směs smíchá s extrakčním činidlem v poměru 1:1 až 1:100 (w/v), extrahuje se po dobu 1 až 24 hodin při teplotách 20 až 40 °C za atmosférického tlaku, přičemž jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu, v inertní atmosféře inertního plynu, 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs 0,1 až 1 M vodného roztoku NaOH a 0,1 až 1 M vodného roztoku Na₄P₂O₇ v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem v objemovém poměru 1:1 až 5:1 nebo 0,1 až 1 Μ KOH v methanolu či ethanolu.
6. Způsob přípravy směsi podle nároku 3, vyznačený tím, že roztok směsi humínových kyselin, získaný extrakcí kompostu, vermikompostu, čistírenského kalu, separátu z bioplynové stanice, lignocelulózních zbytků z výroby papíru, lignocelulózních zbytků z výroby bioethanolu, rašeliny, uhlí nebo jejich směsi, se okyselí na pH 2, přičemž jako extrakční činidlo se použije 0,1 až 1 M vodný roztok hydroxidu, v inertní atmosféře inertního plynu, 0,1 až 1 M roztok Na₂CO₃, směs 0,1 až 1 M vodného roztoku NaOH a 0,1 až 1 M vodného roztoku Na₄P₂O₇ v rozmezí objemových poměrů 1:1 až 1:100, směs dichlormethanu s methanolem v objemovém poměru 1:1 až 5:1 nebo 0,1 až 1 M KOH v methanolu či ethanolu; vysrážené humínové kyseliny se poté odfiltrují, usuší a smíchají se suchým roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel : směs humínových kyselin v rozmezí od 12:1 do 99:1; výsledná směs se případně dále podrobí procesu namáčení ve filtrátu, vzniklém odfiltrováním sražených humínových kyselin, a/nebo v roztoku lignohumátu, po dobu 1 hodiny až 1 týdne při laboratorní teplotě.
7. Použití směsi pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě podle nároku 1 nebo 2 jako hnojivo a/nebo náhrada vápnění a/nebo pro rekultivaci kyselé půdy pro obnovu její přirozené funkce.
8. Použití směsi pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě podle nároku 1 nebo 2 pro snížení transferu rizikových prvků, zejména kadmia, mědi, chrómu, olova nebo zinku, do rostlinné biomasy.