CZ30830U1 - Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě - Google Patents
Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě Download PDFInfo
- Publication number
- CZ30830U1 CZ30830U1 CZ2017-33666U CZ201733666U CZ30830U1 CZ 30830 U1 CZ30830 U1 CZ 30830U1 CZ 201733666 U CZ201733666 U CZ 201733666U CZ 30830 U1 CZ30830 U1 CZ 30830U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mixture
- ash
- soil
- humic acids
- lignohumate
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 117
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims description 49
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims description 45
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 28
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 25
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims description 13
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002361 compost Substances 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 8
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 7
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 7
- -1 vermicomposta Substances 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 15
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 11
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 9
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 7
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 7
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 description 2
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000045410 Aegopodium podagraria Species 0.000 description 1
- 235000007237 Aegopodium podagraria Nutrition 0.000 description 1
- 235000014429 Angelica sylvestris Nutrition 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006400 oxidative hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 description 1
- 244000000000 soil microbiome Species 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000010803 wood ash Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Oblast techniky
Předkládané technické řešení se týká směsi pro imobilizaci rizikových prvků v půdě. 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.
Nej častějším 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 technického řešení 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 huminových kyselin nebo lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek popela ku směsi huminových kyselin/lignohumátu 1:1 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 technického řešení obsahuje zejména roštový popel z rostlinné biomasy, jehož výhodou oproti úletovému popelu je nižší obsah rizikových prvků a případných polycyklických aromatických uhlovodíků, nicméně směs podle předkládaného technického řešení 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. 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.
-1 CZ 30830 U1
V jednom provedení je směs huminových 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) 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. Alkalickou extrakcí se rozumí extrakce při pH extrakčního činidla větším než 7. Extrahovaná směs huminových kyselin se s výhodou před smícháním s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy usuší nebo lyofilizuje.
Ve výhodném provedení má směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě podle předkládaného technického řešení hmotnostní poměr (suchých složek) roštového popela ze spalování biomasy a směsi huminových kyselin nebo lignohumátu 5:1 až 12:1, s výhodou je hmotnostní poměr popela ze spalování biomasy ku směsi huminových kyselin nebo lignohumátu 6:1.
Způsob přípravy směsi podle předkládaného technického řešení pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, spočívá v tom, že se směs huminových kyselin a/nebo lignohumát smíchá s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel ku směs huminových kyselin/lignohumát v rozmezí od 1:1 do 99:1.
Suchou směs huminových kyselin a/nebo suchý lignohumát lze smíchat s roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popehsměs huminových kyselin/lignohumát 1:1 až 99:1, přičemž výslednou směs lze dále případně peletovat.
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 huminových 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.
Směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě lze rovněž připravit procesem, ve kterém se roztok směsi huminových 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
-2CZ 30830 Ul 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 CO2), 0,1 až 1 M roztok Na2CO3, směs NaOH (0,1 až 1 M) a NaJ^O? (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 huminové kyseliny, které se poté odfiltrují, usuší a smíchají se suchým roštovým popelem ze spalování rostlinné biomasy v poměru suchých složek popel: směs huminových kyselin v rozmezí od 1:1 do 99:1. Výsledná směs se případně dále podrobí procesu namáčení ve filtrátu (vzniklém odfiltrováním sražených huminových 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.
Směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě lze použít 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. Směs lze rovněž použít pro snížení transferu rizikových prvků, zejména kadmia, mědi, chrómu, olova nebo zinku, do rostlinné biomasy.
Směs podle předkládaného technického řešení 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 technického řešení od 1 t/ha do 150 t/ha. Přídavkem huminových kyselin k popelu dojde k překvapivému synergickému efektu výsledné směsi oproti jednotlivým složkám aplikovaným samostatně. Navíc díky přídavku uhlíku ve formě huminových 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 CO3 2' a PO4 3' uvolněnými z popela. Při aplikaci samotných huminových kyselin je pak hlavním mechanismem sorpce rizikových prvků na huminové 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 huminových kyselin na růst rostlin je zachován.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1: Extrakce směsi huminových 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 huminových kyselin a íulvokyselin. 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 huminových kyselin, přičemž fiilvokyseliny zůstanou v roztoku, který lze případně použít jako máčedlo výsledné směsi. Takováto suspenze je pak gravitačně oddělena (dělící nálevka), vysrážené huminové kyseliny jsou usušeny/lyofilizovány a ve formě sypkého prášku následně smíchány s popelem v poměru 1:99 až 1:1. Výsledná směs je aplikována na půdu v množství 150 t/ha.
Příklad 2: Příprava směsi pro imobilizaci rizikových prvků s použitím suchého lignohumátu
Suchý popel z obilné slámy je smíchán se suchým lignohumátem vyrobeným z lignosulfonátů dle US 7,198,805 B2 v hmotnostním poměru 6 dílů popela na 1 díl lignohumátu. Tato směs je aplikována na půdu přímo, nebo ve formě pelet v množství 20 t/ha.
-3CZ 30830 Ul
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 huminových kyselin a máčením v roztoku fulvokyselin
Vermikompost je smíchán s vodným 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, huminové kyseliny vysráženy a odděleny filtrací nebo centrifugách Kyselý roztok obsahující fulvokyseliny je ponechán pro následné použití jako máčedlo. Vysrážené huminové kyseliny jsou následně ve vlhkém nebo i suchém stavu míchány s popelem v poměru suchých složek 1:99 až 1:1 (w/w) (huminové kyseliny: popel) a směs peletována. 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 huminových kyselin připravená v Příkladu 1 extrakcí kompostu vodným roztokem 0,5 M NaOH + 0,1 M Na4P2O7 (HK). Pro srovnání byla dále na půdu aplikována směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě podle předkládaného technického řešení, připravená v Příkladu 1, přičemž výsledné pH půdy bylo vždy 7. Proto lze faktor hodnoty pH zanedbat. Množství mobilizovaných 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 mobilizováno 546 g Cd/ha.
Aplikací 250 t/ha DP bylo mobilizováno 798 g Cd/ha.
Při aditivním účinku složek lze tedy očekávat, že aplikuj eme-li poloviční dávky ve směsi, čili 21 t/ha HK ve směsi se 125 t/ha DP, dojde k mobilizaci 273 g Cd/ha díky HK a 399 g Cd/ha díky DP. To by tedy v součtu dělalo 672 g mobilizovaného Cd/ha.
Reálně však směs podle předkládaného technického řešení mobilizovala 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 mobilizováno 22,8 kg Zn/ha.
Aplikací 250 t/ha DP bylo mobilizováno 33,5 kg Zn/ha.
Při aditivním účinku složek lze tedy očekávat, že aplikuj eme-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 mobilizovaného Zn/ha. Reálně však směs mobilizovala 33,4 kg Zn/ha. To znamená 5,2 kg zisk díky synergistickému efektu, resp. zvýšení efektivity o 18 %.
-4CZ 30830 Ul
Příklad 7: Studie vlivu směsi podle předkládaného technického řešeni 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 technického řešení na půdní mikroorganismy. Popel z dřevní štěpky (DP) byl aplikován v dávce odpovídající 2501 DP/ha orné půdy, směs předkládaného technického řešení pak byla aplikována v dávce 2711 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 CO2 na 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 qCO2 [pg 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 huminová kyselina; qCO2 poměr bazální respirace k mikrobiální biomase Příklad 8: Extrakce směsi huminových 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 huminových 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, H2SO4 nebo jejich směsi, kdy dojde k vysrážení huminových kyselin, přičemž fulvokyseliny zůstanou v roztoku, který lze případně použít jako máčedlo výsledné směsi. Takováto suspenze je pak gravitačně oddělena (dělící nálevka), vysrážené huminové kyseliny jsou usušeny/lyofilizovány a ve formě sypkého prášku následně smíchány s popelem v poměru 1:99 až 1:1. Výsledná směs je aplikována na půdu v množství 150t/ha. Příklad 9: Extrakce směsi huminových 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 zfiltrována/odstředěna kapalná část, obsahující směs huminových kyselin a fulvokyselin. Tato kapalina je okyselena kyselinou HNO3 na výsledné pH 2. Vysrážené huminové kyseliny jsou gravitačně odděleny a lyofilizovány. Zbylý roztok je ponechán pro následné máčení. Lyofilizované huminové kyseliny jsou smíchány se sypkým roštovým popelem ze spalování obilné slámy v poměru 50 hmotnostních dílů popela najeden díl huminových kyselin. K této směsi je následně přidána kapalina obsahující fulvokyseliny z předchozí extrakce v množství 2 ml kapaliny na 1 g směsi popela s huminovými 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.
-5CZ 30830 Ul
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
Suchý 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 tanu popela je použito 2 m3 roztoku a máčení probíhá po dobu 12 h.
Příklad 14: Extrakce směsi huminových 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 (3)
1. Směs pro imobilizaci rizikových prvků v půdě, vyznačená tím, že obsahuje roštový popel ze spalování rostlinné biomasy a směs huminových kyselin a/nebo lignohumát v hmotnostním poměru suchých složek popela ze spalování rostlinné biomasy ku směsi huminových kyselin a/nebo lignohumátu 1:1 až 99:1, přičemž rostlinná biomasa je vybraná ze skupiny sestávající z dendromasy, fytomasy nebo jejich směsi.
2. Směs podle nároku 1, vyznačená tím, že směs huminových kyselin je připravitelná extrakcí kompostu, vermikomposta, čistírenského kalu, separáta 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 M KOH v methanolu či ethanolu.
3. Směs podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že roštový popel ze spalování biomasy a směs huminových kyselin nebo lignohumát jsou v hmotnostním poměru suchých složek v rozmezí 5:1 až 12:1, s výhodou je hmotnostní poměr popela ze spalování biomasy ku směsi huminových kyselin nebo lignohumátu 6:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33666U CZ30830U1 (cs) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33666U CZ30830U1 (cs) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ30830U1 true CZ30830U1 (cs) | 2017-07-11 |
Family
ID=59519914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33666U CZ30830U1 (cs) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ30830U1 (cs) |
-
2017
- 2017-05-05 CZ CZ2017-33666U patent/CZ30830U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10864492B2 (en) | Method for producing biochar aggregate particles | |
| US11866329B2 (en) | Biochars, biochar extracts and biochar extracts having soluble signaling compounds and method for capturing material extracted from biochar | |
| US11214528B2 (en) | Treated biochar for use in water treatment systems | |
| US10065163B2 (en) | Biochar extracts and method for capturing material extracted from biochar | |
| US10472297B2 (en) | Biochars for use in composting | |
| Rahman et al. | Biochar and organic amendments for sustainable soil carbon and soil health | |
| US10265670B2 (en) | Biochar extracts and method for capturing material extracted from biochar | |
| CN111683912B (zh) | 改良土壤圈的颗粒、制造方法和用途 | |
| WO2018006094A1 (en) | Treated biochar for use in water treatment systems | |
| Wang et al. | In situ remediation of cadmium-polluted soil reusing four by-products individually and in combination | |
| WO2016105149A1 (ko) | 유기농 완효성비료 제조방법 | |
| CN112608193A (zh) | 一种用于沙化土壤的高有机质肥料及制备方法 | |
| US11097241B2 (en) | Biochars, biochar extracts and biochar extracts having soluble signaling compounds and method for capturing material extracted from biochar | |
| CN117003598A (zh) | 一种生物菌肥及其在修复微塑料-重金属复合污染土壤的应用 | |
| CZ30830U1 (cs) | Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě | |
| Hanifah et al. | Slow release NPK fertilizer preparation from natural resources | |
| CZ307306B6 (cs) | Směs pro šetrnou imobilizaci rizikových prvků v půdě, způsob její výroby a její použití | |
| RU2567900C1 (ru) | Способ реабилитации нарушенных земель | |
| US20220174985A1 (en) | Biochars, biochar extracts and biochar extracts having soluble signaling compounds and method for capturing material extracted from biochar | |
| US20220169577A1 (en) | Treated biochar for use in water treatment systems | |
| EP2197815A2 (en) | Granular fertilizer | |
| KR20180032758A (ko) | 해파리를 포함하는 유용미생물 제조방법 | |
| Mâşu et al. | Prospects of using leguminous species in phytoremediation of total petroleum hydrocarbons polluted soils | |
| RU2828747C1 (ru) | Почвогрунт для рекультивации нарушенных территорий | |
| JPWO2019065691A1 (ja) | 土壌の固結防止剤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20170711 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20210430 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20240430 |