- Tytuł:
-
Biowęgiel odpowiedzią na aktualne problemy ochrony środowiska
Biochar - a response to current environmental issues - Autorzy:
- Malińska, K
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/297236.pdf
- Data publikacji:
- 2012
- Wydawca:
- Politechnika Częstochowska. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
- Tematy:
-
biowęgiel
biokarbonat
agrokarbonat
karbonat
piroliza
sekwestracja węgla w glebie
biomasa
odpady organiczne
ograniczenie emisji gazów cieplarnianych
kompostowanie
odzysk energii
biochar
biocarbonate
agrichar
charcoal
pyrolysis
carbon sequestration in soil
biomass
organic waste
mitigation of GHG emissions
composting
energy recovery - Opis:
-
Narastające problemy ochrony środowiska związane z postępującą degradacją gleb, nasilającymi się skutkami zmian klimatycznych, produkcją energii oraz zagospodarowaniem odpadów wymagają poszukiwania nowych, skuteczniejszych i tańszych rozwiązań. Jednym z proponowanych rozwiązań aktualnych problemów w obszarze ochrony środowiska jest biowęgiel, czyli karbonat otrzymany w procesie pirolizy biomasy roślinnej oraz odpadów organicznych. Biowęgiel i jego zastosowanie nie jest rozwiązaniem nowym - od wieków stosowany był w rolnictwie. Jednakże w ostatnich latach jego właściwości i potencjalne zastosowania „odkrywane” są na nowo i obecnie można stwierdzić, że tradycyjnie znany karbonat, w odpowiedzi na współczesne potrzeby i zastosowania w obszarze ochrony środowiska, zyskał nową „markę” i funkcjonuje jako biowęgiel. Substraty do produkcji biowęgla obejmują zróżnicowaną grupę materiałów, do której należą: rośliny energetyczne, odpady leśne, biomasa rolnicza, osady ściekowe, organiczna frakcja odpadów komunalnych czy pozostałości z przetwórstwa rolno-spożywczego. Wybór substratów uzależniony jest m.in. od właściwości fizykochemicznych (np. zawartości wody i substancji organicznej, rozmiaru cząstek), potencjalnego zastosowania (np. do produkcji energii, na cele rolnicze, do usuwania zanieczyszczeń), aspektów logistycznych oraz procesu pirolizy i jego parametrów. Biowęgiel dzięki takim właściwościom fizykochemicznym, jak wysoka zawartość węgla organicznego w formie stabilnej i substancji mineralnych, znacznie rozwiniętej porowatości i powierzchni właściwej, może być z powodzeniem wykorzystywany: w bioenergetyce jako paliwo odnawialne; do sekwestracji węgla w glebie; w procesie kompostowania jako materiał strukturalny czy dodatek ograniczający emisję amoniaku; w produkcji nawozów organicznych na bazie biowęgla; do poprawy właściwości gleb użytkowanych rolniczo; do usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych, ścieków komunalnych i przemysłowych, oraz gazów procesowych; w remediacji gleb zanieczyszczonych związkami organicznymi i nieorganicznymi, oraz do ograniczania zanieczyszczenia wód podziemnych i powierzchniowych poprzez retencję np. składników biogennych w glebie. Wykorzystanie biowęgla w ochronie środowiska niesie ze sobą wiele korzyści, m.in. takich, jak możliwość zastąpienia paliw kopalnych paliwem odnawialnym, poprawę właściwości gleb, np. zwiększenie ilości węgla w glebie czy pojemności wodnej gruntu, ograniczenie zużycia nawozów organicznych i nieorganicznych oraz środków ochrony roślin, a tym samym ryzyka zanieczyszczenia wód podziemnych i powierzchniowych. Pomimo wielu rozpoznanych korzyści, produkcja biowęgla oraz wprowadzanie go do środowiska naturalnego może również nieść ze sobą pewne zagrożenia. Mogą one dotyczyć m.in. intensywnego pozyskiwania biomasy z upraw, a tym samym prowadzić do degradacji gleb, wprowadzania toksycznych związków, np. WWA, dioksyn i furanów, do środowiska glebowego, co wpływa negatywnie na żywe organizmy i może prowadzić do zanieczyszczenia wód podziemnych. Co więcej, właściwości fizykochemiczne biowęgla otrzymanego z różnych substratów, jak również procesy i mechanizmy długookresowego wpływu na środowisko naturalne, nie zostały jeszcze w pełni poznane. Dalsze kierunki badań powinny więc obejmować m.in. opracowanie systemu klasyfikacji biowęgli otrzymanych z różnych substratów w oparciu o ich właściwości fizykochemiczne i kryteria zastosowań, analizę możliwości optymalizacji parametrów procesu pirolizy w celu uzyskania pożądanych właściwości biowęgla dla różnych zastosowań w ochronie środowiska, ocenę wpływu stosowania biowęgla na środowisko naturalne w dłuższej perspektywie czasowej, określenie występowania potencjalnych zagrożeń związanych z wprowadzeniembiowęgla do środowiska, analizę kosztów produkcji biowęgla oraz dostępności substratów przydatnych do jego produkcji oraz kosztów stosowania biowęgla, np. do produkcji energii, remediacji zanieczyszczonych gruntów, poprawy właściwości gleb czy też usuwania zanieczyszczeń ze ścieków komunalnych i przemysłowych.
In recent years the most pressing environmental issues include widespread degradation of soil, global climate change, production of energy and management of waste. Therefore, there is a need for new more efficient and affordable methods that would allow for addressing all of these issues. Biochar and its properties could be a response to current environmental challenges. Biochar is a solid carbon-rich product referred to as charcoal obtained from pyrolysis of various biomass feedstock. Biochar is not a new idea as it has been applied in agriculture for centuries. However, its properties and potential applications are being “rediscovered” now, and traditionally known charcoal was “rebranded” to biochar to address the needs and applications for environment protection. There is a diversified group of feedstock materials that can be used for production of biochar including energy crops, forestry residues, agricultural biomass, sewage sludge, biodegradable fraction of municipal waste and food processing residues. Selection of a feedstock material depends on physical and chemical properties (i.e. moisture content, organic matter content, particle size, etc.), potential applications (i.e. energy production, agriculture, removal of contaminants, etc.), biomass provision and logistics, and also pyrolysis technology and process parameters. Biochar due to its properties such as high content of stable organic carbon and minerals, high porosity and surface area can be applied for bioenergy production, sequestration of carbon in soil, composting and production of biochar-based composts and fertilizers, improvement of soil properties, removal of contaminants from liquid solutions, municipal and industrial wastewater. Also, treatment of post-processing gases, remediation of soil contaminated with organic and inorganic compounds, and reduction of contamination of groundwater and surface water through retention of nutrients in soil can be obtained using biochar. Applications of biochar have a number of benefits for protection of natural environment including substitution of fossil fuels, improvement of soils through increase in carbon content or water holding capacity, reduction of organic and inorganic fertilizers and pesticides, and thus mitigation of groundwater and surface water contamination. Despite the great potential of biochar and numerous benefits of its applications, production of biochar and its introduction to soil may also pose some threats. These threats may include intensive biomass production that could lead to competition with land or food production, degradation of soil, contamination of soil with toxic compounds, e.g. PAHs, dioxins and furans which have negative effects on biota and cause contamination of groundwater. It has to be pointed out that some of the physical and chemical properties of biochars produced from different feedstock materials as well as processes and mechanisms behind the biochar-soil interactions, and also long-term effects of biochar on natural environment are still not fully understood and explained. Therefore, future research should focus on development of a biochar classification system based on physical and chemical properties and selected applications, evaluation of pyrolysis parameters in order to engineer biochars with required properties for selected applications, assessment of biochar effects on natural environment in long-term perspective, environmental risk assessment of various types of biochars, cost analysis for biochar production, biomass provision and applications for environmental protection, e.g. production of energy, remediation of contaminated soil, improvement of agricultural soil, and removal of contaminants from municipal and industrial wastewater. - Źródło:
-
Inżynieria i Ochrona Środowiska; 2012, 15, 4; 387-403
1505-3695
2391-7253 - Pojawia się w:
- Inżynieria i Ochrona Środowiska
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł