Dlouhodobá uvolnitelnost fosforu z odpadních materiálů

Bc. Alena Třebická

Diplomová práce

Long-term release of phosphorus from waste materials

Anotace:

Spolu s rostoucí populací a produkcí potravin roste také poptávka po fosfátové hornině, která se významně spotřebovává. Využívání odpadních materiálů bohatých na fosfor tak může být účinným způsobem, jak tento strategický prvek recyklovat. V této práci jsme testovali dlouhodobou uvolnitelnost fosforu z odpadních materiálů a jejich potenciál nahradit fosforečná hnojiva. Zaměřili jsme se na čistírenské kaly, podrobené termickým procesům (sušení, torefakce, pyrolýza a spalování), popel po spalování dřeva, dřevní biochar a na fosforečná hnojiva k následnému porovnání. Po stanovení obsahu prvků v půdě rozkladem lučavky královské byl založen čtyřletý nádobový experiment s pšenicí jarní (Triticum aestivum), ke které byly aplikovány vybrané odpadní materiály v dávce 80 mg P na nádobu. Po sklizni a následných úpravách jsme vzorky biomasy analyzovali pomocí mikrovlnného rozkladu a analýzy ICP-OES. Statisticky vyhodnoceny a graficky znázorněny byly výnosy zrna, posklizňového zbytku a celkové nadzemní biomasy, dále odběry P biomasou a koncentraci P v biomase a v půdním roztoku. Následně byly získané výsledky odpadních materiálů porovnány s chováním fosforečných hnojiv a s odbornou literaturou. Ukázalo se, že některé odpadní materiály mohou nahradit fosforečná hnojiva, a tím snížit jejich spotřebu. Největší potenciál z šesti zkoumaných odpadních materiálů měl pyrolyzovaný čistírenský kal, sušený čistírenský kal a popel ze spalování čistírenského kalu. Z dlouhodobého hlediska mohou některé odpadní materiály v půdě zadržovat nezbytné živiny a zlepšovat půdní vlastnosti pro udržitelné pěstování plodin.

Abstract:

The growing population and food production, caused also growing demand for phosphate rock, which is significantly consumed. The use of phosphorus-rich waste materials can be an effective way to recycle this strategic element. In this work, we tested the long-term releasability of phosphorus from waste materials and their potential to replace phosphorus fertilizers. We focused on sewage sludge, subjected to many thermal processes (drying, torrefaction, pyrolysis and combustion), wood ash, wood biochar and phosphorus fertilizers for subsequent comparison. After determining the content of elements in the soil by decomposition lučavkou královskou, a four-year pot experiment with spring wheat (Triticum aestivum) was established and selected waste materials were applied at 80 mg P to each pot filled with 5 kg soil. After harvest and subsequent treatment, we analyzed biomass samples using microwave decomposition and ICP-OES analysis.The yields of grain, post-harvest residue and total above-ground biomass were statistically evaluated and graphically represented, as well as P uptake with biomass and P concentration in biomass and in soil solution. Subsequently, we compared the obtained results of waste materials with the results of phosphorous fertilizers and with the literature. It has been shown that some waste materials can replace phosphorus fertilizers and thus reduce their consumption. The greatest potential of the six examined waste materials had pyrolyzed sewage sludge, dried sewage sludge and ash from sewage sludge incineration. In the long-term point of view, some waste materials can retain the necessary nutrients in the soil and improve soil properties for sustainable crop production.

Klíčová slova

čistírenský kal, uvolnitelnost a regenerace fosforu, popel, biochar, fosfát

Keywords

phosphorus release and recovery, sewage sludge, ash, biochar, phosphate

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 7. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Technologie odpadů / Technologie zpracování a využití odpadů