Schopnosti pyrolyzované biomasy vázat a uvolňovat prvky a vodu

Bc. Ondřej Vokál

Diplomová práce

The Ability of Torefied Biomass to Bound and Release Elements and Water

Anotace:

Biouhel je zuhelnatělá biomasa bohatá na uhlík, která je vedlejším produktem pyrolýzy a je vhodná pro aplikaci do půdy. Jako půdní aditivum hromadí v půdě uhlík, zlepšuje fyzikálně-chemické vlastnosti půdy, a má pozitivní vliv na sorpci vody v půdě. Využití biouhlu nabízí nový způsob řešení nakládání s biologicky rozložitelnými odpady a jejich úplnou recyklaci.Hlavním cílem práce bylo zjistit vliv přídavku biouhlu na vodní retenci půdy a zadržování vybraných prvků, zejména arsenu, kadmia, fosforu, olova, síry a zinku. V této práci byly testovány biouhly ze sena, slámy a čistírenského kalu vyrobené pyrolýzou při teplotách 220-620 °C a jejich surová forma v 5% a 10% dávkách z hlediska jejich vlivu na dvě půdy, Fluvizem - Litávka a Černozem - Suchdol. V první části práce jsou v literární rešerši shrnuty informace týkající se různých metod zpracování biomasy, dále je charakterizován biouhel, půda a její vlastnosti. V experimentální části diplomové práce je vysvětleno metodické provedení a výsledky modelových experimentu s půdními sloupci obohacenými testovanými materiály.Výsledky ukázaly, že retenci vody na půdě Litávka lze zlepšit především aplikací surového kalu. Přídavek biouhlu z čistírenského kalu, sena a slámy nepřinesl významný pozitivní efekt, v některých případech naopak došlo ke zhoršení retence vody. Vyšší hodnoty arsenu, kadmia, olova a zinku ve výluhu u půdy Litávka potvrdily její kontaminaci toxickými prvky. Na půdě Suchdol neměl žádný z testovaných materiálů statisticky významný vliv na zlepšení retence vody. Nejlepších výsledků retence vody dosáhl biouhel z čistírenského kalu připravený při teplotě pyrolýzy 220 °C. Tento vzorek přinesl u obou testovaných půd největší zlepšení retence vody ze všech aplikovaných biouhlů z kalu. Aplikace zmíněných půdních přídavků do půdy Suchdol měla pozitivní vliv na koncentraci rizikových prvků ve výluhu, u většiny variant došlo ke snížení koncentrace většiny sledovaných prvků.

Abstract:

Biochar is carbonized biomass rich on carbon content produced as byproduct from pyrolysis and it is used for application to soil. Biochar as soil amendment improves the physical and chemical properties of the soil. Biochar is known for its positive effect on the water retention in soil. Biochar also offers a new way of dealing with biodegradable waste to close the cycle and to fullfil zero waste product goal.The main goal of the thesis was to determinate the effect of the addition of biochar to bound and release elements (especially arsenic, cadmium, phosphorus, lead, sulfur and zinc) and water in soil. Biochars from hay, straw and sewage sludge produced by pyrolysis at temperatures of 220-620 °C in 5% and 10% doses were tested in terms of their effect on Fluvisol - Litávka and Chernozem - Suchdol. The first part of the thesis summarizes informations about various methods of biomass processing, describes the material of biochar and soil and its properties in literature research. The experimental part explains the methodological design and results of the experiment with soil collumns enriched with tested materials.The results showed that water retention of Litávka soil can be mainly improved by the application of raw sewage sludge. The addition of biochar from sewage sludge, hay and straw did not bring any significant positive efect. On the contrary in some cases was water retention deteriorated. Higher values of arsenic, cadmium, lead and zinc leachate in Litávka soil confirms its contamination with toxic elements. None of the tested materials had a significant effect on improving water retention of Suchdol soil. The best water retention results were obtained from sewage sludge biochar prepared at a pyrolysis temperature of 220 °C. This sample brought the greatest improvement of all applied sewage sludge biochars in both tested soils. The application of the mentioned soil additives to the Suchdol soil has positive effect on concentration of the observed risk elements in leachate. The concentration of observed risk elements in leachate was reduced in most of the tested variants.

Klíčová slova

půda, biomasa, biouhel, pyrolýza, retence vody, sorpce

Keywords

soil, biomass, biochar, pyrolysis, water retention, sorption

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