PFBC pernye felhasználása talajjavításra. 2014/15. tanév I. félév

Átírás

1 PFBC pernye felhasználása talajjavításra 2014/15. tanév I. félév

2 PFBC jelentése pressurized fluidized bed combustion, nyomás alatti fluidágyas tüzelés környezetbarát energiatermelés alacsony hőmérséklet kevesebb nitrogén-oxid CO₂ magas parciális nyomása kevesebb CO₂ elterjedt: USA, Európa egy része Magyarországon nem

3 Forrás:

4 Probléma? HULLADÉKKEZELÉS Forrás:

5 PFBC pernye alkalmazása talajjavításra savanyú és magas savképző potenciállal rendelkező talajok ph-jának és így elektromos vezetőképességének javítása Al és Fe immobilizálása szikes talajok szerkezetének és vízháztartásának javítása tápanyagforrás Kép:

6 PFBC pernye tulajdonságai kiindulás: kőszén számunkra hasznos: nagy mennyiségű CaSO₄ (anhidrit) nagy mennyiségű CaCO₃ (mészkő, kalcit), CaMg(CO₃)₂ (dolomit) nincs CaO (égetett mész) - atmoszférikus fluidágyas tüzelés esetén keletkezik CaCO₃ (sz) CaO (sz) + CO₂ (g) táp-, mikroelemek: P, K, Zn, Mn, Fe, Cu

7 PFBC pernye hátrányai nehézfémeket is tartalmaz, de határérték alatt Forrás: Alan E. Bland, Terry H. Brown and John M. Wheeldon: Pressurized fluidized bed combustion ash, Fuel Vol. 76, No.8, pp , 1997

8 PFBC pernye hátrányai magas ph: 10,3-10,4 magas elektromos vezetőképesség: 7,9 ms/cm DE a pernye a talajba boronálva hígul, illetve reagál a talaj anyagaival, így ezek a problémák enyhülnek

9 Savanyú talajok problémája laboratóriumi vizsgálatok (humidity cells) bányászati tevékenység során szennyezett talajok problémája: savas ph: 3 körüli érték savképző potenciál: FeS₂ (pirit) + O₂ + H₂O Fe₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ magas elektromos vezetőképesség (EC)

10 Humidity cells időjárási viszonyok (elsősorban eső) hatását szimulálja 8 db 7 napos ciklus ph és EC mérése 3 csoport: mésztrágya(csak CaCO₃) PFBC nincs kezelés Forrás: %20Leaflets/SGS-MIN-WA361-Humidity-Cell-Testing-EN-11.pdf

11 3-3 különböző mennyiség alkalmazása mésztrágya (g/kg talaj) pernye (g/kg talaj) a módszer, amivel meghatározták, hogy mekkora mennyiséget kell hozzáadni 1. 30,4 89,1 ph mérés, teljes kéntartalom mérése 2. 26,2 77,4 ph mérés, pirites kéntartalom mérése 3. 17,6 51,6 ph mérés, pirites kéntartalom mérése savképző potenciál oka: szulfidok (S², pirit) oxidációja során kénsav képződik teljes kéntartalom mérése magasabb érték pirites kéntartalom mérése alacsonyabb Forrás: playimage.php?album=920&pid=1871

12 PH változása karbonát tartalom semlegesíti a savas ph-t Mésztrágya végső érték: 7,8 Pernye végső érték: 7 körül konklúzió: - a PFBC pernye csak 6-7 körüli értékre állítja be a talaj ph-ját - a PFBC pernye esetén az 1.héten átmenetileg csökken a ph

13 Elektromos vezetőképesség (EC) magas elektromos vezetőképesség (sótartalom, oxidációs termékek, talajszemcsék mérete) ms/cm ha túl kicsi: kevés a növény számára elérhető formában levő tápanyag ha túl nagy: vízfelvétel nem megy végbe (ozmózis), mikroorganizmusok aktivitása csökken Forrás: Megtekintés dátuma:

14 Elektromos vezetőképesség (EC) Forrás: Megtekintés dátuma:

15 EC változása Mésztrágya végső érték: 3 ms/cm Pernye végső érték: 3,5 ms/cm konklúzió: - a PFBC pernye magasabb EC értéket tudott csak elérni

16 Savanyú talajok problémája üvegházas demonstráció réti ecsetpázsit (Alopecuras pratensis) mérték, vizsgálták: csírázás gyökérnövekedés száraztömeg 4 csoport: mésztrágya(csak CaCO₃) PFBC (Karhula és Tidd) nincs kezelés (kétféle mennyiségben)

17 Üvegház: száraztömeg Konklúzió: A pernye nagyobb mennyiségben ~25%-kal, kisebb mennyiségben ~30%-kal nagyobb száraztömeget eredményezett. Ok: A pernye tápelemeket is tartalmaz. mésztrágya (g/kg talaj) pernye (g/kg talaj) a módszer, amivel meghatározták, hogy mekkora mennyiséget kell hozzáadni 1. 30,4 89,1 ph mérés, teljes kéntartalom mérése 2. 26,4 48,5 ph mérés, pirites kéntartalom mérése

18 Szikes talaj javítása magas Na+ ion tartalom miatt a talajszemcsék diszpergálódnak tömörödnek rossz vízáteresztő képesség hidraulikus vezetést mérik (cm/s) CaSO₄ hatása: ioncsere: Ca²+ ionok kiszorítják a Na+ ionoka kohéziós erő nő adagolás: négyféle tömegszázalék (0, 10, 25, 50

19 Flexibilis falú permeabiméter Forrás: eotechnical%20photos/flexible_ Wall_Permeameter.jpg

20 Flexibilis falú permeabiméter

21 Szikes talajok: eredmény Konklúzió: A pernye növeli a talaj vízáteresztő képességét.

22 Újdonság az Egyesült Államok energiatermelésének a felét széntüzelésű erőművek biztosítják hulladékkezelés szükséges talajjavítás szempontjából nem hordoz magában újdonságot

23 SWOT- erősségek - ipari hulladék újrahasznosítása - vegyi anyagok használata nem szükséges - nincs veszélyes melléktermék (környezeti kockázat kicsi) - viszonylag rövid idő (2-3 hét) alatt nagymértékű javulás - az érintett földterület a kezelés ideje alatt is használható - egyszerű kivitelezés - nem szükséges nagy beruházás (mezőgazdasági gépet lehet bérelni, a fizikai-kémiai méréseket analitikai laboroknak ki lehet adni)

24 SWOT - gyengeségek viszonylag kevés országban terjedt el a PFBC (Magyarországon nem) DOE (Department of Energy) panasza: más, erre a célra már korábban is használt anyagok nagyobb előnnyel indulnak a pernye veszélyes hulladék engedélyek a pernye összetétele nem állandó analitikai vizsgálatok szükségesek növeli a költségeket utómonitoring szükséges növeli a költségeket CaSO₄ és MgSO₄ bemosódhat mélyebb rétegekbe ph értéke nő mésztrágyához képest lassabb és kevésbé hatékony

25 SWOT - lehetőségek PFBC technológia terjed az ipari hulladék egyre nagyobb probléma egyre nagyobb figyelem fordítódik a hulladék alternatív felhasználására adalékanyagként összetettebb remediációs technológiák keretein belül is alkalmazható

26 SWOT - veszélyek pernye ph-ja és az elektromos vezetése viszonylag magas értéket mutat (ph 10,3-10,4; illetve 7,9 ms/cm) DE használata közben hígul és reakcióba lép a pernye hozzáadása után az első héten a ph átmenetileg csökken nehézfémeket tartalmaz kimutatható mennyiségben DE határérték alatt

27 Költségek pernye hulladék ha kell is érte fizetni, keveset szállítási költségek mezőgazdasági gépek és munkások bérlése a pernye bedolgozása a talajba analitikai mérések szakembert igényel ph, EC, hidraulikus vezetőképesség (monitoring, utómonitoring) eredmények kiértékelése szakember közepesen drága technológia

28 Felhasznált szakirodalom Alan E. Bland, Terry H. Brown and John M. Wheeldon: Pressurized fluidized bed combustion ash, Fuel Vol. 76, No.8, pp , Stehouwer, R.C., Sutton, P., in Proceedings, Abandoned Mine Lands Conference, Chicago, IL Stehouwer, R.C., Sutton, P. and Dick, W. A., in Proceedings, Eleventh International Symposium on Use and Management of Coal Combustion By-Products (CCBs), Orlando, FL. American Coal Ash Association, 1995, pp und1/tidd/netl1159-r1.pdf (Tidd PFBC Demonstration Project, A DOE Assessment, 2001, megtekintés dátuma: ) Nov-2007.pdf (Combustion Byproducts Recycling Consortium összefoglalója, megtekintés dátuma: ) (megtekintés dátuma: ) A rudabányai meddőhányók geokémiai vizsgálatai különös tekintettel a neutrális ph-n lejátszódó szulfid oxidációra, Praviczki Tamás, Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Földtan-Teleptani Intézeti Tanszék, megtekintés dátuma: megtekintés dátuma: Acid Sulfate Soils Laboratory Methods, New South Wales Acid Sulfate Soils Management Advisory Committee August Megtekintés dátuma: