A bioszén minősítés és alkalmazásának biztonsága - Akkreditált bioszén vizsgálatok a Wessling Hungary Kft-nél.

Átírás

1 A bioszén minősítés és alkalmazásának biztonsága - Akkreditált bioszén vizsgálatok a Wessling Hungary Kft-nél. Palotai Zoltán, Bordós Gábor WESSLING Hungary Kft. Dátum Kajászó, szeptember 25.

2 Csontszén De mi az a csontszén?

3 Csontszén Amit tudtunk: - A csont feldolgozása pirolízissel egy teljesen zárt rendszerben történik, károsanyag-kibocsátás nélkül; - Az eljárás során keletkezett összes mellékterméket feldolgozzák. - Az eljárás során keletkezett végterméket, a csontszenet folyamatosan ellenőrizni kell.

4 Csontszén Jelent ez a termék bármilyen veszélyt a környezetre?

5 Csontszén A REFERTIL-projekt laboratóriumi vizsgálati partnere legyen a WESSLING Hungary Kft!

6 A csontszén vizsgálata Hogyan változik a kiinduló anyag bizonyos gyártási körülmények között? Milyen tulajdonságú végtermék keletkezik belőle? Az milyen hatással van a talaj tulajdonságaira? Milyen környezetbiztonsági következtetések vonhatók le mindebből?

7 A csontszén vizsgálata A projekt keretében az elmúlt 4 évben 11 országból származó mintákat vizsgáltunk meg. hulladék; komposzt; c s o n t s z é n ; talaj; növényi részek; Összesen közel 500 minta!

8 Bioszenek összehasonlítása Csont alapú bioszén (ABC) magas foszfát tartalom (>30%) egyéb makroelemeket is tartalmaz pl. kalcium-karbonát (~10%) makroporózus szerkezet Növényi eredetű bioszén (PBC) jelentős széntartalom (>90%) alacsony foszfor és egyéb tápelem tartalom mikro- és mezoporózus szerkezet

9 Bioszenek összehasonlítása P2O5 (%) CaO (%) Total C (%) PBC-DK1 PBC-FR2 PBC-DE3 ABC-HU49

10 Bioszenek összehasonlítása Ha a talaj szükséglete 61,5 kg P 2 O 5 /ha Biochar Mennyiség (kg/ha) ABC-bc/7 211 ABC-bc/ Dk-bc/ Dk-bc/ Fr-bc/ It-bc/ UK-bc/

11 Bioszén környezeti biztonsága: szennyezők A minősített bioszén minták esetében a PAH-ok kulcsszereplők;

12 Bioszén környezeti biztonsága: szennyezők PAH-ok PCB-k (poliklórozott bifenilek), dioxinok nem jelentenek kockázatot, egyetlen bioszén mintából sem mutattuk ki ezeket a vegyületeket.

13 Bioszén környezeti biztonsága: szennyezők PAH-ok PCB-k A tiszta bioalapanyagból gyártott bioszénből a potenciálisan toxikus elemek (pl. kadmium, higany, arzén, ólom) az esetek többségében nem voltak kimutathatóak.

14 PAH tartalom PAH-ok elsődlegesen a termikus hőkezelési folyamatok során keletkeznek Mindenképpen vizsgálandó vegyületkör, elsődleges szennyező célcsoport a projekt során a PAH-okra vonatkozó határértéket <6 mg/kg-ban határoztuk meg * * Technical report for End-of-waste criteria on biodegradable waste subject to biological treatment

15 PAH tartalom Laboratóriumunkban számos bioszén mintát vizsgáltunk (dán, francia, olasz, ír, spanyol, magyar) változatos PAH tartalmat mutattunk ki

16 PAH tartalom 50 PAH16 (mg/kg) 40 REFERTIL recommended határérték limit

17 PAH tartalom PAH tartalom és gyártási körülmények PAH 16 (mg/kg) 0 LQTY MQTY HQTY

18 PAH tartalom A PAH-ok előfordulása elsősorban elavult, alacsony hatásfokú pirolízis technológiák következménye.

19 PAH tartalom PAH 16 (mg/kg) US EPA

20 PAH tartalom Miért PAH 16? jelenleg a PAH 16 széles körben használt és elfogadott; Jogi szabályozási trendek egyre több komponens vizsgálata irányába tolódnak; nem kihívás laboratóriumi gyakorlat számára akárhány PAH komponens detektálása; biochar minősítésére jó, de PAH19 vizsgálata szükséges a jövőben;

21 PAH tartalom 50 PAH16 (mg/kg) 40 REFERTIL recommended határérték limit

22 PAH tartalom PAH 19 (mg/kg) PAH16 (mg/kg) REFERTIL recommended határérték limit

23 PAH tartalom Méréseink szerint a kvalifikált és biztonságos bioszénminták esetében a PAH-ok szintje sok esetben az 1 mg/kg szintet sem haladta meg! 10 PAH19 (mg/kg) PBC-DK1 PBC-FR2 PBC-DE3 ABC-HU49

24 PAH tartalom PAH16 vs. PAH19 PAH16-ba tartozó, biocharra jellemző vegyületek főleg naftalinok és fenantrén néhány állati csont alapú bioszén (ABC) mintában antracén is kimutatható PAH19 koncentráció a PAH16 koncentráció kétszerese is lehet 1- és 2-metilnaftalén (csak PAH19 csoportban mért) jellemző az összes mintára

25 PAH tartalom Különböző európai és nemzethözi minőségi követelmények REFERTIL EBC IBI BQM PAH csoport PAH16 PAHs (US EPA 16) PAHs (US EPA 16) PAHs (US EPA 16) Kötelezőség KÖTELEZŐ KÖTELEZŐ KÖTELEZŐ KÖTELEZŐ Határérték (mg/kg) <6 Alap kategória: <12 Prémium kategória: <4 Maximálisan megengedett tartomány 6-20 < 20

26 Módszerfejlesztés: TEOC Biochar analitikai tapasztalatok: sok vegyület detektálható a célkomponenseken túl ezen egyes vegyületek azonosítása nem mindig lehetséges, de nem is feltétlen szükséges viszont típusuk és mennyiségük jól jellemzi a pirolízis hatásfokát integrált paraméter ajánlása, mint minőségjellemző 800 TEOC (mg/kg) TOTAL EXTRACTABLE ORGANIC COMPOUNDS 0 LQTY MQTY HQTY

27 A minősített bioszén környezeti biztonsága Toxikus nehézfémek (PTEs) Biochar nehézfémtartalma alapanyagtól függ ABC és PBC mintákban a koncentráció jóval a határérték alatt maradt

28 Toxikus nehézfémek Elem REFERTIL ajánlás 36/2006. (V.18.) FVM rendelet PBC- DK1 PBC- FR2 PBC- DE3 ABC-HU49 As <1 <1 1 <1 Cd 1,5 2 <0,3 <0,3 0,4 <0,3 Cr <1 Cu Pb <1 Hg 1 1 <0,02 0,04 <1 <0,03 Ni <1 Zn Co - 50 <1 1 3 <1 Se - 5 <0,3 <0,3 0,5 <0,3

29 Toxikus nehézfémek Fémek dúsulása SYNGAS ALAP- ANYAG BIOCHAR PYROLYSIS- OIL

30 Toxikus nehézfémek Dúsulás elsősorban növényi biocharra jellemző a magasabb kiindulási szervesanyag-tartalom miatt 3-5-szörös dúsulás Koncentráció a hulladékban (mg/kg) Koncentráció biocharban (mg/kg) Cseresznyemag Cr(VI) 1 8 Al Szilvamag Al Gabona eredetű hulladék Ba 3 11 Zn 25 90

31 Toxikus nehézfémek Alapanyagul szolgáló hulladékáramok, melyek magas vagy változó toxikus nehézfém tartalommal rendelkeznek nagy kockázat A koncentrációt rendszeresen ellenőrizni kell!

32 A minősített bioszén környezeti biztonsága Sok vizsgált minta rengeteg analitikai adat információhiány a talajban való viselkedésről

33 A minősített bioszén környezeti biztonsága Kioldódási vizsgálatok talajból Hogyan módosulnak a kioldódási paraméterek talajban? Milyen mértékben mobilizálódnak a tápelemek és a potenciáisan toxikus elemek?

34 Eluálóközegek Deszt.víz: - ph: 7 - esővíz modell Olsen oldat: - ph: 8,5 (NaHCO 3 ) - növények által felvehető elemek (Svédország) Ammónium laktát: - ph: 3,7 - növények által felvehető elemek (UK, USA)

35 Mintatalajok Dán talaj: - ph: 5,5 - TOC: 1,64 % - CEC: 8,80 meq/100g Német talaj: - ph: 7,6 - TOC: 1,04 % - CEC: 10,4 meq/100g Magyar talaj: - ph: 7,9 - TOC: 1,69 % - CEC: 28,2 meq/100g Olasz talaj: - ph: 8,2 - TOC: 0,39 % - CEC: 10,6 meq/100g

36 Vizsgálati terv Danish/German/Italian/Hungarian soils Tests Dose kg/ha Dose kg/m 3 (25cm) Blank ABC ,12 ABC ,24 PBC ,0 PBC ,0 Comp ,0 Comp ,0 ABC + Comp ,12 + 2,0 PBC + Comp ,0 + 2,0 Superphosphate 300 0,12 Olsen (ph: 8.5) Dest.water (ph:7) Amm.Lact. (ph: 3.7) Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. Nutrients Tox.el. ph ph PAHs ph

37 Egyéb paraméterek k-faktor tömörítés, talajszerkezet Elúciós arány: 1:2,5 Kromatográfiás hatás

38 Homogenizáló

39 Homogenizáló

40 Eluáló oszlopok

41 Kioldódó PAH-ok 0,0014 c Dissolved PAHs from Italian soil 0,0012 (mg/kg) 0,001 0,0008 0,0006 c Dissolved PAHs from Hungarian soil (mg/kg) 0,0004 0, c Dissolved PAHs from German soil (mg/kg) c Dissolved PAHs from Danish soil (mg/kg)

42 Kioldódó foszfor c kioldódott P a dán talajból (mg/kg)

43 Kioldódó réz 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 c Dissolved Copper from German soil (mg/kg) c Dissolved Copper from Danish soil (mg/kg)

44 Nemzeti Akkreeditáló Testület Akkreditált biochar vizsgálat Kölcsönös elismerés nemzetközileg EC 765/2008: EU tagállamokban el kell fogadni a NAT által akkreditált szervezet mérési eredményeit Multilateral Agreement of the European Cooperation for Accreditation (EA MLA) in the areas of analysis, calibration, control, product certification, management system certification and person certification. Mutual Recognition Arrangement of the International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC MRA) in the areas of analysis and calibration.

45 Akkreditált biochar vizsgálat A WESSLING Hungary Kft. környezetvédelmi üzletága ben új akkreditációval gazdagodott: a Nemzeti Akkreditációs Bizottság döntése alapján immár a termésnövelő anyagokra (biochar, komposzt) is megszereztük az akkreditált státuszt!! Az új akkreditáció rendkívül fontos mérföldkőnek számít a bio-műtrágyák európai elterjedése, az EU-szabályozás kialakítása szempontjából.

46 Akkreditált biochar vizsgálat Jogi és technikai folyamat Jártasságot kíván a vizsgálatokban Nincsenek kifejezetten biochar vizsgálatra vonatkozó szabványok Új feladat az akkreditáló testületnek is Hosszadalmas folyamat

47 Akkreditált biochar vizsgálat Minőségbiztosítás jó munkahelyi kondíciók validált módszerek (ISO, EN, EPA) ellenőrzött és karbantartott eszközök minősített mérési etalonok (súlyok) minősített és kalibrált eszközök vegyszerek tanúsított beszállítóktól tanúsított referencia anyagok(crms) minták rendszeres újramérése belső auditok

48 General parameters Physical properties Standardizálási paraméterek PARAMETER Particle size distribution <0.1 mm (%) mm (%) mm (%) mm (%) mm (%) mm (%) mm (%) >6.3 mm (%) Bulk density TYPE OF MEASUREMENT STANDARDS (SAMPLE PREPARATION AND ANALYSIS) shifting EN 15428:2007 weight measurement EN 1236:1998 Dry matter content (%) Ash content (%) weight measurement weight measurement EN 13040:2008 EN 13039:2012 ph potentiometry EN 13037:2012 TC (%) TOC (%) combustion combustion ISO 10694:1995 EN 13039:2012 ISO 10694:1995 EN 13039:2012 CEC (meqv/100g) ICP-OES ISO 11260:1994

49 Nutrient elements - macronutrients Standardizálási paraméterek PARAMETER TYPE OF MEASUREMENT STANDARDS (SAMPLE PREPARATION AND ANALYSIS) TN (%) combustion EN :2001 Ammonium-N P - Total (mg/kg) P 2 O 5 - Total (%) P - Water soluble (mg/kg) P 2 O 5 - Water soluble (%) spectrophotometry ICP-OES ICP-OES EN 13651:2002 Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth.6010C:2007 Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth 6010C:2007 P - Citric acid soluble (mg/kg) P 2 O 5 - Citric acid soluble (%) ICP-OES Sample prep.: EN 15920:2012 Analysis: EPA Meth6010C:2007 P amm citrate soluble (mg/kg) P 2 O 5 - amm citrate soluble (%) K - Total (mg/kg) K 2 O- Total (%) K - Water soluble (mg/kg) K 2 O - Water soluble (%) ICP-OES ICP-OES ICP-OES Sample prep.: EN15957:2012 Analysis: EPA Meth6010C:2007 Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth6010C:2007 Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth6010C:2007

50 Nutrient elements - macronutrients Standardizálási paraméterek PARAMETER TYPE OF MEASUREMENT STANDARDS (SAMPLE PREPARATION AND ANALYSIS) Ca - Total (mg/kg) CaO - Total (%) ICP-MS Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007 Ca water soluble (mg/kg) CaO water soluble (%) ICP-MS Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007 Mg Total (mg/kg) MgO - Total (%) ICP-MS Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007 Mg water soluble (mg/kg) MgO- water soluble ICP MS Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007 S -Total (mg/kg) SO 3 Total (%) ICP-OES Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth6010C:2007 S water soluble SO 3 water soluble ICP-OES Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth6010C:2007 Na Total (mg/kg) Na 2 O Total (%) ICP-MS Sample prep.: EN 13650:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007 Na water soluble (mg/kg) Na 2 O water soluble ICP-MS Sample prep.: EN 13652:2002 Analysis: EPA Meth6020A:2007

51 Organic contaminants Potentially Toxic elements (PTEs); Micronutrients Standardizálási paraméterek PARAMETER TYPE OF MEASUREMENT STANDARDS (SAMPLE PREPARATION AND ANALYSIS) Se, Pb, Cr (total), Co, Cd, Hg, As, Si, Tl, V, Ag, Al, Ba, Be, Li, Sb, Sn, Sr, Fe, Cu, Zn, Ni, Mo, Mn, B; (mg/kg) ICP-MS ICP-OES Sample preparation: EN 13650:2002 Analysis: EPA Method 6020A:2007/ EPA Method 6010C:2007 Cr(VI) spectrophotometry CEN/TS EN 16318:2012 PAH 16 (mg/kg) GC-MS CEN/TS 16181:2013 PCB7 (mg/kg) GC-MS EN 16167:2013 VOC (mg/kg) HSGC-MS WBSE-26:2009 EPA Method 8260C:2006

52 Összefoglalva Bioszén: biztonságos és hatékony termésnövelő, talajjavító csontszén típusú bioszén: koncentrált, organikus foszfor tápanyag kertészeti biogazdálkodási alkalmazásokra a magas széntartalmú növényi alapú bioszén pedig talajjavítás céljára alkalmazható. Jelentős tápanyag- és vízvisszatartó képesség

53 Összefoglalva Bioszén: biztonságos és hatékony termésnövelő, talajjavító A környezeti kockázatok tekintetében az akkreditált laboratóriumban minősített és a szabványnak megfelelő bioszén termékek a mezőgazdaságban és a környezetvédelemben hatékonyan és biztonságosan alkalmazhatóak. Minderre a WESSLING Hungary Kft. szakértelme és akkreditált státusza a garancia!!!!

54 Köszönöm a figyelmet! The REFERTIL project is co-funded by the European Union, Seventh Framework Programme under Grant Agreement number