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Verwendung von Pflanzen und Gülle zur Gewinnung von Mineralien aus kontaminierten Böden

Viele Böden weisen naturgemäß hohe Schwermetallkonzentrationen auf. Industrie-, Metallurgie- und Bergbautätigkeiten können jedoch die Schwermetallkonzentration im Boden erhöhen.

Schwermetalle sind nicht biologisch abbaubar und können lange Zeit im Boden verbleiben. Sie sind giftig für Bodenorganismen, Pflanzen und Menschen. Aus diesem Grund ist der Einsatz umweltfreundlicher Techniken zur Gewinnung von Schwermetallen aus kontaminierten Gebieten ein sehr wichtiger Schritt bei der umfassenden Sanierung degradierter Gebiete.

Die Kombination von Phytoremediation mit der Verwendung von Biokohle oder Biokohle ist eine Technik, die verwendet wird, um Schwermetalle aus dem Boden zu extrahieren. Es hat sich in den letzten Jahren aufgrund seiner geringen Kosten im Vergleich zu anderen physikalisch-chemischen Methoden zur Behandlung kontaminierter Böden stark entwickelt.

Bei der Phytoremediation werden Pflanzen verwendet, um Schwermetalle aus dem Boden zu extrahieren. Es wurden mehr als 450 extraktive Pflanzenarten wie Raps, Senf, Mais, Weizen oder Gras identifiziert.

Was ist der Biokohle?

Das Biokohle oder Biokohle wird durch eine thermische Behandlung von Biomasse erhalten, die als Pyrolyse bekannt ist. Dies geschieht bei Temperaturen zwischen 300 und 600 ° C und in Abwesenheit von Sauerstoff.

Die Verwendung von Biokohle im Boden ist eine der Technologien, die kürzlich auf der COP25 in Madrid vorgeschlagen wurden, um die Bindung von Kohlenstoff im Boden und anderen Treibhausgasen zu fördern. Darüber hinaus hat es andere Umweltvorteile.

Biokohle oder Holzkohle wird als Bodenverbesserung verwendet.
Oregon Department of Forestry / Flickr, CC BY

Dieses Material hat unter anderem folgende Anwendungen:

  • Als organische Ergänzung im Boden.

  • Als wachsendes Substrat. Dies reduziert die Verwendung von Torf und trägt somit zur Erhaltung von Mooren bei, einer echten Kohlenstoffsenke.

  • Bei der Dekontamination von Böden.

Viehabfälle, Quelle von Biokohle

Die Viehzucht produziert in Spanien fast 121 Millionen Tonnen Gülle. Aufgrund seines Gehalts an organischen Stoffen und Nährstoffen wird es hauptsächlich als organische Ergänzung nach der Kompostierung oder bei der Herstellung von Düngemitteln wiederverwendet.

Ein Großteil der Gülle landet jedoch auf Mülldeponien oder wird verbrannt. Auf diese Weise geht eine Rohstoffquelle wie Phosphor, ein strategisches Element für die Europäische Union, verloren.

Wir haben das Potenzial Spaniens zur Herstellung geschätzt Biokohle aus Abfall mehr als 15 Millionen Tonnen pro Jahr. Aus diesem Grund könnte seine Herstellung eine weitere Möglichkeit sein, tierische Abfälle mit mehreren Umweltanwendungen aufzuwerten.

Behandlung kontaminierter Böden in Riotinto

Die Riotinto-Minen befinden sich im sogenannten Pyritgürtel der Iberischen Halbinsel. Es ist eines der größten Sulfidvorkommen der Welt mit Eisen, Zink, Kupfer, Blei, Silber, Zinn und Gold.

Derzeit wird die Lagerstätte genutzt, um Kupfer zu gewinnen. Bei der Gewinnung entsteht Bergbauschlamm, der sich in schwermetallreichen Teichen ansammelt.

Wir haben im Labor überprüft, dass die Verwendung von Biokohle Kaninchenmist zusammen mit Raps als Extraktionspflanze ist eine wirksame Technologie zur Extraktion von Metallen aus Proben aus den Riotinto-Bergbauteichen.

Schema des Schwermetallrückgewinnungsprozesses unter Verwendung von Biokohle und Raps.
Autor zur Verfügung gestellt

Die Hinzufügung von Biokohle Es kann die Extraktion von toxischen Metallen wie Arsen (mehr als 1000%), Chrom und Nickel (mehr als 200%) und Zink (mehr als 150%) erhöhen. Darüber hinaus kann die Gewinnung anderer Metalle wie Selen, die für die Europäische Union von strategischer Bedeutung sind, um mehr als 1000% gesteigert werden.

Die Hinzufügung von Biokohle In Böden begünstigt es die Steigerung der Biomasseproduktion der für die Dekontamination zuständigen Pflanzenarten aufgrund der Verbesserung der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens und seines Nährstoffgehalts. Es ist erwiesen, dass Biokohle die Biomasseproduktion um mehr als 10% steigern kann.

Die Technik könnte auf große Bodenflächen angewendet werden.

Ein Schritt weiter: Phytomining

Pflanzenabbau ist eine vielversprechende Technologie, bei der Pflanzen verwendet werden, um Metalle aus dem Boden zu gewinnen, die nicht reichlich vorhanden sind und die aufgrund ihrer strategischen Bedeutung für die technologische Entwicklung teuer sein können. Kenntnisse in Bergbau, Agronomie und Metallurgie sind erforderlich, um bis zu 99% des in Pflanzen angesammelten Metalls aus Pflanzen zu gewinnen.

Wenn ihre Entwicklung abgeschlossen ist, werden die Pflanzen geschnitten, getrocknet und verbrannt. Später, nach einer physikalisch-chemischen Behandlung, ist es möglich, das gelagerte Metall wiederzugewinnen.

Die mehr als 450 akkumulierenden Schwermetallarten können Metalle wie Cadmium, Nickel, Selen, Blei, Zink, Kobalt, Kupfer, Arsen, Lanthan oder Mangan aus dem Boden extrahieren.

Der Preis pro Tonne einiger dieser Metalle wie Nickel (114.416 USD, 97.344,56 Euro) oder Selen (28.000 USD, 23.822,26 Euro) kann die Anwendung von Phytomining in Böden rechtfertigen mehrfach kontaminiert durch Schwermetalle wie Bergbauteiche.

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