Utilización de material pirogénico derivado de lodos de aguas residuales como una prometedora enmienda del suelo
Autores: Friták, Vladimír; Pipíka, Martin; Koperová, Dominika; Jagerhofer, Reinhard; Soja, Gerhard; Bell, Stephen M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Utilización de material pirogénico derivado de lodos de aguas residuales como una prometedora enmienda del suelo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Tecnologías de tratamiento avanzadas
Pirólisis
Lodos de aguas residuales
C y P orgánicos
Materiales de desecho biológico
Materiales pirogénicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El uso de tecnologías de tratamiento avanzadas como la pirólisis y carbonización de materiales de desecho biológico tiene el potencial de desarrollar soluciones acopladas para los problemas de C y P orgánicos en el futuro del procesamiento de alimentos. Los materiales pirogénicos derivados de lodos de aguas residuales que se aplican al sistema del suelo contienen niveles notables de P (1-20%). Sin embargo, solo una pequeña parte del fósforo total está disponible para las plantas. Por lo tanto, nuestro estudio evaluó el pretratamiento de lodos de aguas residuales con NaCO y la posterior pirólisis a 400 grados Celsius y 500 grados Celsius para la producción de MPCM400 y MPCM500 como posibles alternativas a los fertilizantes de P inorgánico. Los materiales pirogénicos carbonáceos derivados de lodos de aguas residuales no tratados previamente (PCM400 y PCM500) se produjeron como controles. Los materiales derivados obtenidos por pirólisis lenta con un tiempo de residencia de 120 minutos y temperaturas de pirólisis de 400 grados Celsius y 500 grados Celsius, fueron analizados mediante la determinación de la conductividad eléctrica (EC), pH, análisis elemental de C, H, N total, microscopía electrónica de barrido (SEM) y concentraciones totales de P, Cd, Fe, Pb y Zn. PCM400, PCM500, MPCM400 y MPCM500 fueron caracterizados por el análisis de 16 PAHs de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA de EE. UU.) mediante un procedimiento de extracción de tolueno. Además, PCM400, PCM500, MPCM400 y MPCM500 fueron probados mediante una prueba de germinación con semillas de berro ( L.) y una prueba de plántulas de centeno a corto plazo. Las concentraciones totales de C aumentaron en el orden: MPCM500 < MPCM400 < PCM500 < PCM500. La concentración de 16 PAHs de la EPA de EE. UU. fue casi cinco veces mayor en PCM500 (21.87 mg/kg) en comparación con PCM400 (4.38 mg/kg) y tres veces mayor en MPCM500 (23.12 mg/kg) en comparación con MPCM400 (7.55 mg/kg) con un papel dominante de estructuras aromáticas de dos y tres anillos. Las concentraciones totales de P en la biomasa de centeno aumentaron en el orden para los controles: (2.43 +/- 0.95 mg/g) < PCM400 (3.57 +/- 0.27 mg/g) < PCM500 (4.04 +/- 0.24 mg/g) < MPCM400 (5.23 +/- 0.09 mg/g) < MPCM500 (5.57 +/- 0.70 mg/g) < IF (7.53 +/- 2.65 mg/g). Los resultados obtenidos mostraron que los materiales de pirólisis producidos a partir de lodos de aguas residuales representan una alternativa potencial a los fertilizantes de P inorgánicos convencionales y a los proveedores de C orgánico.
Descripción
El uso de tecnologías de tratamiento avanzadas como la pirólisis y carbonización de materiales de desecho biológico tiene el potencial de desarrollar soluciones acopladas para los problemas de C y P orgánicos en el futuro del procesamiento de alimentos. Los materiales pirogénicos derivados de lodos de aguas residuales que se aplican al sistema del suelo contienen niveles notables de P (1-20%). Sin embargo, solo una pequeña parte del fósforo total está disponible para las plantas. Por lo tanto, nuestro estudio evaluó el pretratamiento de lodos de aguas residuales con NaCO y la posterior pirólisis a 400 grados Celsius y 500 grados Celsius para la producción de MPCM400 y MPCM500 como posibles alternativas a los fertilizantes de P inorgánico. Los materiales pirogénicos carbonáceos derivados de lodos de aguas residuales no tratados previamente (PCM400 y PCM500) se produjeron como controles. Los materiales derivados obtenidos por pirólisis lenta con un tiempo de residencia de 120 minutos y temperaturas de pirólisis de 400 grados Celsius y 500 grados Celsius, fueron analizados mediante la determinación de la conductividad eléctrica (EC), pH, análisis elemental de C, H, N total, microscopía electrónica de barrido (SEM) y concentraciones totales de P, Cd, Fe, Pb y Zn. PCM400, PCM500, MPCM400 y MPCM500 fueron caracterizados por el análisis de 16 PAHs de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA de EE. UU.) mediante un procedimiento de extracción de tolueno. Además, PCM400, PCM500, MPCM400 y MPCM500 fueron probados mediante una prueba de germinación con semillas de berro ( L.) y una prueba de plántulas de centeno a corto plazo. Las concentraciones totales de C aumentaron en el orden: MPCM500 < MPCM400 < PCM500 < PCM500. La concentración de 16 PAHs de la EPA de EE. UU. fue casi cinco veces mayor en PCM500 (21.87 mg/kg) en comparación con PCM400 (4.38 mg/kg) y tres veces mayor en MPCM500 (23.12 mg/kg) en comparación con MPCM400 (7.55 mg/kg) con un papel dominante de estructuras aromáticas de dos y tres anillos. Las concentraciones totales de P en la biomasa de centeno aumentaron en el orden para los controles: (2.43 +/- 0.95 mg/g) < PCM400 (3.57 +/- 0.27 mg/g) < PCM500 (4.04 +/- 0.24 mg/g) < MPCM400 (5.23 +/- 0.09 mg/g) < MPCM500 (5.57 +/- 0.70 mg/g) < IF (7.53 +/- 2.65 mg/g). Los resultados obtenidos mostraron que los materiales de pirólisis producidos a partir de lodos de aguas residuales representan una alternativa potencial a los fertilizantes de P inorgánicos convencionales y a los proveedores de C orgánico.