Bioremediacja – neutralizacja odpadów

Bioremediacja – neutralizacja odpadów

Nazwa bioremediacjia użyta na etapie składania karty środowiskowe dotyczy nie tylko linii technologicznej zainstalowanej w zakładzie produkcyjnym inwestora lecz dotyczy całości procesu wykorzystania biomasy rolno-spożywczej zarówno jej przetworzenia, aplikacji i działania tj. pierwszego etapu przetworzenia biomasy w zakładzie zainteresowanego celem nadania specyficznych właściwości a tym samym wytworzenia nawozu inteligentnego (w późniejszym etapie wykorzystanym do bioremediacji gleb) zgodnego ze zgłoszeniem Patentowym P.400268 „Nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników oraz sposób wytwarzania nawozu o kontrolowanym uwalnianiu i sposób aplikacji nawozu”. Nazwa bioremediacja użyta w karcie informacyjnej winna dotyczyć również drugiego etapu jakim jest wykorzystanie nawozu inteligentnego wytworzonego z biomasy rolno-spożywczej i jego aplikacji doglebowej. W powyższym rozumowaniu należy również uwzględniać trzeci etap działania nawozu inteligentnego i jego późniejszego dobroczynnego wpływu na środowisko naturalne (jego wpływ bioremediację gleby) tym samym poprawę zasobności, jakość i odczynu gleb szeroko opisywanej w licznych dokumentach i podsumowanej w decyzji administracyjnej jaką jest Decyzja Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi Nr 183/07 z 04.06.2007 (HORnn-4077-2/07). W niniejszej decyzji poprzedzonej wynikami z Instytutu Uprawy Gleboznastwa Puławy, opini Państwowy Instytut Weterynaryjnego, Instytut Budownictwa Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, oraz Instytutu Ochrony środowiska wskazane jest wykorzystanie przetworzonej biomasy rolno spożywczej-nawozu w celach nawozowych oraz do rekultywacji gruntów.

neutralizacja odpadówneutralzacja odpadów - nasza technologiaPrzedmiotem implikowanej technologii i wynalazku zgodnego ze zgłoszeniem patentowym P.400268 w kontekście całościowym jest nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników odżywczych w stosunku do czasu zastosowania nawożenia oraz sposób wytwarzania nawozu o kontrolowanym uwalnianiu.

Proces polega na bezzwłocznym przetworzeniu (remediacji) biomasy rolno spożywczej celem chemicznego i biologicznego przetworzenia biomasy rolno-spożywczej i nadania przetworzonej masie cech nawozów inteligentych wykorzystanych później w bioremediacji gleb.

Działanie nawozów powstałych w Zbiornikowych Systemach Bioremediacji a w zasadzie wytworzenie produktu zgodnego z wynalazkiem P.400268 i aplikacja doglebowa celem rekultywacji sprzyja następującym procesom:

– Produkty powstałe w zakładzie inwestora działają biostymulująco na rozwój roślin poprzez dostarczenie łatwo przyswajalnych pożywek dla mikroorganizmów terenu poddawanego bioremediacji,

– Poprawie czynników sprzyjających naturalnej bioremediacji do których należą, optymalne pH od 5,5 do 8,5 – nawozy wytworzone w ZSBOiŚ ze względu na zawartość Ca(OH)2 sprzyjają utrzymaniu optymalnego pH gleby sprzyjającego w naturalnej bioremediacji.

– Dzięki zawartości aktywnego hydratu wapnia ( Ca(Oh)2 ) optymalizują odczyn pH w strefie korzeniowej, co stymuluje efektywniejszy przebieg procesu mineralizacji oraz przemian azotu co ma zdecydowany wpływ na bioremediację gleb.

– Poprawiają żyzność gleby poprzez utrzymanie jednego z podstawowych i najłatwiej mierzalnych wskaźników żyzności gleby jakim jest w/w odczyn, którego miarę stanowi pH. gleb. Użytki rolne powinny wykazywać wartość pH w granicach 5,0 do 7,0. Wartość pH poniżej 4,7 sygnalizuje niebezpieczeństwo degradacji gleby na skutek zakwaszenia czemu produkty wytworzone w ZSBOiŚ przeciwdziałają wspomagając bioremediację gleb.

-Stopień zakwaszenia gleby wyraża się odczynem pH. Większość roślin uprawnych do właściwego rozwoju i obfitego plonowania wymaga odczynu pH w zakresie 6,0-7,0. Kiedy wartość jego spada poniżej 5,0 powoduje wyraźny spadek plonów, a poniżej 4,5 grozi paraliżem systemu korzeniowego roślin i obumieraniem plantacji.

– Następuję naturalne uzupełnienie poprzez aplikację doglebową nawozu inteligentnego pierwiastków biogennych w stosunkach zbliżonych do C– węgiel (substancja organiczna w formie węgla) : N– Naturalnego pochodzenia azot : P– fosfor pochodzenia naturalnego ~ 120:10:1, poprawiających bioremediację gleb.

– Działanie nawozów inteligentnych powstałych w ZSBOiŚ wykazuje działanie biostymulujące poprzez zawartość naturalnych składników w produkcie charakteryzujących się wysoką przyswajalnością wapnia wraz ze związkami organicznymi. Oznacza to wyższą energię dla rozwoju życia biologicznego w glebie oraz uruchomienie i lepszą przyswajalność nawozów NPK zawartych a niewykorzystanych w glebie.

– Dostarcza łatwo dostępnego azotu w postaci naturalnych składników roślinnych

– Produkty powstałe w ZSBOiŚ są doskonałymi nawozami organiczno-mineralnymi z zawartością azotu i o kontrolowanym uwalnianiu w czasie, oraz długotrwałym działaniu, a jednocześnie produktami które przez swoje specyficzne właściwości poprawiają zdrowotność i regenerację gleby

– Produkty powstałe w ZSBOiŚ dzięki zawartości materii organicznej (naturalnego węgla C) przyspieszają pobieranie wapnia przez roślinę. Dzięki temu następuje stymulacja podziałów komórkowych, co pobudza rozwój systemu korzeniowego, a przede wszystkim korzeni włośnikowych, co pozwala na efektywniejsze pobieranie składników pokarmowych i wody przez rośliny.

– Produkty powstałe w ZSBOiŚ o kontrolowanym uwalnianiu składników chemicznych do gleby. Zawarty w nim azot uwalniany jest stopniowo, w wyniku przemian nawozu w glebie, a rośliny nim nawożone zawierają mniej niepożądanych azotynów, plonują wysoko bez strat w jakości plonu

– Produkty powstałe w ZSBOiŚ są nawozem o kontrolowanym uwalnianiu składników chemicznych do gleby. Zawarty w nim azot uwalniany jest stopniowo, w wyniku przemian nawozu w glebie, a rośliny nim nawożone zawierają mniej niepożądanych azotynów, plonują wysoko bez strat w jakości plonu

– W wyniku działania wapnia nawozy inteligentne poprawiają właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleby, stabilizuje odczyn, aktywują dobroczynny wpływ organizmów glebowych, a tym samym zwiększa jej urodzajność.

Neutralizacja odpadów

Technologia Zbiornikowych Systemów Bioremediacji Odpadów i Osadów ściekowych polega na przekształceniu biomasy rolno-spożywczej (odpadów) oraz osadów ściekowych do form zhigienizowanej otoczoniej Ca(OH)2 i CaCO3 biomasy której nadana zostaje forma nawozów inteligentnych o spowolnionym uwalnianiu składników chemicznych do gleby celem poprawy jakości, żyzności gleb wspomagając jednocześnie naturalną bioremediację gleb.

neutralzacja odpadów - nasza technologiaPoniżej opis zgłoszenia patentowego P.400268 „Nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników, sposób wytwarzania nawozu o kontrolowanym uwalnianiu oraz sposób stosowania nawozu”

Przedmiotem wynalazku jest nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników odżywczych, sposób wytwarzania nawozu oraz sposób stosowania nawozu.

Nawozy są stosowane do zasilania roślin dodatkowymi środkami odżywczymi w okresie wegetacji. Efekt stosowania zależy od momentu ich wprowadzania do środowiska wzrostu roślin, formy i dostępności. Dostarczenie zbyt dużej ilości nawozu może być marnotrawne i szkodliwe; zbyt małej lub odpowiedniej ale nie skorelowanej z fazą wzrostu może powodować głód składników odżywczych, dlatego pożądane jest dostarczanie roślinom nawozów uwalniających do gleby składniki odżywcze roślin w formie i ilości dostosowanej do fazy i intensywności ich rozwoju.

Podczas składowania nawozów naturalnych zwłaszcza biomasy, obornika, ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego i innych w wyniku mikrobiologicznego rozkładu biomasy w tym białek naturalnych następuje uwalnianie azotu w postaci amoniaku. Bezpowrotna utrata azotu w wyniku takich procesów może sięgać 50 do 80% wagowych zawartości pierwotnej. Dla intensywnego rozwoju bakterii glebowych niezbędnych w procesach przyswajania przez rośliny składników nawozowych oraz bioremediacji gleb konieczna jest obecność w glebie łatwo przyswajalnych form organicznych węgla – im głębszy jest rozkład węglonośnych substancji organicznych na substancje proste tym intensywniej rozmnażają się bakterie glebowe które obumierając dostarczają do gleby niezbędne roślinom łatwo przyswajalne składniki pokarmowe zwiększając pośrednio bioremediacje gleb. Podstawowym etapem wzrostu roślin wpływającym na skuteczność wykorzystania przez rośliny składników nawozowych występujących w glebie jest uprzednie wytworzenie przez rośliny odpowiednio rozwiniętych form korzeniowych; bez korzeni produkty rozkładu bakterii glebowych nie mogą by przez rośliny absorbowane i są tracone najczęściej na drodze wypłukiwania z gleby lub uwalniania do atmosfery. Bardzo krótki okres życia bakterii glebowych; ich wielokrotne namnażanie a następnie obumieranie powodują, że obecne w glebie będące skutkiem obumierania bakterii przyswajalne dla roślin substancje pokarmowe nie mogą być w glebie magazynowane. Nie można zgromadzić w glebie dużych ilości łatwo przyswajalnych form chelatowych składników pokarmowych „ na zapas”. Rośliny mogą pobierać z gleby i przyswajać produkty rozkładu bakterii tylko na bieżąco. Możliwość optymalnego wykorzystania takich produktów stwarza nawóz o kontrolowanym uwalnianiu i sposób jego wytwarzania i stosowania.

W sposobie według wynalazku biomasa, zwłaszcza o wysokiej zawartości białek poddawana jest najpierw działaniu reagenta alkalicznego korzystnie wapna palonego mielonego wysokiej reaktywności lub jego mieszanin z innymi substancjami o wysokiej alkaliczności korzystnie tlenkami i wodorotlenkami sodu lub potasu, w wyniku czego następuje kontrolowana przyśpieszona hydroliza alkaliczna („Następuję rozkład węglonośnych substancji organicznych do postaci łatwo przyswajalnego węgla zawartego w substancji organicznej ”) prowadząca w warunkach intensywnego mieszania do rozkładu złożonych struktur biomasowych na substancje proste (węgla) w tym rozkład niewielkiej części białek z uwolnieniem amoniaku. Uwalniany w procesie amoniak może być bezzwłocznie wiązany roztworami siarczanu żelazawego lub kwasu siarkowego do postaci soli Mohra lub siarczanu amonowego lub alternatywnie zgodnie z wynalazkiem absorbowany sorbentami naturalnymi takimi jak struwit ograniczając straty amoniaku.

Uwalnianie amoniaku w wyniku rozkładu białek zachodzi w sposób kontrolowany. W procesie obróbki biomasy wykorzystywane są trzy procesy sterylizacyjne: sterylizacja uwalnianym w wyniku hydrolizy alkalicznej białek gazowym amoniakiem, sterylizacja pod wpływem wzrastającej w wyniku zachodzących w mieszaninie reakcyjnej reakcji egzotermicznych temperatury przekraczającej korzystnie 60oC i sterylizacja w wyniku wytworzenia w mieszaninach wysokiego odczynu pH powyżej 11.0 jednostek. W wyniku tego następuje pełna sterylizacja przetwarzanej biomasy zabezpieczająca ją przed rozkładem mikrobiologicznym w okresie składowania – następuję remediacja odpadu w produkt. Sterylizacja może by nieodwracalna lub tylko czasowa i odwracalna. Ponowny rozkład mikrobiologiczny biomasy w rdzeniach biomasowych granulek nawozowych staje się możliwy po zobojętnieniu obecnych w rdzeniach biomasowych i otoczkach granulek nawozowych substancji alkalicznych szczególnie hydratu wapnia obecnymi w glebie lub przenikających do gleby z atmosfery substancji kwaśnych w tym dwutlenku węgla i tlenków siarki. W sposobie według wynalazku zakłada się udostępnienie bakteriom glebowym nawozowych składników pokarmowych zawartych w rdzeniach biomasowych bryłek nawozowych dopiero wtedy, gdy posiane i wzrastające w górnych warstwach gleby rośliny są na tyle rozwinięte iż ich struktury korzeniowe są w stanie wykorzystywać formy chelatowe składników nawozowych powstających w procesach obumierania bakterii glebowych. Zmienna i regulowana ilość alkaliów obecnych w nawozie pozwala na kontrolowanie okresu neutralizacji alkaliów przez obecne w glebie substancje kwaśne. Ilość i formę stosowanych substancji alkalicznych dobiera się zależnie od struktury i pH nawożonej gleby (glebie poddane bioremediacji), warunków klimatycznych w których uprawiane są rośliny oraz rodzaju uprawianych roślin.

Procesowi sterylizacji i suszenia wyjściowej biomasy reaktywnymi substancjami alkalicznymi towarzyszy rozkład zawartych w rdzeniach biomasowych złożonych związków organicznych węgla do postaci prostszych łatwiej przyswajalnych dla flory bakteryjnej występującej w glebie. Ilość i rodzaj stosowanych substancji alkalicznych oraz czas i warunki składowania nawozu przed wysianiem do gleby uzależnia się od rodzaju substancji węglonośnych obecnych w przetwarzanej biomasie.

Po wysianiu do gleby nawozów wskazane jest ich bezzwłoczne przyoranie (napowietrzenie- jeden z warunków bioremediacji) tak, aby uniemożliwić w przypadku wystąpienia opadów atmosferycznych nasycenie powierzchniowych warstw gleby roztworami mleka wapiennego powstałego z rozpuszczenia w wodzie zawartego w otoczkach granulek nawozowych hydratu wapnia gdyż mogłoby to grozić zniszczeniem glebowej flory bakteryjnej obecnej w jej górnych warstwach.

Panujący powszechnie pogląd że im więcej jest w glebie dostępnych dla roślin związków azotu zwłaszcza w formie białka oraz związków potasu i fosforu tym większe są szanse na wysoki plon pomija konieczne ogniwo procesów glebowych jakim jest proces namnażania i obumierania bakterii glebowych zwłaszcza z grupy sinic.

Obecnie stosowane nawozy sztucznych i nawozy organiczne pochodzenia naturalnego bez zajścia wspomnianego wyżej etapu przetworzenia mikrobiologicznego z udziałem bakterii glebowych są dla roślin kompletnie nieprzydatne i nie wspomagają bioremediacji gleb. Dopiero po wykorzystaniu przez bakterie i inne organizmy glebowe zawartych w tych nawozach substancji nawozowych do budowy ich organizmów a następnie obumarcie bakterii i przekształceniem pozostałości obumarłych organizmów do form chelatowych pozwala na ich efektywnie wykorzystanie przez rośliny. Warunkiem koniecznym wysokiej żyzności gleb jest intensywny rozwój bakterii glebowych uwarunkowany ich łatwą dostępnością do najważniejszych składników pokarmowych; zwłaszcza przyswajalnego węgla i azotu w odpowiednich proporcjach ( właściwy stosunek poprawiający bioremediację C– węgiel (substancja organiczna w formie węgla) : N– Naturalnego pochodzenia azot : P– fosfor pochodzenia naturalnego ~ 120:10:1)

Źródłem węgla dla bakterii glebowych są najczęściej struktury humusowe gleby i węgiel organiczny w formie dobrze przyswajalnej korzystnie maksymalnie przetworzonej. Dla bakterii glebowych korzystnym jest, aby obecna w glebie biomasa zawierała białka łatwo rozkładalne do aminokwasów, celulozę i węglowodany do cukrów złożonych i prostych a tłuszcze do gliceryny i kwasów tłuszczowych. Bakterie glebowe z zasady nie są zdolne do bezpośredniego wykorzystywania węgla zawartego w gazowym dwutlenku węgla bo do tego potrzebny jest proces fotosyntezy z udziałem chlorofilu, dla aktywnego rozwoju bakterii glebowych konieczna jest obecność w glebie związków organicznych łatwo przyswajalnego węgla. W przypadku azotu warunek taki nie jest już bezwzględny, bo bardzo wiele obecnych w środowisku glebowym bakterii potrafi samodzielnie wiązać zawarty w atmosferze i glebie azot nieorganiczny ( amoniak, tlenki azotu). W przeszłości tradycja rolnicza nakazywała zaorywać pozostałości ścierniskowe, dzięki czemu do gleby wracała także w postaci nawozów naturalnych większość odpadowej biomasy ( a także gnojowica, obornik, pomiot drobiowy itp.). Obecnie większość organicznych związków węgla zawarta w odpadowej biomasie jest zbierana i przetwarzana na biogaz lub paliwa i tylko niewielka cześć zebranej z plonami biomasy powraca do gleby. Takie rozwiązanie niszczy naturalną zasobność gleby. W związku z powyższym warunkiem umożliwiającym wzrost plonów i poprawę bioremediacji gleb poddanych działaniom nawozów inteligentnych jest bardziej efektywne wykorzystanie substancji organicznych które wracają do gleby. Takie rozwiązanie oferują nawozy o kontrolowanym uwalnianiu wytwarzane sposobem według wynalazku P.400268 w oparciu o produkty otrzymywane z odpadowej biomasy w zakładzie inwestora. Unikalne właściwości takich nawozów wynikają z faktu, iż dzięki nadanym im w procesie wytwarzania specyficznym właściwościom możliwe staje się bardziej efektywne wykorzystanie zawartych w nich składników nawozowych i bioremediacja gleb