1109145412

Sesja wykładowa

II Forum Młodych Przyrodników Rolnictwo Żywność Zdrowie

ZASTOSOWANIE MATERIAŁÓW BIOWĘGLOWYCH W OCZYSZCZNIU WÓD

Aleksandra Bogusz¹. Patryk Oleszczuk¹, Marzena Cejner²

'Uniwersytet Marii Curie -Skłodowskiej, Wydział Chemii, Zakład Chemii Środowiskowej, [e-mail] 'Uniwersytet Marii Curie-Sklodowskiej, Wydział Chemii, Zakład Analityki Chemicznej i Analizy Instrumentalnej

Prężnie rozwijający się przemysł wywiera negatywny wpływ na środowisko naturalne. Emisja metali ciężkich stanowi szczególnie istotne zagadnienie, gdyż w przeciwieństwie do zanieczyszczeń organicznych, nie są biodegradowalne, akumulują się środowisku, a także ulegają różnym transformacjom. Ponadto, przedostając się do wód i gleb powodują ich zanieczyszczenie oraz w większości przypadków zostają włączone do łańcucha pokarmowego zwierząt. Obecne na różnych poziomach troficznych oddziałują na organizmy żywe wywołując liczne zmiany chorobowe, a w skrajnych przypadkach nawet śmierć. Stąd, koniecznym staje się zastosowanie odpowiednich strategii umożliwiających zmniejszenie mobilności metali ciężkich w środowisku.

Dotychczasowe badania pokazują, że ograniczenie mobilności oraz biodostępności jonów metali ciężkich może zostać osiągnięte w wyniku zastosowania m. in. procesu adsorpcji. Warunkiem koniecznym do prawidłowego przebiegu procesu jest dobór materiału, który powinien charakteryzować się możliwie największym powinowactwem do jonu danego metalu. W ostatnich latach obserwuje się coraz większe zainteresowanie wykorzystaniem biowęgla do immobilizacji metali ciężkich. Poza silnymi właściwościami sorpcyjnymi biowęgle wpływają pozytywnie na wiele właściwości gleb. Ponadto, charakteryzują się zwykle odczynem silnie zasadowym, co może być kolejnym czynnikiem zmniejszających ich „ruchliwość” w glebach.

Biowęgiel jest produktem otrzymywanym w procesie pirolizy (karbonizacji) biomasy roślin i zwierząt. Potencjalne zastosowanie materiałów biowęglowych obejmuje nie tylko immobilizację zanieczyszczeń, ale również sekwestrację dwutlenku węgla, poprawę jakości gleb oraz recykling odpadów. Szacuje się, iż biowęgle mogą zastąpić węgiel aktywny, ze względu na podobną lub nawet większą pojemność adsorpcyjną w stosunku do różnych zanieczyszczeń oraz niski koszt jego produkcji, gdyż otrzymywany jest głównie z surowców odpadowych. To wszystko może sprawić, że biowęgle będą tańsze w porównaniu z węglem aktywnym. Dane literaturowe wskazują, iż cena biowęgla stanowi około 1/6 ceny handlowego węgla aktywnego. Przetwarzanie biomasy do biowęgla może stanowić efektywny sposób dla bezpiecznego usuwania szeregu materiałów odpadowych ze środowiska naturalnego. Dodatkowo, sam proces pirolizy przebiega w relatywnie łagodnych warunkach temperaturowych (<700°C) oraz ograniczonego dostępu tlenu. Ponadto cena surowca oraz jego ogólna dostępna nie nastręcza trudności przy produkcji, a co najważniejsze nie generuje większych nakładów finansowych.

W niniejszej pracy oszacowano perspektywy wykorzystania procesu adsorpcji jonów Cu(II) na otrzymanych z biomasy materiałach węglowych w procesie ich immobilizacji. Określono zdolności adsorpcyjne dwóch biowęgli, które zostały otrzymane z różnych rodzajów biomasy ze słomy z pszenicy (BCS) oraz ślazowca pensylwańskiego Sida hermaphrodita (BCSH). W celu określenia optymalnych warunków procesu adsorpcji zbadano wpływ pH na adsorpcję oraz kinetykę adsorpcji. Ponadto, wyznaczono izotermy adsorpcji jonów miedzi na obydwu biowęglach, a także określono wpływ jonów chlorkowych i azotanowych(V) na zdolność adsorpcyjną badanych materiałów .

13