Vliv biouhlu na distribuci organické hmoty v půdě
Loading...
Date
Authors
Haleš, Petr
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Biouhel je materiál bohatý na organický uhlík, který je možno využít v zemědělství jako půdní kondicionér. Volba typu zdrojové biomasy a podmínek použitých při pyrolýze (doba zdržení, teplota) může mít rozdílný vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti tohoto materiálu. V této bakalářské práci byly využity biouhly vyrobené z otrub, dřevní štěpky, kukuřice a kompostu, pyrolyzované při teplotě 600 °C. Dřevní štěpka byla pyrolyzována při 400–700 °C. Tyto biouhly byly luhovány modelovou dešťovkou. Cílem zde bylo posoudit, jak podmínky výroby biouhlu ovlivní množství a povahu látek vyluhovaných z toho materiálu. V druhé části práce byl využit komerční biouhel Agrouhel z čistírenských kalů odpadních vod, který byl pyrolyzován při 450–470 °C („Káňa“). Ten byl luhován jak modelovou dešťovkou, tak i zředěnými roztoky kyseliny citronové (simulace kořenových exudátů) a peroxidu vodíku (simulace enzymatické degradace biouhlu). Na výluzích po každém cyklu byly provedeny fyzikálně-chemické charakterizace (pH a vodivost). Na roztocích po 1., 5. a 10. cyklu byly provedeny další analýzy (UV-VIS a ICP-OES). Na pevném nevyluhovaném biouhlu a vzorku po 10. cyklu byl stanoven obsah anorganické a organické frakce a bylo zjištěno složení prvků v organické frakci (TGA a EA). Byl také proveden kultivační experiment s biouhlem Káňa na modelové rostlině (Locika setá). Biouhel po kultivaci byl analyzován (pH, vodivost, ICP-OES, TGA a EA) a výsledky byly srovnány s biouhly Káňa luhované různými modelovými prostředími. Na původním biouhlu Káňa a biouhlu získaném po ukončení kultivačního experimentu byla provedena také extrakce fulvinových a huminových kyselin, které byly analyzovány na množství anorganického a organického podílu a zastoupení organických prvků (TGA a EA). Výsledky poté byly mezi sebou porovnány a byly posuzovány vzájemné souvislosti mezi laboratorním působením jednotlivých půdních činitelů a jejich souhrnnému působení během půdního kultivačního experimentu.
Biochar is a carbon-rich material that can be used in agronomy as a soil conditioner. The selection of the source biomass and the conditions used during pyrolysis (for example residence time and temperature) can have different effect on the physicochemical properties of this material. In this bachelor thesis biochar was produced from oat bran, woodchips, corn and compost by pyrolysis at 600 °C. The woodchips were also pyrolysed at temperatures in the range 400–700 °C. These biochar samples were subsequently leached with model rainwater. The main aim of this thesis was to assess how the conditions of biochar production influence the quantity and nature of substances, which can be released from this material. In the second part of this thesis, the commercial biochar Agrouhel (produced from sewage sludge at temperature 450–470 °C) was used (“Káňa”). This biochar was leached with model rainwater and dilute solutions of citric acid (which simulates root exudates) and hydrogen peroxide (which simulates enzymatic biochar degradation). Physicochemical characterization (pH and conductivity) of the extracts was realized after each leaching cycle. Additional analyses (UV-VIS and ICP-OES) of the solution were measured after the 1st, 5th and 10th cycle. The original solid biochar and biochar samples after the 10th cycle of leaching were used to determine the inorganic and organic fractions and to determine the elemental composition of the organic fraction (TGA and EA). The laboratory cultivation experiment with biochar Káňa was performed on the model plant (Lactuca sativa). Biochar obtained after termination of the cultivation was analysed (pH, conductivity, ICP-OES, TGA and EA) and the results were compared with data obtained for biochar Káňa leached by different model solutions. Fulvic and humic acids were extracted from the original biochar Káňa as well as from the biochar obtained after the termination of cultivation experiment. These samples were analysed on their inorganic and organic content and the abundance of organic elements (TGA and EA). Afterwards, the results were compared to each other and the correlations between the laboratory exposure to each soil factor and the cumulative exposure during the soil culture experiment were assessed.
Biochar is a carbon-rich material that can be used in agronomy as a soil conditioner. The selection of the source biomass and the conditions used during pyrolysis (for example residence time and temperature) can have different effect on the physicochemical properties of this material. In this bachelor thesis biochar was produced from oat bran, woodchips, corn and compost by pyrolysis at 600 °C. The woodchips were also pyrolysed at temperatures in the range 400–700 °C. These biochar samples were subsequently leached with model rainwater. The main aim of this thesis was to assess how the conditions of biochar production influence the quantity and nature of substances, which can be released from this material. In the second part of this thesis, the commercial biochar Agrouhel (produced from sewage sludge at temperature 450–470 °C) was used (“Káňa”). This biochar was leached with model rainwater and dilute solutions of citric acid (which simulates root exudates) and hydrogen peroxide (which simulates enzymatic biochar degradation). Physicochemical characterization (pH and conductivity) of the extracts was realized after each leaching cycle. Additional analyses (UV-VIS and ICP-OES) of the solution were measured after the 1st, 5th and 10th cycle. The original solid biochar and biochar samples after the 10th cycle of leaching were used to determine the inorganic and organic fractions and to determine the elemental composition of the organic fraction (TGA and EA). The laboratory cultivation experiment with biochar Káňa was performed on the model plant (Lactuca sativa). Biochar obtained after termination of the cultivation was analysed (pH, conductivity, ICP-OES, TGA and EA) and the results were compared with data obtained for biochar Káňa leached by different model solutions. Fulvic and humic acids were extracted from the original biochar Káňa as well as from the biochar obtained after the termination of cultivation experiment. These samples were analysed on their inorganic and organic content and the abundance of organic elements (TGA and EA). Afterwards, the results were compared to each other and the correlations between the laboratory exposure to each soil factor and the cumulative exposure during the soil culture experiment were assessed.
Description
Citation
HALEŠ, P. Vliv biouhlu na distribuci organické hmoty v půdě [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-10
Defence
Obhajoba bakalářské práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou.
Kozáková: Jaké je složení biouhlu a jak se může lišit?
Obruča: Co bylo použito na kultivaci? Jak peroxid vodíku souvisí s procesy degradace v živých systémech?
Pekař: Pyrolýzu štěpky jste realizoval sám? Co způsobuje alkalické pH u kukuřice? Který biouhel považujete za nejlepší?
Sedláček: Čím si vysvětlujete vysoké množství draslíku v biouhlu? Považujete vyšší množství draslíku za problém?
Vala: Jak velkou chybu očekáváte u dat získaných z absorpčních spekter?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení