Badania biomasy roślinnej oraz biowęgla odpadowego po procesie pirolizy pod kątem toksycznego oddziaływania na środowisko

• Autorzy: Jakubowicz Piotr , Steliga Teresa , Kluk Dorota , Lubowicz Jan , Brzeszcz Joanna

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2025.2.6

Warianty tytułu

EN

Testing of plant biomass and waste biochar after the pyrolysis process to determine toxic effect on the environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces pirolizy pozwala na wytworzenie z biomasy odpadowej cennych półproduktów mogących znaleźć zastosowanie w produkcji biopaliw. Przeprowadzono badania wybranych surowców, jak i generowanych odpadów pirolitycznych (węgli) w celu określenia ich potencjalnego oddziaływania na środowisko. W badaniach wykorzystano pakiet testów toksykologicznych nowej generacji. Badano także efektywność degradacji surowców pod wpływem konsorcjów mikrobiologicznych i wpływ tego procesu na ich toksyczność. Uzyskane wyniki wskazały, że surowce roślinne mogą wywierać umiarkowanie szkodliwy wpływ na organizmy żywe (TU = 5,26), a biologiczna obróbka w niewielkim stopniu wpływa na ich toksyczność. Duży wpływ na efektywność rozkładu biomasy ma natomiast dobór składu aktywnej zawiesiny. Głównym czynnikiem wpływającym na obecność toksykantów w węglu pirolitycznym była temperatura prowadzenia procesu. Niska temperatura (500°C) powodowała znaczący wzrost toksyczności (do TU = 7,93), natomiast zastosowanie temp. 650°C powodowało praktyczny brak toksyczności wszystkich badanych węgli.

EN

Selected plant biomasses and the resulting pyrolysis waste (biochar) were tested to det. their potential impact on the environment using a new generation of toxicol. tests. The efficiency of degrdn. of raw materials under the influence of microbiol. consortia and the effect of this process on their toxicity were also examined. The selection of the active suspension compn. had a significant impact on the efficiency of biomass decompn. Plant raw materials had a moderately harmful effect on living organisms (TU = 5.26), and biol. treatment had a small effect on their toxicity. Biochar from the pyrolysis process at 500°C showed significantly higher toxicity (up to TU = 7.93), while the use of a temp. of 650°C resulted in practically no toxicity of all tested biochars.

Słowa kluczowe

PL

piroliza biomasy; węgiel pirolityczny; testy toksyczności; biodegradacja biomasy

EN

biomass pyrolysis; biochar; toxicity tests; biomass biodegradation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 104, nr 2
• Strony: 250--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., wykr.

Twórcy

autor

Jakubowicz Piotr

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Lubicz 25A, 31-503 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-2515-1564

autor

Steliga Teresa

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, Krosno

• https://orcid.org/0000-0002-9687-070X

autor

Kluk Dorota

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, Krosno

• https://orcid.org/0000-0002-9090-9239

autor

Lubowicz Jan

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, Krosno

• https://orcid.org/0000-0001-9083-759X

autor

Brzeszcz Joanna

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy, Krosno

• https://orcid.org/0000-0003-3951-3375

Bibliografia

• [1] W. D. Huang, Y. H. P. Zhang, PLoS One 2011, 6, nr 7, e22113, doi: 10.1371/journal.pone.0022113.
• [2] W. H. Chen, C. W. Wang, H. C. Ong, P. L. Show, T. H. Hsieh, Fuel 2019, 258, 116168, doi: 10.1016/j.fuel.2019.116168.
• [3] A. Demirbaş, G. Arin, Energy Sources 2002, 24, nr 5, 471, doi: 10.1080/00908310252889979.
• [4] A. Domínguez, Y. Fernández, B. Fidalgo, J. J. Pis, J. A. Menéndez, Chemosphere 2008, 70, nr 3, 397, doi: 10.1016/j.chemosphere.2007.06.075.
• [5] A. V. Bridgwater, J. Anal. Appl. Pyrolysis 1999, 51, nr 1, 3, doi: 10.1016/S0165-2370(99)00005-4.
• [6] R. Tabakaev, I. Shanenkov, A. Kazakov, A. Zavorin, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2017, 124, 94, doi: 10.1016/j.jaap.2017.02.016.
• [7] N. Wang, A. Tahmasebi, J. Yu, J. Xu, F. Huang, A. Mamaeva, Bioresour. Technol. 2015, 190, 89, doi: 10.1016/j.biortech.2015.04.038.
• [8] M. A. Hossain, J. Jewaratnam, P. Ganesan, J. N. Sahu, S. Ramesh, S. C. Poh, Energy Convers. Manag. 2016, 115, 232, doi: 10.1016/j.enconman. 2016.02.058.
• [9] Y. F. Huang, W. H. Kuan, C. Y. Chang, Energy 2018, 143, 696, doi: 10.1016/j.energy.2017.11.022.
• [10] Z. E. Zadeh, A. Abdulkhani, O. Aboelazayem, B. Saha, Processes 2020, 8, nr 7, 799, doi: 10.3390/PR8070799.
• [11] J. Zhang, L. Wang, H. Ni, Q. Shi, X. Zhang, H. Yu, F. Ma, Fuel Process. Technol. 2021, 215, 106749, doi: 10.1016/J.FUPROC.2021.106749.
• [12] S. Ghosh, S. Das, R. Chowdhury, Energy Convers. Manag. 2019, 195, 114, doi: 10.1016/J.ENCONMAN.2019.04.094.
• [13] K. Robak, M. Balcerek, Acta Agrophys. 2017, 24, 301.
• [14] S. F. Ahmed, M. Mofijur, S. N. Chowdhury, M. Nahrin, N. Rafa, A. T. Chowdhury, S. Nuzhat, H. C. Ong, Fuel 2022, 318, 123618, doi: 10.1016/J.FUEL.2022.123618.
• [15] N. Nadir, N. L. Ismail, A. S. Hussain, Biomass for bioenergy - recent trends and future challenges, IntechOpen, London 2019.
• [16] W. Qiao, H. Liu, Y. Zhang, J. Miao, T. Tang, Q. Yang, J. Biobased Mater. Bioenergy 2019, 13, nr 2, 188, doi: 10.1166/JBMB.2019.1831.
• [17] F. Krebs, GIT Edition Umweltanalytik-Umweltschutz 1988, 1, 57.
• [18] C. J. Roghair, J. Struijs, D. De Zwart, Measurement of toxic potency in freshwaters in the Netherlands, Part A. Methods, RIVM Report 607504 004, National Institute of Public Health and Enviroment, The Netherlands, 1997.
• [19] M. Bombardier, N. Bermingham, Environ. Toxicol. Chem. 1999, 18, 685.
• [20] M. D. Centeno, G. Persoone, M. Goyvaerts, Environ. Toxicol. Water Qual. 1995, 10, 275.
• [21] B. Chial, G. Persoone, Environ. Toxicol. 2002, 17, 520.
• [22] L. Pőllumaa, A. Kahru, L. Manusadzianas, J. Soils Sediments 2004, 4, 1.
• [23] M. Matejczyk, G. A. Płaza, G. Nałcz-Jawecki, K. Ulfig, A. Markowska-Szczupak, Chemosphere 2011, 82, nr 7, 1017, doi: 10.1016/J.CHEMOSPHERE.2010.10.066.
• [24] I. Blinova, J. Niskanen, P. Kajankari, L. Kanarbik, A. Käkinen, H. Tenhu, O. P. Penttinen, A. Kahru, Environ. Sci. Pollut. Res. 2013, 20, nr 5, 3456, doi: 10.1007/S11356-012-1290-5.
• [25] P. Jakubowicz, T. Steliga, D. Kluk, Nafta-Gaz 2013, nr 5, 409.
• [26] G. Persone, Mat. Konf. 3rd International Symposium on Green Chemistry for Environment, Health and Development, Skiathos Island, Greece, October 3-5, 2012.
• [27] T. Stelia, P. Jakubowicz, K. Wojtowicz, D. Kluk, Nafta-Gaz 2018, nr 9, 684, doi: 10.18668/NG.2018.09.07.
• [28] PN-EN ISO 11348, Jakość wody. Oznaczanie inhibicyjnego działania próbek wody na emisję światła przez Vibriofischeri (badanie na bakteriach luminescencyjnych).
• [29] E. Mendonça, A. Picado, S. M. Paixão, M. A. Cunha, S. Leitão, I. Moura, C. Cortez, F. Brito, J. Hazard. Mater. 2009, 163, nr 2-3, 665, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.07.012.
• [30] Y. Foucault, M. J. Durand, K. Tack, E. Schreck, F. Geret, T. Leveque, P. Pradère, S. Goix, C. Dumat, J. Hazard. Mater. 2013, 246-247, 291, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.12.042.
• [31] PN-EN ISO 6341:2002, Jakość wody. Określanie ograniczania ruchliwości Daphnia magna Straus (Cladocera: Crustacea). Test toksyczności ostrej.
• [32] V. Ribé, E. Nehrenheim, M. Odlare, L. Gustavsson, R. Berglind, Å. Forsberg, Waste Manag. 2012, 32, nr 10, 1886, doi: 10.1016/J.WASMAN.2012.05.011.
• [33] L. Anil, S. Rajathy, J. Environ. Anal. Toxicol. 2013, 3, nr 4, 1, doi: 10.4172/2161-0525.1000180.
• [34] R. Baudo, M. Foudoulakis, G. Arapis, K. Perdaen, W. Lanneau, A.-C. M. Paxinou, S. Kouvdou, G. Persoone, Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. 2015, 416, 23, doi: 10.1051/KMAE/2015019.
• [35] K. Gondek, A. Baran, M. Kopeć, Chemosphere 2014, 117, nr 1, 33, doi: 10.1016/J.CHEMOSPHERE.2014.05.032.
• [36] W. F. Kucaj, K. Rygielski, K. Cybulska, Pol. J. Soil Sci. 2019, LII, 1, doi: 10.17951/pjss.2019.52.1.153.
• [37] G. Persoone, B. Marsalek, I. Blinova, A. Törökne, D. Zarina, L. Manusadzianas, G. Nałęcz-Jawecki, L. Tofan, N. Spepanova, L. Tothova, B. Kolar, Environ. Toxicol. 2003, 18, nr 6, 395.
• [38] U. J. Strotmann, H. Schwarz, U. Pagga, Chemosphere 1995, 30, nr 3, 525, doi: 10.1016/0045-6535(94)00415-Q.
• [39] T. Steliga, M. Uliasz, Miner. Resour. Manag. 2014, 30, nr 2, 135.
• [40] D. M. Brown, Ch. B. Hughes, M. Spence, M. Bonte, G. Whale, Chemosphere 2018, 195, 381.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).

2. Praca wykonana w ramach projektu ,,Opracowanie technologii pirolizy biomasy odpadowej ukierunkowanej na pozyskanie produktów ciekłych” finansowanego ze środków MEIN (Komunikat MEIN z dnia 06.05.2022 r.).