Badanie składu chemicznego popiołów z węgla i biomasy w aspekcie ich wykorzystania jako nawozu mineralnego oraz zawartości pierwiastków ekotoksycznych

• Autorzy: Rozwadowski Andrzej

Warianty tytułu

EN

Research on the chemical composition of coal and biomass ashes in terms of their use as a mineral fertilizer and the content of ecotoxic elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule porównano składy chemiczne 11 popiołów otrzymanych w warunkach laboratoryjnych z różnych gatunków węgla, biomasy roślinnej oraz makulatury. Na podstawie tego porównania oceniono możliwość utylizacji popiołów w rolnictwie jako nawozów mineralnych. Oceniono również obciążenie środowiska naturalnego pierwiastkami ekotoksycznymi, które deponowane były w popiele w trakcie spalania tych paliw. Badania wykazały, że popioły pochodzące z biomasy, dzięki wysokiej zawartości fosforu i potasu, mogą być wykorzystywane w rolnictwie jako tanie, wieloskładnikowe nawozy mineralne. Porównując ich składy chemiczne ze składami komercyjnych nawozów mineralnych można stwierdzić, że są one wystarczająco bogate w składniki odżywcze i wolne od nadmiernej ilości pierwiastków szkodliwych. Badania prowadzone w celu porównania emisji do otoczenia pierwiastków ekotoksycznych wykazały, że paliwa z biomasy podczas spalania osadzają w popiele generalnie mniej pierwiastków szkodliwych niż stałe paliwa kopalne. Zdarzyły się jednak przypadki paliw z biomasy, dla których emisja całkowita wszystkich analizowanych pierwiastków ekotoksycznych była niewielka, ale niekiedy w przypadku pojedynczego pierwiastka wyraźnie większa niż dla paliw węglowych. W takich sytuacjach substytucja paliwa węglowego paliwem z biomasy jest problematyczna.

EN

The article compares the chemical compositions of 11 ashes obtained in laboratory conditions from various types of coal, plant biomass and waste paper. Based on this comparison, the possibility of utilizing these ashes in agriculture as mineral fertilizers was assessed. The environmental burden with ecotoxic elements, which were deposited in the ash during the combustion of these fuels, was also assessed. Research has shown that ashes from biomass, thanks to the high content of phosphorus and potassium, can be used in agriculture as cheap, multi-component mineral fertilizers. Comparing their chemical compositions with those of commercial mineral fertilizers, it can be concluded that they are sufficiently rich in nutrients and free from excessive amounts of harmful elements. Research conducted to compare the emissions to the environment of ecotoxic elements has shown that when burning biomass fuels, they generally deposit less harmful elements in the ash than solid fossil fuels. However, there were cases of biomass fuels for which the mass of all ecotoxic elements deposited in the ash was small, but in the case of individual elements it was clearly higher than for coal fuels. In such situations, the substitution of coal fuel with biomass fuel is problematic.

Słowa kluczowe

PL

węgiel; biomasa; popiół; nawóz mineralny; pierwiastki ekotoksyczne

EN

coal; biomass; ash; mineral fertilizer; ecotoxic elements

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 7
• Strony: 348--355
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rozwadowski Andrzej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Enegetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw

Bibliografia

• [1] Projekt, Wnioski z analiz prognostycznych na potrzeby Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Warszawa, sierpień 2014.
• [2] Ciechanowska M., Polityka energetyczna Polski do 2050 roku „Nafta - Gaz" 2014, nr 11, s. 839-842.
• [3] Rybak W., Spalanie i współspalanie biopaliw stałych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006, ss. 411.
• [4] Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M., Współspalanie biomasy i paliw alternatywnych w energetyce. Wydawnictwo Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla i Politechniki Śląskiej, Zabrze - Gliwice 2007, ss. 363.
• [5] Uliasz-Bocheńczyk A., Pawluk A., Sierka J., Wymywalność zanieczyszczeń z popiołów lotnych ze spalania biomasy. „Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management" 2015, Vol.31, Issue 3, s.145-156.
• [6] Hansen LA, Nielsen HP., Frandsen F.J, Dam-Johansen K., Horlyck S., Karlsson A., Influence of deposit formation on corrosion at a straw-fired boile. "Fuel Processing Technology" 2000, 64,1,s. 189-209.
• [7] Persson K., Brostrom M., Carlsson J., Nordin A., Backman R., High temperature corrosion in a 65 MW waste to energy plant. "Fuel Processing Technology" 2007, Vol. 88, No. 11-12, p. 1178-1182.
• [8] Żelazny S.E, Jarosiński A., The evaluation of fertilizer obtained from fly ash derived from biomass. "Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management" 2019, Vol. 35, Issue 2, s. 139-152.
• [9] Rajamma R., Ball R., Tarelho L, Allen G., Labrincha J. I Ferreira V., Characterisation and use of biomass fly ash in cement-based materials. "Journal of Hazardous Materials" 2009, 172, p. 1049-1060.
• [10] Ściążko M., Zuwata J., Pronobis M., Zalety i wady współspalania biomasy w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego roku współspalania biomasy na skalę przemysłową. „Energetyka" 2006, nr 3, s. 207-220.
• [11] Rozwadowski A., Dziok T, Zmiana składu chemicznego popiołu i poprawa właściwości energetycznych słomy zbożowej w wyniku jej wielokrotnego moczenia w wodzie. „Polityka energetyczna - Energy Policy Journal" 2017, 20, (1 ), s. 117-134.
• [12] Galos K., Uliasz- Bocheńczyk A., Źródła i użytkowanie popiołów lotnych ze spalania węgli w Polsce. „Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management" 2005, t. 21, z.1, s. 23-42.
• [13] Meller E., Bilenda E., Wpływ nawożenia popiołami z biomasy na plon i pobieranie składników przez kukurydzę zwyczajną. „Polityka Energetyczna" 2013, t. 16, z. 3, s. 339-345.
• [14] Kulczycka J., The key raw materials for the Polish economy, Kraków 2016, MEERI PAS Publ. House.
• [15] Piekarczyk M., Kotwica K., Jaskulski D., Wpływ stosowania popiołu ze słomy jęczmienia jarego na chemiczne właściwości gleby lekkiej. „Fragmenta Agronomica" 2011, t. 28, nr 3, s. 91-99.
• [16] Żelazny S., Cablik V., Woynarowska A., Cablikova, L, Studies of fly ash from biomass in the aspect of its development. "Przemysł Chemiczny" 2014, 4, s. 550-554.
• [17] Makowska D., Analiza możliwości obniżenia zawartości wybranych pierwiastków ekotoksycznych w węglu kamiennym w procesach jego wzbogacania. Praca doktorska, AGH Kraków 2019.
• [18] Makowska D., Wierońska F., Dziok T., Strugała A., Emisja pierwiastków ekotoksycznych z procesów spalania paliw stałych w świetle regulacji prawnych. „Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management" 2017. t. 20, z. 4, s. 89-104.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).