Biochar from a digestate as an energy product and soil improver

• Autorzy: Radawiec W. , Dubicki M. , Karwowska A. , Żelazna K. , Gołaszewski J.

Identyfikatory

DOI

10.14654/ir.2014.151.067

Warianty tytułu

PL

Biowęgiel z masy pofermentacyjnej biogazowni rolniczej jako produkt energetyczny i polepszacz gleb

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Digestate, as bio-degradable agricultural biogas waste may be subject to the direct management as a fertilizer or, after separation of the solid and liquid phase – solid phase may be subjected to thermo-chemical transformation to biochar. Biochar is a carbonization product with high carbon concentration and relatively low decomposition susceptibility, obtained from various types of organic waste (International Biochar Initiative). Biomas carbonization takes place in the torrefaction process in the temperature from 200ºC to 320ºC. The chemical composition and utility properties of biochar depend on the substrate type and the process parameters. Biochar obtained from biodegradable waste may be an element of carbon biosequestration and used as biofuel, whereas in agriculture – as soil improver, which decomposes for a long time and which positively influences soil fertility, number of biogenic components and physical and water properties. The paper presents characteristic of the torrefaction process, process products and utility values of biochar from the point of view of energy and the agricultural value.

PL

Masa pofermentacyjna, jako biodegradowalny odpad biogazowni rolniczej może podlegać zagospodarowaniu bezpośredniemu jako nawóz lub też, po separacji fazy stałej i ciekłej – faza stała może być poddana termochemicznej transformacji do biowęgla. Biowęgiel jest karbonizatem o wysokiej koncentracji węgla i względnie małej podatności na rozkład, pozyskany z różnego rodzaju odpadów organicznych (International Biochar Initiative). Uwęglenie biomasy następuje w procesie toryfikacji w temperaturze od 200ºC do 320ºC. Skład chemiczny oraz właściwości użytkowe biowęgla uzależnione są od rodzaju substratu oraz parametrów procesu. Pozyskiwany z odpadów biodegradowalnych może być elementem biosekwestracji węgla i wykorzystany jako biopaliwo, zaś w rolnictwie – jako długo rozkładający się polepszacz gleby pozytywnie wpływający na żyzność gleby, zasobność w składniki biogenne oraz właściwości fizyczne i wodne. W pracy przedstawiono charakterystykę procesu toryfikacji, produkty procesu oraz walory użytkowe biowęgla z punktu widzenia wartości energetycznej i rolniczej.

Słowa kluczowe

EN

biochar; torrefaction; biofertilizer; biosequestration; biofuel

PL

biowęgiel; taryfikacja; bionawóz; biosekwestracja; biopaliwo

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 18, No. 3
• Strony: 149--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab.

Twórcy

autor

Radawiec W.

• Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Pl. Łódzki 3, 10-724 Olsztyn

autor

Dubicki M.

• Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Pl. Łódzki 3, 10-724 Olsztyn

autor

Karwowska A.

• Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Pl. Łódzki 3, 10-724 Olsztyn

autor

Żelazna K.

• Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Pl. Łódzki 3, 10-724 Olsztyn

autor

Gołaszewski J.

• Faculty of Environmental Management and Agriculture, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Pl. Łódzki 3, 10-724 Olsztyn

Bibliografia

• Bergman, P.C.A.; Boersm,a A.R.; Zwart, R.W.R.; Kiel, J.H.A. (2005). Torrefaction for biomass cofiring in existing coal-fired power stations “biocoal”. Report ECN-C-05-013 ECN, Petten, Holandia.
• Czekała, W.; Pilarski, K.; Dach, J.; Janczak, D.; Szymańska, M. (2012). Analiza możliwości zagospodarowania pofermentu z biogazowni. Technika rolnicza ogrodnicza leśna, 4, 6-8.
• Ding, Y.; Liu, Y.; Wu, W.; Shi; D.; Yang, M.; Zhong, Z. (2010). Evaluation of biochar effects on nitrogen retention and leaching in multi-layered soil columns. Water, Air, and Soil Pollution, 213 (1), 47-55.
• Sunil, K.; Ajay, B. (red.) (2012). Management of composting engineering. Synergism between compost and biochar for suitanable soil amelioration. Chorwacja, InTech, 167-199.
• Galvez, A.; Sinicco, T.; Cayuela, M.L.; Mingorance, M.D.; Fornasier, F.; Mondini, C. (2012). Short term effects of bioenergy by-products on soil C and N dynamics, nutrient availability and biochemical properties. Agriculture, Ecosystems & Environment, 160, 3-14.
• Gołaszewski, J.; Wiśniewski, D.; Stolarski, M.; Zieliński, M.; Krzyżaniak, M.; Dębowski, M.; Białowiec, A.; Olba-Zięty, E.; Radawiec, W. (2013-2014). ERANET Bioenergy: SE.Biomethane. Raporty wewnętrzne. CBEO-UWM Olsztyn.
• Han Y., Boateng A.A., Qi P.X., Lima I.M., Chang J. (2013). Heavy metal and phenol adsorptive properties of biochars from pyrolyzed switchgrass and woody biomass in correlation with surface properties. Journal of Environmental Management, 118, 196-204.
• Inyang M., Bin Gao B.,Ying Yao Y., Yingwen Xue Y., Zimmerman A.R, Pullammanappallil P., Cao X. (2012). Removal of heavy metals from aqueous solution by biochars derived from anaerobically digested biomass. Bioresource Technology, 110, 50-56.
• Jining, Z.; Lü, F.; Luo, C.; Shao, L.; He, P. (2014). Humification characterization of biochar and its potential as a composting amendment. Journal of Environmental Sciences, 26(20, 390-397.
• Knowles, O.A.; Robinson, B.H.; Contangelo, A.; Clucas, L. (2011). Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids. Science of the Total Environment, 40917, 3206- 3210.
• Kopczyński, M.; Zuwała, J. (2013). Toryfikacja biomasy drogą do eliminacji barrier technologicznych wielkosklaowego jej współspalania. Polityka Energetyczna, 16(4), 271-284.
• Lehman, J.; Joseph, S. (red). (2009). Biochar for Environmental Managment: Science Technology. Earthscan. Londyn, 184-249.
• Lehmann, J.; Rillig, M.C.; Thies, J.; Masiello, C.A.; Hockaday, W.C; Crowley, D. (2011). Biochar effects on soil biota. Soil Biology and Biochemistry, 43(9), 102.
• Liu, Z.; Quek, A.; Hoekman, S.K.; Balasubramanian, R. (2013). Production of solid biochar fuel from waste biomass by hydrothermal carbonization. Fuel, 103, 943-949.
• Masto, E.; Kumar, S., Rout, T.K.; Sarkar, P.; George, J.; Ram, L.C. (2013). Biochar from water hyacinth (Eichornia crassipes) and its impact on soil biological activity. Catena, 111, 64-71.
• Mohan, D.; Sarswat, A.; Ok, Y.S.; Pittman, Jr. C.U. (2014). Organic and inorganic contaminants removal from water with biochar, a renewable, low cost and sustainable adsorbent. Bioresource Technology, 160, 191-202.
• Mumme, J.; Srocke, F.; Heeg, K.; Werner, M. (2011). Use of biochars in anaerobic digestion. Bioresource Technology, 164, 189-197.
• Nelissen, V.; Saha, B.K.; Ruysschaert, G.; Boeckx, P. (2014). Effect of different biochar and fertilizer types on N2O and NO emissions. Soil Biology and Biochemistry, 70, 244-255.
• Sun, Y.; Gao, B.; Yao, Y.; Fang, J.; Zhang, M.; Zhou, Y.; Chen, H.; Yang, L. (2014). Effects of feedstock type, production method, and pyrolysis temperature on biochar and hydrochar properties. Chemical Engineering Journal, 240, 574-578.
• Tang, J.; Zhu, W.; Kookana, R.; Katayama, A. (2013). Characteristics of biochar and its application in remediation of contaminated soil. Journal of Bioscience and Bioengineering, 116(6), 653-659.
• Troy, S.H.; Nolan, T.; Leahy, J.J.; Lawlor, P.G.; Healy, M.G.; Kwapinski, W. (2013). Effect of sawdust addition and composting of feedstock on renewable energy and biochar production from pyrolysis of anaerobically digested pig manure. Biomass and Bioenergy, 49,1-9.
• Van der Stelt, M.J.C.; Gerhauser, H.; Kiel, J.H.A.; Ptasinski, K.J. (2011). Biomass upgrading by torrefaction for the production of biofuels. Biomass and Bioenergy, 35( 9), 3748-3762.
• Zheng, H.; Wanga, Z.; Denga, X.; Herbert, S.; Xing B. (2013). Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailabilty in agricultar soil. Geoderma, 206, 32-39.