بررسی تأثیر دمای گرماکافت و اصلاح شیمیایی بر ویژگی های زغال های زیستی باگاس نیشکر و کاه برنج

Abstract

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر با توجه به حجم زیاد پسماندهای کشاورزی، تولید و کاربرد زغال زیستی به‌عنوان یک ماده‌ غنی از کربن در جهت بازیافت بقایای گیاهی، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، حفظ عناصر غذایی و حذف آلاینده‌ها و فلزات سنگین از خاک اهمیت زیادی پیدا کرده است. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر دمای گرماکافت، نوع زیست‌توده و اصلاح با نمک‌های معدنی بر ویژگی‌های زغال‌های زیستی تولید شده انجام شد.مواد و روش‌ها: برای انجام پژوهش آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و با سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل نوع زیست‌توده اولیه در 2 نوع (باگاس نیشکر و کاه برنج)، دمای گرماکافت در 2 سطح (300 و 500 درجه سلسیوس) و نوع اصلاح زغال زیستی در 4 مدل (شاهد یا بدون اصلاح، اصلاح‌ با کلریدآهن، کلریدروی و فسفات دی‌هیدروژن پتاسیم) بودند. ابتدا آماده‌سازی زغال‌های زیستی (16 نمونه در 3 تکرار) انجام و سپس ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی آن‌ها اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که با افزایش دمای گرماکافت در تمام زغال‌های زیستی شاهد و اصلاح شده، میزان خاکستر، کربن تثبیت شده (FC)، هدایت الکتریکی(EC)، اسیدیته (pH)، سطح ویژه (SSA)، محتوای کربن و نسبت C/N افزایش یافت و عملکرد، مواد فرار، ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC)، محتوای اکسیژن و هیدروژن کاهش پیدا کرد. در زغال‌های زیستی کاه برنج (شاهد و اصلاح‌شده) محتوای اکسیژن، نسبت O/C و O+N/C در هر دو دما و مقدار CEC در دمای 500 درجه سلسیوس نسبت به زغال‌های زیستی باگاس نیشکر بیش‌تر و مقدار سطح ویژه آن کم‌تر بود. اصلاح با نمک‌های معدنی باعث افزایش میزان خاکستر، عملکرد، CEC، سطح ویژه، EC، محتوای اکسیژن، نسبت O/C و کاهش pH، میزان کربن، نیتروژن و هیدروژن در زغال‌های زیستی تولید شده در هر دو سطح دما و دو نوع زیست-توده شد. بیش‌ترین مقدار CEC در زغال زیستی باگاس نیشکر تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس اصلاح شده با فسفر (58/94 سانتی‌مول ‌بر کیلوگرم) و بیش‌ترین سطح ویژه در زغال زیستی باگاس نیشکر 500 درجه سلسیوس اصلاح‌شده با آهن (49/94 مترمربع-برگرم) مشاهده گردید. زغال زیستی کاه برنج 500 درجه سلسیوس بدون اصلاح با pH 83/8 بالاترین مقدار pH را داشت و زغال زیستی کاه برنج 500 درجه سلسیوس اصلاح‌‌شده با آهن با EC 23/9 بالاترین میزان EC و نیز بیش‌ترین درصد خاکستر (07/49 درصد) را نسبت به دیگر زغال‌های زیستی نشان دادند. بیش‌ترین کربن تثبیت شده نیز به‌ترتیب مربوط به زغال زیستی باگاس نیشکر 500 درجه سلسیوس بدون اصلاح (4/51 درصد) و زغال زیستی باگاس نیشکر 500 درجه اصلاح‌شده با روی (7/48 درصد) بود. زغال زیستی کاه برنج 300 درجه سلسیوس اصلاح‌شده با آهن، کم‌ترین درصد کربن تثبیت‌شده و بالاترین نسبت H/C، O/C و O+N/C را داشت و در زغال‌های زیستی اصلاح شده با روی تولیدشده در دمای 500 درجه سلسیوس، این نسبت‌ها کم‌ترین مقدار را در مقایسه با زغال‌های زیستی دیگر داشتند که احتمالاً نشان‌دهنده پایداری بیش‌تر آن‌هاست. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که زغال‌های زیستی تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس به‌ویژه انواع اصلاح شده با فسفر و آهن دارای ویژگی‌هایی هستند که پیش‌بینی می‌شود برای حذف آلاینده‌ها از آب و خاک و بهبود حاصلخیزی خاک مناسب باشند و زغال-های زیستی تهیه شده در دمای 500 درجه سلسیوس به‌ویژه انواع اصلاح‌شده با روی ویژگی‌های مورد نیاز برای کاربرد در جهت ترسیب کربن در خاک را دارند. البته برای ارائه نتایج دقیق‌تر، لازم است کارهای پژوهشی بیش‌تری انجام شود. به‌طور کلی استفاده از نمک‌های معدنی برای اصلاح زغال زیستی می‌تواند در بهینه‌سازی ویژگی‌های آن، با توجه به هدف کاربرد، مؤثر باشد.

Keywords

• ویژگی‌های زغال‌زیستی
• دمای گرماکافت
• زیست‌توده
• اصلاح