Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, přenos a zatížení Dr. Benedikt Sauer, Prof. Dr. Hans Ruppert, Dipl.-Geow. Wiebke Fahlbusch
Problematika Hledání smysluplných možností využívání místních i regionálních velkoplošně zatížených zemědělských ploch, Téměř 10 % veškerých zemědělských ploch (pole a pastviny) v Německu jsou potencionálně zatížené. V Dolním Sasku se odhaduje, že přibližně 50 000 ha zemědělských ploch v okrajových a vnějších nivách jsou zatížené. Příklady: záplavová území, kanalizace, průmyslové oblasti s těžkými kovy Metody: Pěstování různých potencionálních energetických rostlin v terénních studiích a na experimentálním poli Analýza prvků různě kontaminovaných půd (celkový obsah) Extrakční půdní experimenty (amonný extrakt mobilní obsahy) Analýza prvků rostlin
Terénní studie v květináčích koncem srpna 2011
Venkovní testovací pole koncem srpna 2011
Přehled nejrůznějších stanovišť mg/kg ph kadmium měď molybden nikl olovo thalium zinek Seřazeno podle stoupajícího podílu kadmia v půdě. Červeně označené jsou hodnoty podle vyhlášky čistírenských kalů.
Dostupnost škodlivých prvků/ těžkých kovů Vysoce mobilní a rostlinám lehce dostupný: kadmium, thalium, zinek Mobilní, rostlinám dobře dostupný: měď, molybden, nikl Spíše nemobilní, pevně vázaný v půdě, znečištění plodin díky přilnavému půdnímu materiálu: olovo, chrom (III), titan. Kabata-Pendias (2011) Trace elements in soils and plants
Sasko: potencionálně znečištěné plochy Postižené jsou: bývalé hornické oblasti, záplavová území (Labe, Zschopau, Freiberger Mulde, Zwickauer Mulde). Oblasti se záchytným bodem pro výskyt plošně škodlivých půdních změn díky škodlivinám Na základě skutečné potřeby překročení zkušebních i naměřených hodnot podle BBodSchV Vztahy půda člověk, půda užitková rostlina LfULG, půdní reliéf, kontaminované lokality 08/2011 v záplavové oblasti Labe se nacházejí tato překročení pouze v jednotlivých úsecích toku
Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen Amaranth spec Miscanthus gig Sonnenblume Salut Zottelwicke Welta Weidelgras Gisel Inkernatklee Heusers Wi-Roggen Minello Wi-Tritcale Tulus Wi-Weisen Isengrain Mais Amadeo Wi-Gerste Christelle Mais Padrino Wi-Roggen Vitallo Durchwachsene Silphie Kadmium v mg/kg sušiny v rostlině 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cd v mg/kg
Jak dlouho bude trvat fytoremediace půdy? 1 ha půdy až do hloubky 1 m váží: 15.000 tun (při hustotě 1,5 g/cm) Půda na stanovišti Ohrum s 12,8 mg kadmia na kg půdy až do hloubky 1 m obsahuje 192 kg kadmia. Jedna GPS Amarantu-sklizeň s 12 t sušiny/ ha odebírá 109,2 g kadmia. Jedna GPS sklizeň pšenice s 15 t sušiny/ ha odebírá 13,5 g kadmia. V součtu je odebráno z 192 kg pouhých 0,12 kg kadmia za rok na hektar. Byl-li by tento průběh lineární, trvalo by 1.500 let, než by podíl kadmia klesl na normální hodnotu. V průběhu let by však bylo odebíráno stále menší množství kadmia, jelikož by ho bylo v půdě stále méně přítomno. V souvislosti s touto úvahou ve spojitosti s výpočtem, by to trvalo výrazně delší dobu. Kadmium je přitom jedním z nejmobilnějších prvků. Pro olovo jako příklad by fytoremediace trvala mnohem delší dobu. GPS = siláže celé rostliny
Mytí půdy se solární pumpou (článek v aktuálním časopise o bioplynu)? 1 ha půdy až do hloubky 1 m váží: 15.000 tun (při hustotě 1,5 g/cm) Půda na stanovišti Ohrum s 2760 mg zinku na kg půdy až do hloubky 1 m obsahuje 41400 kg zinku. Podle článku v aktuálním časopise o bioplynu existují slunečnice s 26 t sušiny/rok, které jsou schopny zbavit půdu 13 kg zinku za rok. Dále je možné díky této metody již po 10-20 letech kompletní vyčištění. Přepočteno: 41400 kg zinku / 13 kg více než 3000 let do vyčištění Optimistický výpočet: Čištění do hloubky 0,33 cm, pouze na středně zatíženým stanovišti (např.: 500 mg/kg zinku) se vyčistí: 2500 kg zinku / 13 kg 192 let
Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen Amaranth spec Miscanthus gig Sonnenblume Salut Zottelwicke Welta Weidelgras Gisel Inkernatklee Heusers Wi-Roggen Minello Wi-Tritcale Tulus Wi-Weisen Isengrain Mais Amadeo Wi-Gerste Christelle Mais Padrino Wi-Roggen Vitallo Durchwachsene Silphie Kadmium v mg/kg sušiny v rostlině 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cd v mg/kg
sušiny Interdisziplinäres Interdisciplinární Zentrum centrum für Nachhaltige pro udržitelný Entwicklung rozvoj na der univerzitě Universität Göttingen Göttingen Podíl kadmia v žitě ph=4,4 vede k výraznému zvýšení dostupnosti kadmia! Minello silné obohacení Vitallo slabší obohacení, mezi Minello a Vitallo se nachází přibližně faktor 4.
Kadmium v rostlině mg/kg sušiny Interdisziplinäres Interdisciplinární Zentrum centrum für Nachhaltige pro udržitelný Entwicklung rozvoj na der univerzitě Universität Göttingen Göttingen Podíl kadmia v žitě Minello a žito Vitallo vs. extrahovatelné kadmium v půdě Extrahovatelné Cd v půdě mg/kg sušiny
Kadmium v rostlině mg/kg sušiny Interdisziplinäres Interdisciplinární Zentrum centrum für Nachhaltige pro udržitelný Entwicklung rozvoj na der univerzitě Universität Göttingen Göttingen Podíl kadmia v Miscantusu gig. a D. Silphie vs. extrahovatelné kadmium v půdě Extrahovatelné Cd v půdě mg/kg sušiny
Kadmium v rostlině mg/kg sušiny Interdisziplinäres Interdisciplinární Zentrum centrum für Nachhaltige pro udržitelný Entwicklung rozvoj na der univerzitě Universität Göttingen Göttingen Podíl kadmia v Amarantu vs. extrahovatelné kadmium v půdě Byl uskutečněn první krok k vytvoření předpovědní metody pro využití extrakce půdy! Extrahovatelné Cd v půdě mg/kg sušiny
Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen Amarant-druh-Screening v Straubing 23.9.2013 na nezatížené půdě
Další možností využití kontaminovaných zemědělských stanovišť: plantáže rychle rostoucích rostlin
Cadmium Kadmium mg/kg in mg/kg Interdisziplinäres Interdisciplinární Zentrum centrum für Nachhaltige pro udržitelný Entwicklung rozvoj na der univerzitě Universität Göttingen Göttingen 30 25 20 15 Robinie Schwarz-Erle Černá olše Miscanthus giganteus Pappel Topol Max Max1 1 Weide Vrba Tordis 10 5 0 Trögen Dorste Ohrum Schwülper Harlingerode 1
Závěrečné prohlášení Zemědělské plochy zatížené škodlivými látkami mají větší potenciál pro využívání bioenergie než jiné plochy, bez větších požadavků na plochy s potravinami. Budoucí rozšíření oblastí pro bioenergii by měl být zaměřen především na kontaminované plochy. Výběr energetických plodin a odrůd by měl být prováděn s velkou pečlivostí, aby se uvolňovalo co nejméně škodlivých látek.
Kontakt Dr. Benedikt Sauer Wiebke Fahlbusch, Dipl.-Geow. Email: bsauer@gwdg.de Tel.: 0551 39 13736 Email: wfahlbu@gwdg.de Tel: 0551 39 33951