title: Παραγωγή βιοεξανθρακώματος μέσω πυρόλυσης και εφαρμογή στο έδαφος
title: Biochar production by pyrolysis and application to soil
Creators: name: Μοναχος Μαριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η χρήση βιοεξανθρακώματος(biochar) στη γεωργία ως εδαφοβελτιωτικό. Το βιοεξανθράκωμα που μελετήθηκε ήταν προϊόν πυρόλυσης σε θερμοκρασίες 200-300-400-500-600-700-800 οC. Ως βιομάζα για τις πυρολύσεις χρησιμοποιήθηκαν φύλλα φοίνικα και υπόλειμμα ραφιναρίας(κομποστοποίησης) προερχόμενο από την ΕΜΑΚ Χανίων.
Στο υπόλειμμα ραφιναρίας πραγματοποιήθηκε ξήρανση και φυσικός διαχωρισμός. Τα δύο ανεπεξέργαστα υλικά αλέστηκαν και εξετάστηκαν ως προς την περιεκτικότητα τους σε τέφρα, προσδιορίστηκε η χημική τους σύνθεση μέσω στοιχειακής ανάλυσης και προσδιορισμού ανόργανων στοιχείων και προσδιορίστηκε το pH και το σημείο μηδενικής φόρτισης(pHZPC). Στη συνέχεια έλαβαν χώρα οι πυρολύσεις των υλικών και τα biochar που παράχθηκαν χαρακτηρίστηκαν ως προς την τέφρα, τη χημική τους σύνθεση, το pHZPC και το pH.
Για την εκτίμηση της δυνατότητας χρήσης των βιοεξανθρακωμάτων ως εδαφοβελτιωτικά χρησιμοποιήθηκαν τεστ φυτοτοξικότητας στα οποία τα biochar αναμειγνύονταν με χώμα που συλλέχθηκε από τη Μονη Χρυσοπηγής με την αναλογία biochar-χώματος που επιλέχθηκε να είναι 1:100. Όπως είναι λογικό, τα χαρακτηριστικά των βιοεξανθρακώματων ποικίλουν ανάλογα με την πρώτη ύλη και, φυσικά, την θερμοκρασία πυρόλυσης. Επίσης, η συμβατότητα του βιοεξανθρακώματος με την κάθε καλλιέργεια εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του biochar και της καλλιέργειας. Λόγω αυτού και με στόχο την εξαγωγή ασφαλέστερων και πληρέστερων συμπερασμάτων στα τεστ φυτοτοξικότητας χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικοί σπόροι(Sinapis Alba, Sorgum Sacharatum, Lepidium Sativum).
Από τα τεστ φυτοτοξικότητας παρατηρήθηκε ότι τα δύο βιοεξανθρακώματα είχαν αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη του σπόρου Sorgum Sacharatum. Για τον σπόρο Lepidium Sativum παρατηρήθηκε θετική επίδραση του biochar που προερχόταν από φύλλα φοίνικα με καταλληλότερο το biochar για θερμοκρασία πυρόλυσης 400οC. Το αντίστοιχο βιοεξανθράκωμα που προερχόταν από υπόλειμμα ραφιναρίας είχε θετική επίδραση ενώ τα αντίστοιχα βιοεξανθρακώματα των υπόλοιπων θερμοκρασιών είχαν μηδενική ή αρνητική επίδραση. Τέλος, για τον σπόρο Sinapis Alba το βιοεξανθράκωμα από φύλλα φοίνικα και θερμοκρασία πυρόλυσης 500οC απέδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα από όλα τα τεστ που πραγματοποιήθηκαν ενώ για 200οC υπήρξε αναστολή της ανάπτυξης των ριζών. Για τα βιοεξανθρακώματα από υπόλειμμα ραφιναρίας σε θερμοκρασίες πυρόλυσης 200 , 500 και 600οC παρατηρήθηκε θετική επίδραση ενώ αρνητική επίδραση παρατηρήθηκε για θερμοκρασία 300οC.
description: The main objective of this study was the use of biochar as soil enhancer. The biochars that used were produced at pyrolysis at temperatures of 200-300-400-500-600-700-800οC. Palm leaves and rafinery fragment (compost) from EMAK Chania were used as biomass.
The rafinery fragment was dried and separated. The two raw materials were grinded and analyzed to determine the point of zero charge, ash content, pH and their chemical composition through elemental and metal analysis. Then the pyrolysis of the biomass took place and the produced biochars were were analyzed for their pH, ash content, chemical composition and pHZPC .
In order to evaluate the yield of biochars as soil enhancers, phytotoxicity tests were executed in which the biochar was mixed with soil collected from Chrysopigi Monastery with a biochar-soil ratio of 1: 100. As it was expected, the characteristics of biochars depends on the raw material and, of course, the pyrolysis temperature. Also, the compatibility of biochars with each crop depends on the biochar and crop characteristics. Because of this and in order to draw more accurate conclusions three different seeds were used (Sinapis Alba, Sorgum Sacharatum, Lepidius Sativum) during the phytotoxicity tests.
The results show that both biochars had a negative effect on the growth of Sorgum Sacharatum seed. As for Lepidium Sativum seed, a positive effect of biochar was observed from the biochar produced by palm leaves and biochar produced at pyrolysis temperature of 400oC had the most positive effect. Biochar produced from rafinery fragment at the same temperature had a positive effect while from different temperature had zero or negative effect Finally, the most promising results for the Sinapis Alba seed were observed for biochar from palm leaves and pyrolysis temperature of 500oC while biochar with a pyrolysis temperature of 200oC inhibited root growth. Also, biochar from refinery fragment and pyrolysis temperature of 200,500 and 600oC had a positive effect while biochars produced at 300oC inhibited root growth.