Leaching characteristics and phytotoxic effects of sewage sludge biochar

  • K. Phoungthong
  • H. Zhang
  • L. M. Shao
  • P. J. He
2018 - Journal of Material Cycles and Waste Management
Palavras-chave: Lodo de esgoto, biochar, fitotoxicidade, trigo (Triticum aestivum L.), análises multivariadas
Termos de indexação: Índice de germinação, reúso de resíduos, viabilidade agronômica, metais pesados, impacto ambiental
 

Resumo

Foram analisadas as composições físico-químicas dos biochars obtidos via pirólise de lodo de esgoto em temperaturas variando de 300 a 900 °C. Foram conduzidos testes de lixiviação usando os biochars para investigar a liberação dos constituintes e seus efeitos fitotóxicos em um teste de germinação de sementes de trigo (Triticum aestivum). Análises multivariadas foram usadas para avaliar as contribuições dos constituintes para o índice de germinação (IG). Os resultados mostraram que os biochars eram ricos em teores de micronutrientes e melhoraram a germinação do trigo. Os teores de metais pesados foram maiores nos biochars do que no lodo de esgoto e seus níveis aumentaram com a temperatura de pirólise, mas estavam dentro dos limites aceitáveis para aplicação no solo, sugerindo assim que o lodo de esgoto é adequado para uso como substrato para biochar. Os diferentes componentes dos lixiviados do biochar podem promover e inibir a germinação de sementes de trigo, onde o IG foi promovido em concentrações mais baixas, mas inibido em concentrações mais altas. Nossos resultados sugerem que o biochar é um fixador eficaz e ambientalmente amigável para a imobilização de metais pesados no lodo de esgoto quando aplicado ao solo ou descartado em aterro, mas sua ecotoxicidade precisa ser avaliada para garantir sua segurança ambiental.

 

Abstract

Biochar was prepared via the pyrolysis of sewage sludge at temperatures ranging from 300 to 900 °C and the physical–chemical compositions of the biochars obtained were analyzed. Leaching tests were conducted using the biochars to investigate the release of the constituents and their phytotoxic effects on wheat (Triticum aestivum) seeds in a germination test. Multivariate analyses were used to evaluate the contributions of the constituents to the germination index (GI). The results showed that the biochars were rich in micronutrient contents and they improved the germination of wheat. The heavy metal contents were higher in the biochars than the sewage sludge and their levels increased with the pyrolysis temperature, but they were within the acceptable limits for land application, thereby suggesting that sewage sludge is suitable for use as a biochar substrate. The different components of the biochar leachates could promote and inhibit the germination of wheat seeds, where the GI was promoted at lower concentrations but inhibited at higher concentrations. Our results suggest that biochar is an effective and environmentally friendly fixative for the immobilization of heavy metals in sewage sludge when applied to land or disposed of in landfill, but its ecotoxicity needs to be assessed to ensure its environmental safety.

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