Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 6
Проблема образования органических отходов 7
Характеристики куриного помета 7
Способы и технологии переработки куриного помета 8
Прямое внесение куриного помета в почву 9
Химическая переработка куриного помета 9
Биологические способы переработки куриного помета 9
Физические способы переработки куриного помета 11
Характеристики биочара 12
Глава 2. Материалы и методы 14
Объект исследования 14
Оценка выхода пироугля по массе и объему при пиролизе исходного субстрата 14
Определение рН и электрической проводимости 15
Определение емкости катионного обмена 15
Определения валового содержания углерода, азота и водорода с использованием элементного анализатора Perkin Elmer по методу Дюма-Прегля 16
Оценка фитотоксичности почв 17
Методика получения изображений методом сканирующей электронной микроскопии 18
Методика определения среднего размера частиц методом лазерной дифракции с использованием дифракционного анализатора Microtrack Bluewave 20
Глава 3. Результаты и обсуждения 21
Выход пироугля по массе и объему при пиролизе исходного субстрата 21
Определение рН и электрической проводимости 21
Определение емкости катионного обмена 23
Содержание углерода, водорода и азота 24
Изменение фитотоксичности 27
Получение изображений методом сканирующей электронной микроскопии 28
Измерение среднего размера частиц 29
Выбор оптимального режима пиролиза 32
Выводы 35
Список литературы
В последнее время все больше уделяется внимание повышению урожайности, качества продуктов питания, переходу на зеленые технологии и органическое земледелие. Органическое земледелие отличается от традиционного тем, что землю не копают и не пашут, а лишь поверхностно взрыхляют на глубину 5-10 см. Для этого использую различные инструменты и приспособления. Для удобрения почвы и защиты растений от болезней и вредителей применяются только органические биоудобрения и биопрепараты. Метод органического земледелия ведения сельского хозяйства исключает применение гербицидов, пестицидов, химических удобрений, различных регуляторов роста растений (Семенченко, 2015).
Отказ от применения минеральных удобрений позволяет снизить риск деградации почв, снижения содержания гумуса и развития эрозионных процессов, которые происходят при избыточном насыщении почвы удобрениями. Кроме того, при большом насыщении почвы минеральными удобрениями изменяется структура аборигенного сообщества почвы, снижается численность азотфиксаторов, нарушается ряд биологических процессов, деградирует корневая система растений.
Негативные последствиях применения пестицидов для окружающей среды проявляются в нарушении естественных микробиоценозов почвы и воды, снижении биологической и пищевой ценности продуктов питания, возникновении устойчивости у микроорганизмов и вредителей, гибели и болезням животных и человека (Лысенко, 2015). Актуальна разработка новых типов органических удобрений, в частности, пиругля. Пироуголь способен заменить не только минеральные удобрения, но и пестициды.
В связи, с вышесказанным, целью работы стало оценить качество пироугля, полученного из двух типов куриного помета при разных режимах пиролиза.
В задачи исследования входило:
1. Определить выход пироугля из куриного помета по массе и по объему при разных режимах пиролиза
2. Оценить pH и электропроводности пироугля полученного при разных режимах пиролиза;
3. Оценить емкость катионного обмена образцов пироугля полученного при разных режимах пиролиза;
4. Оценить содержание углерода, общего азота, водорода в образцах пироугля полученного при разных режимах пиролиза;
5. Оценить фитотоксичнсть образцов пироугля полученного при разных режимах пиролиза;
6. Оценить морфологию частиц и пор пироугля полученного при разных режимах пиролиза по изображениям, полученным методом сканирующей электронной микроскопии;
7. Определить средний размер частиц пироугля и площадь их поверхности с использованием лазерного дифракционного анализатора;
8. Выбрать оптимальный режим пиролиза куриного помета.
1. Для куриного помета 1 типа усадка по массе составила от 39-73%, для второго типа от 44-78%. Усадка по объему составила от 15 до 42% для первого типа куриного помета и от 6 до 80% для второго типа помета.
2. Для всех образцов пироугля pH изменялся в диапазоне от 6,4 до 10,7 Минимальные значения pH были отмечены для образцов 2 и 11 (куриный помет 1 типа), максимальные у 18 и 20 (куриный помет 2 типа). Диапазон электропроводности для образцов пироугля составил от 1,2 – 4,5 мСм/см. Минимальными значениями электропроводности характеризовались образцы 7 и 22, максимальными – образцы 6 и 21.
3. Емкость катионного обмена в полученных образцах изменялась от 22 до 93 мг экв/100г. При этом образцы характеризующиеся минимальной (17) и максимальной (19) электропроводностью были получены из куриного помета второго типа.
4. Минимальное содержание азота отмечено для пирогуля полученного из куриного помета первого типа в образцах 8 (1,25%) и 12 (1,13%), максимальное в образцах, полученных из второго типа куриного помета - 14 (3,50%) и 16 (3,80%). Минимальное содержание углерода в образцах 8 (8,92%) и 12 (9,76%) (куриный помет 1 типа), максимальное 24 (42,4%), 25 (43,71%) (куриный помет 2 типа). Минимальное значение водорода в образцах 8, 19, максимальное 3 и 6.
5. Установлено, что пироуголь, полученный из куриного помета первого типа был менее токсичным, и обладающим удобрительными свойствами (индекс прорастания составил 190-322%). Максимальный индекс прорастания у образца № 9, полученного при температуре 500°C и времени обработки 4 часа (322,51%). Пироуголь полученный из куриного помета второго типа был более токсичен GI – от 27 до 101%, удобрительных свойств ни для одного образца выявлено не было.
6. Образцы пироугля состояли из частиц размером от 28,35 до 382 мкм и средней площадью от 19,83 до 829,7мкм.
7. Согласно данным сканирующей электронной микроскопии форма частиц пироугля неправильная, на поверхности присутствуют поры разной формы и разного диаметра.
8. Установлено, что оптимальным для переработки куриного отхода 1 типа является режим 400оС и длительность пиролиза 2 часа, для куриного отхода 2 типа - 600оС и длительность пиролиза 1 час.
