Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Biochar has recently drawn attention due to its ability to increase soil fertility, sequester carbon and its expected effect on reducing the leaching of elements from the soil, especially nitrogen. The possibility of using biochar as a soil amendment to reduce the amount of nitrogen leaching, and then reducing the quantities of nitrogen fertilizers used in agriculture to avoid the bad environmental effects has become a matter of great interest. In this study, the possibility of using biochar to reduce nitrogen leaching from soil was investigated by studying the adsorption capacity and subsequent release of ammonium (NH4 + ) and nitrate (NO3 - ) from three different biochars, vermiculite, perlite and two synthetic ion exchange resins (cation and anion exchangers). The release of NH4 + and NO3 - over time from biochars and other materials were studied with a dialysis bag method. Through the comparison of desorption between the materials with known charge and porosity properties the potential sorption mechanisms by biochar is discussed. All three kinds of biochar had negligible capacity to retain NO3 - . The biochar behaved similarly to the cation exchange resin. This suggests that the capacity to retain NO3 - is more dependent on the porosity of the material rather than its charge properties. Biochar had an ability to sorb and subsequently release a significant amount of NH4 + over the experimental period. The results indicated that adsorption through ion exchange plays the major role in this process. There were only small differences in sorption behavior between the three kinds of biochar from different feedstock materials.

Intresset för biokol har ökat på senare tid på grund av biokolets positiva effekter på markbördighet, kolinbindning och dess potentiella bidrag till att minska utlakning av framförallt kväve. Detta ses som en möjlighet till att öka effektiviteten i kväveutnyttjandet och på så sätt minska gödslingsbehovet.
I den här studien undersöktes sorptionskapaciteten och den efterföljande desorptionen av ammonium (NH4+) och nitrat (NO3-) från tre olika biokol, vermikulit, perlit och två syntetiska jonbytarmaterial (en katjon- och en anjonbytare). De tre biokolen hade framställts genom pyrolys av majshalm, kaffeskal och kokosnötskal i ett tidigare projekt.
Sorption och desorptionen av NH4 + och NO3- från biokolet och de andra materialen studerades med en dialysbaserad metod.
Den potentiella sorptionskapaciteten för de olika biokolen diskuteras genom jämförelse med hur material med känd laddning och porositet uppträder under liknande förhållanden. Alla tre biokolen hade en försumbar kapacitet att adsorbera NO3 -. Biokolens sorptions- och desorptionsegenskaper liknande katjonbytarens.
Detta indikerar att eventuell sorptionskapacitet för NO3
- kommer att vara mer beroende på materialets porositet (vattenhållande förmåga) än på dess laddningsegenskaper.
Samtliga biokol uppvisade en liknande kapacitet för sorption av NH4 + under experimentet. Detta trots varierande kemiska egenskaper. Resultaten indikerar att sorption genom jonbyte är den kvantitativt mest betydelsefulla bindningsformen för NH4 +.