БІОВУГІЛЛЯ З АГРОВІДХОДІВ: ТЕХНОЛОГІЇ СТАЛОГО РОЗВИТКУ

Автор(и)

Ключові слова:

відходи, біовугілля, піроліз, біомаса, ґрунт, модифікування, сорбенти

Анотація

Зауважено, що відходи аграрного виробництва становлять суттєву частку загальносвітових відходів, спричиняючи забруднення екосистем та створюючи небезпеку для здоров'я у разі їх нераціонального оброблення.

Надзвичайно важливо розробити та впроваджувати оригінальні ефективні підходи, спрямовані на дієве пом’якшення негативного впливу сільськогосподарських побічних продуктів, що вимагає поглибленого аналізу сутності аграрних біовідходів. Виявлено критичну роль таких факторів, як різноманітність джерел відходів, варіативність їхнього хімічного складу та фізико-хімічних властивостей, потенціал використання в різних сферах та ефективність щодо специфічних забруднювачів, а також практичні аспекти реалізації технологій переробки. 

Досліджено сучасне ефективне поводження з органічними відходами аграрної галузі, що характерне різноманітністю технологій та сировини, принципів підбору складових для біовугілля та стійкістю. Проаналізовано вплив піролізованих залишків (із відходів деяких типів біомаси рослинного походження в Україні) сільськогосподарської діяльності у вигляді біовугілля на стабілізацію довкілля.

Деталізовано механізми перетворення біомаси за технологій термохімічного перетворення, що є ефективними в процесах розкладання довгих ланцюгових ділянок речовин на менші молекули. При цьому відбуваються як процеси відновлення енергії, продукування нових цінних біологічних матеріалів із відходів біомаси, так і емісія забруднювальних шкідливих речовин. Встановлено, що концентрація забруднювачів унаслідок термохімічних реакцій є функцією технологічних параметрів процесу газифікування та характеристик вихідної сировини.

Проаналізовано вплив біовугілля на стан екосистем, зокрема ґрунтів. Більшість досліджень демонструють позитивні тенденції застосування органічно поєднаних біочарів для ґрунтових та інших систем (як повноцінних добрив, добавок у процесах компостування, селективних біосорбентів та різнофункціональних композитів).

Наголошено на синергетичному характері проблем використання та одержання біовуглецевих матеріалів, що вимагає додаткових випробувань і розробки відповідних технологій та інтегрованих підходів до їхнього вирішення.

Посилання

Abdi O., Kazemi M. A review study of biosorption of heavy metals and comparison between different biosorbents. J. Mater. Environ. Sci. 2015. Vol. 6 (5). Р. 1386–1399.

Ali N. et al. Biochars reduced the bioaccessibility and (bio)uptake of organochlorine pesticides and changed the microbial community dynamics in agricultural soils. Chemosphere. 2019. Vol. 224. P. 805–815. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.02.163

Alkharabsheh H. M. et al. Biochar and its broad impacts in soil quality and fertility, nutrient leaching and crop productivity: а review. Agronomy. 2021. Vol. 11. № 5. . 993. DOI: 10.3390/AGRONOMY11050993

Boguta P. et al. Chemically engineered biochar – Effect of concentration and type of modifier on sorption and structural properties of biochar from wood waste. Fuel. 2019. Vol. 256, № 15. Р. 115893. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115893

Bordun I. Structural and Magnetic Properties of Ni/C Composites Synthesized from Beet Pulp and Corn Stems. Magnetochemistry. 2021. Vol. 7 (3). 31 р. DOI: 10.3390/magnetochemistry7030031

Brunetkin V. O., Davydov V. O., Tarakhtii O. S. Research of thermochemical conversion of organic substances using an equilibrium model. Bulletin Kherson NTU. Engineering Studies. 2023. No 2 (85). P. 9–19. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.2.1

Cantrell K. B. et al. Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource Technology. 2012. Vol. 107. P. 419–428.

Chen D., Liu W., Wang Y. Effect of biochar aging on the adsorption and stabilization of Pb in soil. Journal Soils Sediments. 2022. Vol. 22, No 1. Р. 56–66. DOI: 10.1007/s11368-021-03059-x

Chen M., Sun Y., Peng Y. Effect of low-carbon coal gangue on the stability and dissolved organic matter characteristics of co-pyrolysis biochar: insights on pyrolysis temperatures and minerals. Carbon Res. 2025. Vol. 4, № 19. 14 р. https://doi.org/10.1007/s44246-024-00186-1

Choudhary Payal et al. Exploring invasive weed biochar as soil amendment: A study on fodder oats productivity and soil biological properties. Environmental Research. 2023. Vol. 216. (2) 1. Р. 114527. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114527

Couto N. Influence of the Biomass Gasification Processes on the Final Composition of Syngas: [Text]. Energy Procedia. 2013. Vol. 36. P. 596–606. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.07.068

Czemik. S., Bridgewater, A. V. Overview of Applications of Biomass Fast Pyrolysis. Energy Fuels. 2004. Vol. 18. Р. 590–598.

Dai Z., Zhang X, Tang C. Potential role of biochars in decreasing soil acidification: а critical review. Sci. Total Environmental. 2017. Vol. 601, No 1. Р. 581–582. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.169

Das S. K., Ghosh G. K., Avasthe R. Morpho-mineralogical exploration of crop, weed and tree derived biochar. J. Hazard. Mater. 2020. Vol. 407, No 7. Р. 124370. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.124370

Fang J. et al. Minireview of potential applications of hydrochar derived from hydrothermal carbonization of biomass. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2018. Vol. 57, No 25. P. 15–21.

Gheewala S. H. et al. Sustainability assessment of palm oil-based refinery systems for food, fuel, and chemicals. Biofuel Research Journal. 2022. Vol. 36. P. 1750–1763. DOI: 10.18331/BRJ2022.9.4.5

González P. G. Activated carbon from lignocellulosics precursors: A review of the synthesis methods, characterization techniques and applications. Citation DataRenewable and Sustainable Energy Reviews, 2018. Vol. 82. P. 1393–1414.

Hong Yu. et al. Innovative use of silvichemical biomass and its derivatives for heavy metal sorption from wastewater: Int. J. Environment and Pollution. 2008. Vol. 34, No 1–4. P. 427–450.

Ippolito J. et al. Designer, acidic biochar influences calcareous soil characteristics. Chemosphere. 2016. Vol. 142. P. 184–191. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.05.092

Kapoor T. R., Zdarta J. Fabrication of engineered biochar for remediation of toxic contaminants in soil matrices and soil valorization. Chemosphere. 2024. Vol. 358. Р. 142101. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142101

Keri B. et al. Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource Technology. 2012. Vol. 107. P. 419–428. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.084

Korinenko B. V. et. al. Circular economy and thermochemical conversion of solid waste. Bulletin of Vinnytsia Polytechnic Institute, 2021. No 4. P. 7–19. https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2652

Leng Lijian et al. Biochar stability assessment methods: a review. Bioproducts and Biosystems Engineering: review article. Science of the Total Environment. 2019. Vol. 647. P. 210–222 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.402

Lyons Cerón A. Effect of Woody Biomass Gasification Process Conditions on the Composition of the Producer Gas [Text]. Special Issue Selected Papers from the 9th European Conference on Renewable Energy Systems (ECRES2021). Sustainability. 2021. Vol. 13, No 21. P. 11763.

Marathe S., Sadowski Ł. Developments in biochar incorporated geopolymers and alkali activated materials: а review. Journal of Cleaner Product. 2024. Vol. 469. Р. 143136. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143136

Miao Z. and Zixin P. Porous carbon materials with different dimensions and their applications in supercapacitors. Journal of Physics D: Applied Physics. 2024. Vol. 57, Nо 43. 26 р. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024JPhD...57Q3001Z/abstract

Nuno Couto et al. Influence of the Biomass Gasification Processes on the Final Composition of Syngas. Energy Procedia. 2013. Vol. 36. P. 596–606.

Qiu M. et al. Biochar for the removal of contaminants from soil and water: a review. Biochar. 2022. Vol. 4, 19. https://doi.org/10.1007/s42773-022-00146-1

Ranjeet Kumar Mishra, Kaustubha Mohanty. A review of the next-generation biochar production from waste biomass for material applications. Science of The Total Environment. 2023. Vol. 904, No 15. Р. 167171. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167171

Resego Phiri, Sanjay Mavinkere Rangappa, Suchart Siengchin. Agro-waste for renewable and sustainable green production: а review. Journal of Cleaner Production. 2024. Vol. 434, No 1. Р. 139989. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139989

Rivka B. et al. Characterization and quantification of biochar alkalinity. Chemosphere. 2017. Vol. 167. P. 367–373. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.09.151

Shahbazi R., Behbahani, F. K. Synthesis, modifications, and applications of iron-based nanoparticles. Mol. Divers. 2024. Vol. 28. Р. 4515–4552. https://doi.org/10.1007/s11030-023-10801-9

Shahzadi T. et al. Advances in lignocellulosic biotechnology: A brief review on lignocellulosic biomass and cellulases. Advances in Bioscience and Biotechnology, 2014. Vol. 5, No 3. P. 246–251. DOI: 10.4236/abb.2014.53031

Singh B. P., Cowie A. L., Smernik R. J. Biochar carbon stability in a clayey soil as a function of feedstock and pyrolysis temperature. Environmental Science and Technology. 2012. Vol. 46, No 21. Р. 1770–1778. DOI: 10.1021/es302545b

Song G. et al. Quality of gaseous biofuels: Statistical assessment and guidance on production technologies. Renew Sustain Energy Rev. 2022. Vol. 169. Р. 112959.

Tomczyk A., Sokołowska Z., Boguta P. Biochar physicochemical properties: pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Rev Environ Sci Biotechnol, 2020. Vol. 19. Р. 191–215. https://doi.org/10.1007/s11157-020-09523-3

Tran H. et al. Removal of various contaminants from water by renewable lignocellulose-derived biosorbents. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 2019. Р. 2155–2219.

Waheed A. et al. Biochar in sustainable agriculture and Climate Mitigation: Mechanisms, challenges, and applications in the circular bioeconomy. Biomass and Bioenerg. 2025. Vol. 193. Р. 107531. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2024.107531

Wang J. and Chen. C. Biosorption of Heavy Metals by Saccharomyces cerevisiae. Biotechnology Advances. 2006. Vol. 24. Р. 427–451. http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.03.001

Xingxiu Huang et al. Combined resource utilization of ash from biomass power generation and wheat straw biochar for soil remediation. Applied Soil Ecology. 2024. Vol. 193. Р. 105150.

Xiong J. et. al. Research progress on pyrolysis of nitrogen-containing biomass for fuels, materials, and chemicals production. The Science of The Total Environment. 2023. Vol. 872 (3). P.162214. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162214

Yang Lu. et al. Effects of biochar addition on the abundance, speciation, availability, and leaching loss of soil phosphorus. Science of The Total Environment. 2021. Vol. 758, No 1. Р. 143657.

Zhao D. et al. Recycling corn stalks as an effective biosorbent for heavy metal removal from wastewater: Investigation on the adsorption performance and mechanism. Environmental Technology & Innovation. 2025. Vol. 38. P. 104140. https://doi.org/10.1016/j.eti.2025.104140

Опубліковано

15.11.2025

Як цитувати

Мазурак, О., Мазурак, І., Разанова, А., & Ковалів, Ю. (2025). БІОВУГІЛЛЯ З АГРОВІДХОДІВ: ТЕХНОЛОГІЇ СТАЛОГО РОЗВИТКУ. Вісник Львівського національного університету природокористування. Серія Агрономія, (29), 37–43. вилучено із https://visnyk.lnau.edu.ua/index.php/agronomy/article/view/461

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають