Ecologische Engineering

Revitalisering van afval van een loodmijn in Hongarije

Het concept van ecologische engineering kan worden gedefinieerd als de harmonisatie van ecosystemen en ingenieurspraktijk ten behoeve van duurzame ontwikkeling. De doelstellingen van ecologische engineering en eco-technologie kunnen dan ook ingevuld worden als: het herstel van ecosystemen die aanzienlijk zijn verstoord door menselijke activiteiten en de ontwikkeling van nieuwe duurzame ecosystemen.

De Effectieve Micro-organismen® bestaan uit micro-organismen die in de natuur voorkomen. Gene-tisch gemodificeerde micro-orga-nismen zijn niet terug te vinden in EM. Effectieve Micro-organismen® bevatten enkel nuttige micro-or-ganismen, die positieve effecten hebben op de ecologische sys-temen en op het milieu. Er zitten geen schadelijke of pathogene mi-cro-organismen in EM.

Zoals we weten, vertegenwoordigen Effectieve Micro-organismen een geharmoniseerde microbiële gemeenschap, die kan worden gebruikt in ecologische systemen.n Effectieve Micro-organismen® bestaan uit verschillende micro-organismen, die in staat zijn naast elkaar te bestaan en samen te werken. Dit is een uitzonderlijke eigenschap van prof. Higa’s EM®. Volgens onze interpretatie, kun-nen de effecten van de microbië-le gemeenschap veel sterker zijn in ecologische systemen, dan het effect van een enkele soort of een gewoon mengsel van verschillen-de soorten.

Effectieve micro-organismen® kunnen worden gekarakteriseerd door verschillende voordelige functies (afbraak van organisch materiaal, productie van bioactie-ve stoffen, bevordering van ge-zond milieu, enz.).

De Effectieve Micro-organismen® zijn op de markt verkrijgbaar te-gen een redelijke prijs. De toe-passing ervan is economisch, wat vooral belangrijk is in lage-inko-menslanden.

Op basis van al het bovenstaande kan worden geconcludeerd dat EM Technologie efficiënt kan worden gebruikt in ecologische systemen, zowel in de landbouwpraktijk als in het milieubeheer.

De milieurisico’s van loodmijnafval

Mijnbouw is een van de vele tech-nologieën die negatieve effecten hebben op het natuurlijke milieu. Dit geldt zeker ook voor loodmij-nen, waar het afval veel giftige ele-menten bevat die door winderosie grote gebieden kunnen vervuilen. Lood is een van de giftigste zware metalen. Het mijnafval ervan kan worden beschouwd als een poten-tiële chemische tijdbom.

Het zeer giftig loodmijnafval werd geselecteerd omwille van de effi-ciëntie van EM Technologie in mi-lieubescherming. Het was een eco-logische uitdaging om plantaardig leven te vestigen op loodmijnafval.

De experimentele site

Het loodmijnafval vertegenwoor-digde hoge chemische en ecotoxi-cologische risico’s vanwege het hoog loodgehalte. De loodconcen-tratie bedroeg 4200 mg/kg, wat 42 keer hoger was dan de Hongaarse grenswaarde voor niet-verontrei-nigde bodems. Het loodgehalte van het proefperceel werd bere-kend en kwam uit op 1,27 kg/m2. Onze uitdaging was om planten te kweken op dit zeer giftige medium, om loodverontreiniging door win-derosie te voorkomen.

Het experiment

Het experiment werd uitgevoerd in Gyöngyösoroszi, in Hongarije.

De ecologische omstandigheden van loodmijnafval moesten worden gewijzigd ten behoeve van de bio-massaproductie. Planten zijn niet in staat te groeien bij de pH-waar-de van het loodmijnafval (pH = 2,5). Gruiz (onderzoeker van technische hulpmiddelen voor milieurisico’s) stelde voor om het zeer zure lood-mijnafval chemisch te stabiliseren met vliegas, wat een ander afval-product is met een alkalische pH. Om de zure omstandigheden in evenwicht te brengen werd 5 % vliegas door het loodmijnafval ge-mengd.

Het was een eco-ingenieursuit-daging om gunstige ecologische omstandigheden voor planten te creëren omdat, noch het loodmijn-afval, noch de vliegas, goed is voor de plantengroei. Twee percelen werden aangelegd en de helft van de twee percelen werd gerevitali-seerd. Voor de microbiologische revitalisatie werden Effectieve Mi-cro-organismen® toegepast (EM geactiveerd, 5 ml/m2). Vanwege het lage nutriëntengehalte van het afval, moest de revitalisatie worden ondersteund met anorganische voedingsstoffen (NPK 1:1:1, 60 g/ m2) en eveneens met organische voedingsstoffen (suikerrietmelas-se, 55 g/m2). In één van de perce-len werd ook kalk gebruikt.

Er werden drie proefplanten ge-selecteerd om het oppervlak van loodmijnafval te stabiliseren: gras (mengsel van geselecteerde soor-ten), Sorghum (Sorghum bicolor L.) en Soedangras (Sorghum sudane-se).

In totaal werden 12 verschillende behandelingen getest in deze eco-logische engineering-casusstudie. De planten werden geoogst op het einde van het experiment. Om de efficiëntie aan te tonen van de EM toepassing, werd de rhizosfeer bo-dem geanalyseerd door microbio-logische testen. Bodemmonsters werden genomen uit de rhizosfeer van gras, Sorghum en Soedangras. Het aantal heterotrofe bacteriën en microscopische schimmels werd bepaald in de rhizosfeerbodem.

Vitaliteit van de rhizosfeerbodem

De doeltreffendheid van EM voor de revitalisering van loodmijnaf-val werd gekarakteriseerd aan de hand van het aantal levende mi-cro-organismen in de rhizosfeerbo-dem (als kolonievormende eenheid per gram bodem). Het aantal heterotrofe bacteriën in de rhizosfeerbodem wordt ge-toond in Fig. 1.

De rhizosfeer vertegenwoordigt het raakvlak tussen de plantenwortels en hun omgeving. De rhizosfeer is het deel van de bodem dat door plantenwortels beinvloed wordt en maar een paar millimeters breed is (Figuur 1). Ook al hebben we het dus over een relatief klein volume, de activiteit en dichtheid van het bodemleven is hier enorm hoog in vergelijking met de rest van de bodem. De vitaliteit van de rhizosfeer bepaalt fundamenteel de plantengroei. Rhizosfeeroptimalisatie kan dienen als het fundament van de ecologische engineering. De vitaliteit van de rhizosfeerbodem is belangrijk voor zowel de landbouwproductie als voor het beheer. Indien de
vitaliteit van de rhizosfeerbodem wordt geoptimaliseerd, kunnen zowel hoge landbouwopbrengsten als een doeltreff ende milieubescherming worden verwacht.

EM-toepassing (+EM) kan worden vergeleken met de controlebehan-deling (onbehandeld). Toepassing van EM verhoogde het aantal he-terotrofe bacteriën per gram grond in grote mate; van 43 miljoen naar 545 miljoen (gras), van 42 miljoen tot 457 miljoen (Sorghum) en van 45 miljoen tot 304 miljoen (Soe-dangras). Toepassing van EM resul-teerde in respectievelijk 13 maal, 11 maal en 7 maal meer heterotro-fe bacteriën in de rhizosfeer dan in de controle.

EM-toepassing samen met kalk (+EM +kalk) kan worden vergeleken met de kalkbehandeling (+kalk).

EM-toepassing deed ook het aan-tal heterotrofe bacteriën per gram grond in beide gevallen toenemen, van 374 miljoen tot 1740 miljoen (gras), van 119 miljoen tot 209 miljoen (Sorghum) en van 133 mil-joen tot 589 miljoen (Soedangras). Toepassing van EM resulteerde in 5 maal, 2 maal en 4 keer meer he-terotrofe bacteriën in de rhizosfeer dan in het geval van een kalkbe-handeling. EM-toepassing met kalk resulteerde in het hoogste aantal heterotrofe bacteriën in het geval van gras en Soedangras.

Het aantal microscopische schimmels in de rhizosfeerbodem wordt getoond in Fig. 2.

Microscopische schimmels zijn gevoeliger voor de omgevingsom-standigheden dan heterotrofe bac-teriën. EM bevat ook microscopi-sche schimmels. Het was nodig te weten te komen of EM in staat was het aantal microscopische schim-mels in de rhizosfeer van planten te beïnvloeden. Het aantal van mi-croscopische schimmels was lager dan het aantal heterotrofe bacteri-en in elke behandeling.

EM-toepassing (+ EM) kan worden vergeleken met de controlebehan-deling (onbehandeld). Toepassing van EM verhoogde het aantal mi-croscopische schimmels per gram grond efficiënt: van 0,32 miljoen naar 1,29 miljoen (gras), van 0,40 miljoen tot 3,04 miljoen (Sorghum), van 1,67 miljoen tot 2,40 miljoen (Soedangras).

De toepassing van kalk (+ kalk) kan worden vergeleken met de con-trolebehandeling (onbehandeld). Kalktoepassing verminderde het aantal microscopische schimmels in elk geval: van 0,32 miljoen naar 0,16 miljoen (gras), van 0,4 mil-joen naar 0,16 miljoen (Sorghum), van 1,67 miljoen naar 0,19 miljoen (Soedangras). Deze resultaten ge-ven aan dat microscopische schim-mels bij voorkeur groeien in een zuur milieu, in plaats van in een alkalisch milieu.

EM en kalktoepassing (+ EM + kalk) kunnen worden vergeleken met de kalkbehandeling (+ kalk). Het aantal microscopische schimmels werd door de toepassing van EM in elk geval significant verhoogd van 0,16 miljoen tot 1,37 miljoen (gras), van 0,16 tot 0,41 miljoen (Sorghum), van 0,19 miljoen naar 0,46 miljoen (Soedangras). Dat betekent dat EM in staat was om de negatie-ve invloed van kalk op de groei van microscopische schimmels in de rhizosfeerbodem te compenseren.

Biomassaproductie

De geschatte biomassaproductie als functie van de verschillende be-handelingen resulteerde in grote verschillen (Fig. 3).

De toepassing van EM (+ EM) kan worden vergeleken met de con-trolebehandeling (onbehandeld). De biomassaproductie (g/m2) nam in grote mate toe: van 61 tot 167 (gras), van 32 tot 241 (Sorghum), van 32 tot 315 (Soedangras). De biomassaproductie werd 2,7 maal verhoogd, 7,7 maal en 10,0 maal in respectievelijk gras, Sorghum en Soedangras.

De toepassing van kalk (+ kalk) kan ook worden vergeleken met de controlebehandeling. De biomassa productie (g/m2) nam ook toe: van 61 tot 112 (gras), van 32 tot 136 (Sorghum), van 32 naar 56 (Soe-dangras). Maar de kalktoepassing resulteerde in een lagere biomas-saproductie dan de EM toepassing.

EM-toepassing samen met kalk (+ EM + kalk) kan worden vergeleken met de kalkbehandeling (+kalk). EM-toepassing verhoogde de bio-massaproductie (g/m2) verder: van 112 naar 243 (gras), van 136 naar 238 (Sorghum), van 56 naar 393 (Soedangras). De biomassapro-ductie werd sterk opgevoerd door EM-toepassingen, in een bereik van 160–390 g/m2, wat overeen-komt met 1,6 – 3,9 ton/hectare.

De resultaten van de biomassa-productie bleken vergelijkbaar te zijn met de vitaliteit van hun rhizo-sfeerbodem.

Loodopname door test-planten

De loodconcentratie van geoogste planten werd bepaald. Er werden grote verschillen gevonden. De hoogste loodconcentraties werden gemeten in de controlebehande-lingen, waar alleen vliegas in het loodmijnafval was gemengd.

Vliegas verhinderde de loodop-name door de testplanten niet. De loodconcentratie was 92 mg/ kg in gras, 119 mg/kg in Sorghum, en 106 mg/kg in Soedangras. Deze hoge concentraties werden verlaagd door EM-toepassing en daalden tot 19 mg/kg in gras (ver-mindering met 80 %), 9 mg/kg in Sorghum (vermindering met 92 %) en 7 mg/kg in Soedangras (reductie van 93 %).

De toepassing van kalk verminder-de ook efficiënt de loodconcentra-tie van planten. De laagste lood-concentraties werden gemeten wanneer EM en kalk samen wer-den gebruikt.

Samenvatting

EM-toepassing verhoogde het aan-tal heterotrofe bacteriën en micro-scopische schimmels in elk geval. De biomassaproductie werd door EM in grote mate verhoogd, als gevolg van de hogere vitaliteit van de rhizosfeer. Toepassing van EM verminderde de loodconcentratie in de testplanten.

Effectieve Micro-organismen® wa-ren efficiënt om plantaardig leven te vestigen op het loodmijnafval en om het afvaloppervlak door plan-ten te stabiliseren.