Eficacități comparative ale biocharului modificat cu oxid de fier și biocharului modificat cu pirită pentru pasivarea simultană a cadmiului și arsenicului în soluții apoase și cultivarea salatei (Lactuca sativa L).

Pasivarea simultană eficientă a metalelor grele cationice (Cd) și anionice (As) reprezintă în continuare o provocare majoră în domeniul protecției mediului.

În acest studiu, biocharul obținut din tărâțe de orez a fost măcinat împreună cu materiale pe bază de fier — magnetită (Fe₃O₄) și pirită (FeS₂) — apoi a fost re-pirolizat la 600°C pentru a obține biochar modificat, respectiv Fe₃O₄-BC și FeS₂-BC.

Performanța de îndepărtare pe termen scurt a fost evaluată după 24 de ore de adsorbție în sisteme apoase cu două elemente, unde Fe₃O₄-BC a îndepărtat Cd (99,62%) și As (62,39%), FeS₂-BC a îndepărtat Cd (81,73%) și As (55,54%), iar biocharul nemodificat (BC) a îndepărtat Cd (99,04%) și As (54,31%).

Extracțiile secvențiale Tessier și Wenzel aplicate pe biocharul saturat cu Cd și As au arătat că ambele modificări au dus la îmbunătățirea mecanismelor de imobilizare (precipitare și complexare), absente în biocharul nemodificat.

Spectrele XRD și FTIR au identificat precipitați de metale grele și complexe formate la suprafață.

Prezența Cd și As adsorbite a fost vizualizată cu SEM-EDS.

Efectele de pasivare pe termen lung au fost studiate în soluri co-contaminate tratate cu 1% (greutate/greutate) biochar, iar translocarea metalelor grele din sol în plantă a fost cuantificată prin factorii de bioconcentrare (BCF) în părțile aeriene și rădăcini de salată.

S-a observat o eficiență diferențiată în funcție de metalul vizat: tratamentul cu Fe₃O₄-BC a dus la cel mai mic BCF pentru Cd în plantă (70,77%), în timp ce tratamentul cu FeS₂-BC a generat cel mai mic BCF pentru As (65,72%).

Interesant este faptul că, în comparație cu martorul, aplicarea biocharului nemodificat a dus la o creștere a BCF pentru As în plantă (101,03%), sugerând că modificarea biocharului cu materiale anorganice pe bază de fier oferă o stabilitate crescută pe termen lung prin reducerea eliberării de carbon organic dizolvat (DOC).

Per total, tratamentul cu Fe₃O₄-BC s-a dovedit a fi cel mai eficient în reducerea acumulării simultane de Cd și As în părțile comestibile ale salatei, prezentând un BCF pentru Cd în părțile aeriene de 35,33% și pentru As de 9,17%.