Biowęgiel konopny wzbogacony żelazem znacząco ogranicza przedostawanie się PFAS do warzyw

W związku z narastającym problemem zanieczyszczenia gleb trwałymi związkami PFAS, naukowcy szukają skutecznych, tanich i praktycznych sposobów, które mogłyby zmniejszyć przenikanie tych substancji do żywności. Najnowsze badania pokazują, że biowęgiel wytworzony z odpadów konopnych, wzbogacony żelazem, może być obiecującą i realną metodą ograniczającą wchłanianie PFAS przez rośliny uprawne.

Skąd problem z PFAS?

PFAS to syntetyczne związki chemiczne wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w produkcji powłok wodoodpornych, ognioodpornych, impregnacji i pian gaśniczych. Są bardzo trwałe (często nazywane „forever chemicals”) i mają tendencję do kumulacji w środowisku - w glebie, wodzie, a ostatecznie także w roślinach, które trafiają do łańcucha pokarmowego.

Już wcześniej sugerowano, że jednym z rozwiązań może być użycie biowęgla (biochar), węgla drzewnego powstałego w procesie pirolizy biomasy, który dzięki swojej strukturze porowatej i właściwościom sorpcyjnym może „wiązać” zanieczyszczenia i ograniczać ich przyswajalność przez rośliny.

Co pokazują ostatnie badania?

W badaniu opublikowanym w 2025 roku (Iron‑fortified hemp-derived biochar reduces per- and poly-fluoroalkyl substances bioaccumulation in radish) naukowcy sprawdzali, czy biowęgiel uzyskany z odpadów konopnych (łodygi i liście) może unieruchomić PFAS w glebie pochodzącej z terenu skażonego - był to teren dawnych ćwiczeń przeciwpożarowych, gdzie stosowano piany gaśnicze zawierające PFAS. Gleba zawierała łącznie ok. 576 ng PFAS na gram gleby (z czego znaczną część stanowił PFOS).

Biowęgiel był wytwarzany w temperaturze 500–800 °C; wersja z 500 °C miała najwyższą powierzchnię właściwą i najlepsze parametry sorpcyjne. Część biowęgla została wzbogacona żelazem (8 wt. %), co wytworzyło dodatkowe miejsca sorpcyjne - tlenki i wodorotlenki żelaza - o ładunku dodatnim, które przyciągają ujemnie naładowane cząsteczki PFAS.

Biowęgiel (zwykły i żelazowy) wmieszano do skażonej gleby w proporcji 2% lub 5% i pozostawiono na 90 dni. Następnie posadzono rzodkiewki (Rzodkiewka, Raphanus sativus), a po 4 tygodniach zmierzono stężenia PFAS w glebie, wodach wymywowych, pędach i jadalnych bulwach.

REKLAMA

Wyniki były obiecujące:

• Całkowite stężenie PFAS w roślinach (pędy + bulwy) zmniejszyło się o 45,9% w przypadku gleby z żelaznym biowęglem w porównaniu z glebą bez dodatków.
• W samej bulwie rzodkiewki spadek bioakumulacji PFAS wyniósł 25,7%.
• Redukcja była szczególnie silna w przypadku krótkocząsteczkowych PFAS - zarówno kwasów karboksylowych, jak i sulfonowych.

Badacze wskazują, że skuteczność takiego rolniczego dodatku wynika z synergii mechanizmów fizycznych i chemicznych: porowata struktura biowęgla „chwytająca” cząsteczki PFAS oraz dodatnie miejsca sorpcyjne (żelazo), które przyciągają ujemnie naładowane grupy PFAS, co ogranicza ich rozpuszczalną, biodostępną frakcję i utrudnia migrację w glebie.

Co to oznacza dla rolnictwa i bezpieczeństwa żywności

Nawet warzywa korzeniowe, rosnące pod powierzchnią gleby, mogą silnie kumulować PFAS, jeśli uprawiane są na skażonym podłożu. To budzi poważne obawy o bezpieczeństwo nabywców i konsumentów.

Biowęgiel konopny wzbogacony żelazem (nawet w niskiej dawce: 2–5% masy gleby) stanowi realną, stosunkowo tanią i przystępną metodę ograniczającą transfer PFAS do warzyw. Może być użyty przez producentów warzyw z terenów zagrożonych skażeniem, bez konieczności rezygnacji z uprawy.

Co więcej, wykorzystanie odpadów rolniczych: łodyg i liści konopi, wpisuje się w koncepcję gospodarki cyrkularnej i zrównoważonego rolnictwa.

Autorzy badań zwracają uwagę, że chociaż wyniki są obiecujące, to nadal konieczne są dalsze prace:

• testy polowe (nie tylko w szklarni), by sprawdzić skuteczność w rzeczywistych warunkach uprawy;
• analiza wpływu takiego dodatku biowęgla na mikrobiom gleby, jej żyzność, a także w dłuższej perspektywie na plony;
• rozszerzenie badań na inne gatunki warzyw i roślin (nie tylko rzodkiewki), gdyż mechanizm sorpcji i przyswajalności PFAS może być inny.

W obliczu rosnącego zagrożenia skażonymi PFAS glebami, zastosowanie biowęgla konopnego wzbogaconego żelazem to obiecujący kierunek działań dla rolnictwa i ochrony bezpieczeństwa żywności. To praktyczne, niedrogie i ekologiczne rozwiązanie bazujące na recyklingu odpadów rolniczych, które wstępnie pokazuje zdolność do znaczącej redukcji transferu PFAS do jadalnych części roślin.

Źródło: https://www.maxapress.com/article/doi/10.48130/ebp-0025-0010​