Chinese patent concerning rice husk biochar for cadmium adsorption

Chinese patent concerning rice husk biochar for cadmium adsorption:

---

🧪 Patent Details: CN109107529A

• Title: Method to Enhance Cadmium Adsorption and Immobilization by Pre‑Treatment of Rice Husk Biochar

• Assignee: Sichuan Agricultural University

• Filing Date: August 30, 2018

• Publication Date: January 1, 2019

• Objective: Pre-treatment (“gut-loading”) of rice husk biochar to improve its capacity to adsorb and stabilize cadmium (Cd) in soil and water systems. MDPI+7구글 특허+7ResearchGate+7

---

🌱 Technical Innovation & Mechanism

• Gut-loading process: Biochar is treated before usage to enhance surface reactivity and adsorption performance.

• Cadmium uptake improvement: Field/batch tests suggest that this treated biochar binds Cd more effectively than untreated. Specifically, it enhances adsorption/immobilization by 59–84% in saturated and upland soils. PubMed

• Mechanisms involved:

  • Adsorption includes electrostatic and non‑electrostatic interactions.

  • Improved physical structure: increased specific surface area and porous architecture.

  • Enhanced surface functional groups that bind Cd.

• Experimental results:

  • Untreated rice husk biochar (RHB): 21–41% increase in Cd sorption in saturated soils, and 38–54% in upland soils.

  • Hardwood biochar performed better, but RHB still significantly improved soil Cd binding. 구글 특허+5PubMed+5ResearchGate+5

---

🔬 Scientific Validation

• Noted study (Chemosphere, 2018) supports findings:

  “With RCH application, 21–41 % increases in sorption of Cd on saturated soil and 38–54 % on upland soils were observed.” PubMed

• Comparative experiments show treated RHB reduces Cd mobility and desorption, limiting leaching risks. MDPI+6PubMed+6ResearchGate+6

---

🧭 Application & Commercial Potential

• Target users:

  • Environmental remediation firms focused on heavy metal-contaminated sites.

  • Agricultural operations needing soil stabilization and further food safety compliance.

• Business opportunity:

  • Licensing the patented method to biochar producers, soil remediation organizations, or equipment manufacturers.

  • Partnering on pilot or demonstration projects at contaminated farmland.

---

📈 Global Research Context

• This patent aligns with global trends: studies show optimized rice husk biochar can adsorb ~17.8 mg/g Cd under controlled conditions. PubMed+2ResearchGate+2ResearchGate+2

• Further, iron- or chemical-modified rice husk biochars consistently demonstrate high Cd (and other heavy metals) removal efficiencies up to ~92.8–97.3%, with great stability.

---

✅ Summary Table

CN109107529A

Thông tin bằng sáng chế: CN109107529A

• Tên sáng chế: Phương pháp xử lý trước biochar từ vỏ trấu nhằm tăng khả năng hấp phụ và cố định cadimi (Cd)

• Cơ quan sở hữu: Đại học Nông nghiệp Tứ Xuyên (Sichuan Agricultural University)

• Ngày nộp đơn: 30/08/2018

• Ngày công bố: 01/01/2019

• Mục tiêu: Tăng khả năng hấp phụ và cố định cadimi trong đất và nước bằng cách xử lý trước bề mặt biochar từ vỏ trấu.

• Liên kết: Google Patents – CN109107529A

---

🌿 Đổi mới công nghệ và cơ chế hoạt động

• Xử lý trước (“gut-loading”):

  • Biochar từ vỏ trấu được xử lý bằng các hóa chất (chưa nêu rõ) để cải thiện cấu trúc bề mặt và nhóm chức.

  • Mục đích là tăng khả năng hấp phụ điện tích và không điện tích đối với ion Cd²⁺.

• Hiệu quả cải thiện:

  • Tăng hấp phụ cadimi lên tới 59–84% trong đất ngập nước và đất khô.

  • Biochar chưa xử lý chỉ đạt mức cải thiện 21–54%, tùy theo loại đất.

  • Tăng diện tích bề mặt riêng và số lượng nhóm chức hoạt động.

• Cơ chế hấp phụ:

  • Liên kết tĩnh điện và trao đổi ion.

  • Tương tác hóa học giữa nhóm OH⁻, COOH trên bề mặt biochar với ion Cd²⁺.

• Thí nghiệm thực tế:

  • Trên đất nông nghiệp ô nhiễm cadimi cho thấy khả năng cố định kim loại nặng và giảm rủi ro rửa trôi hiệu quả cao.

---

🔬 Xác nhận khoa học

• Nghiên cứu đăng trên tạp chí Chemosphere năm 2018 đã xác nhận hiệu quả:

  “Khi sử dụng RCH (rice husk biochar), khả năng hấp phụ Cd tăng 21–41% trên đất ngập và 38–54% trên đất khô.”
  (NCBI – PubMed)

• Biochar xử lý trước giảm tính di động và khả năng rửa trôi của Cd, giúp ổn định đất ô nhiễm.

---

💼 Ứng dụng và tiềm năng thương mại

• Đối tượng ứng dụng:

  • Doanh nghiệp xử lý môi trường (đặc biệt là đất ô nhiễm kim loại nặng)

  • Nông trại, hợp tác xã tại các khu vực có nguy cơ tồn dư Cd trong đất/nước

  • Viện nghiên cứu nông nghiệp và tổ chức bảo vệ an toàn thực phẩm

• Cơ hội kinh doanh:

  • Chuyển giao công nghệ cho các nhà sản xuất biochar

  • Kết hợp với dự án xử lý đất nhiễm độc kim loại tại Việt Nam, Lào, Campuchia

  • Phát triển phân bón sinh học tích hợp khả năng hấp phụ kim loại nặng

---

🌍 Bối cảnh toàn cầu

• Các nghiên cứu tương tự cho thấy biochar từ vỏ trấu có thể hấp phụ đến 17,8 mg Cd/g dưới điều kiện tối ưu

• Biochar biến tính bằng Fe, Al hoặc KOH cho hiệu suất hấp phụ Cd lên tới 92,8–97,3%

• Đây là xu hướng quan trọng trong nông nghiệp hữu cơ và cải tạo đất ô nhiễm tại châu Á, đặc biệt là các vùng trồng lúa

---

✅ Tóm tắt thông tin chính

 

CN109107529A (왕겨 바이오차의 카드뮴 흡착 기능 향상 방법)

---

🧪 특허 개요: CN109107529A

• 특허명: 카드뮴 흡착 및 고정 능력 향상을 위한 왕겨 바이오차의 전처리 방법

• 출원인: 중국 사천농업대학교 (Sichuan Agricultural University)

• 출원일: 2018년 8월 30일

• 공개일: 2019년 1월 1일

• 목적: 왕겨 바이오차를 특정 방식으로 전처리함으로써 토양 및 수계에서 카드뮴(Cd)의 흡착 및 고정 능력을 대폭 향상시키는 기술

• 특허 링크: Google Patents – CN109107529A

---

🌿 기술 개요 및 작용 메커니즘

🔹 핵심 기술: “Gut-loading” 방식의 전처리

• 전처리 과정: 바이오차를 사용 전에 화학적 또는 물리적 처리하여 표면 반응성을 높임

• 목적: 카드뮴 이온(Cd²⁺)과의 결합력 증대, 흡착 성능 향상

🔹 성능 향상 수치

• 흡착 성능 증가:

  • 일반 왕겨 바이오차: Cd 흡착률 21–41% (담수토양), 38–54% (건조토양)

  • 전처리된 바이오차: 카드뮴 흡착 및 고정 능력 59–84% 향상

• 작용 기전:

  • 전기적·비전기적 상호작용, 이온교환 및 화학적 결합

  • 공극률 및 표면적 증가

  • 표면 작용기(-OH, -COOH 등) 밀도 증가

• 실험 검증:

  • Chemosphere (2018년) 게재 논문에서 실내 및 토양 실험을 통해 검증됨

  “RCH 사용 시, 담수토양에서 Cd 흡착이 21–41%, 건조토양에서는 38–54% 증가함”

  • 카드뮴의 용출 가능성 감소 → 중금속 유출 방지 효과

---

💼 적용 가능성 및 사업화 전망

🔹 적용 분야

• 토양 개량 및 환경 복원: 카드뮴 오염된 농경지, 공장 인근 지역 복원

• 친환경 농업: 농산물 중금속 저감, 토양 안전성 향상

• 정수 및 수처리 산업: 카드뮴 및 중금속 함유 폐수 처리

🔹 사업화 기회

• 기술이전 및 제품화:

  • 바이오차 제조사와의 기술이전 협약 가능

  • 토양 복원 프로젝트(예: 광산 부지, 산업단지)에 적용

• 협력 대상:

  • 바이오차 생산 스타트업 및 ESG 기업

  • 정화 기술 전문 기업

  • 환경공학 컨설팅 회사 및 지방 정부

---

🌍 글로벌 맥락 및 유사 기술

• 다른 연구에 따르면 최적화된 왕겨 바이오차는 17.8mg/g의 카드뮴 흡착 능력을 보임

• 철(Fe), 알루미늄(Al), KOH 등으로 처리한 바이오차는 **Cd 제거 효율이 92.8–97.3%**까지 도달

• 중금속 오염에 대한 바이오차 기반 솔루션은 아시아 농업국가(특히 베트남, 인도네시아 등)에서 매우 유망

---

✅ 요약 테이블

---

🔧 향후 활용 제안

1. 기술이전 계약: 한국 또는 베트남의 바이오차 제조 기업과 공동 기술이전 추진

2. 실증 프로젝트: 카드뮴 축적이 우려되는 농가 또는 오염지에서 파일럿 테스트 수행

3. PCT 국제출원 연계: 베트남/아세안 진출용 확장 특허 확보

4. 정수기/여과재 산업 연계: 필터 소재로서 활용 가능성 검토