Badania BMPGlony i rośliny wodne

Glon Dunaliella salina — BMP: 3 badania, średnia ważona 221 m³ CH₄/t s.m.o.

Dunaliella salina to halofilny zielony glon bez sztywnej ściany komórkowej; do fermentora wnosi dużo soli, co może hamować mikroorganizmy metanogenne.

CH₄ ≈ 58 % (szacunek)

Opublikowano 20 stycznia 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Terry J. McGenity i in. / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 221m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 63–323m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 3badania
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 38 °Ctestu

Metan w biogazie

≈55–62% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,8 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (bogaty w białko (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

brak oceny — ocena redakcji dla biogazowni

Brak oceny: brak suchej masy lub suchej masy organicznej w danych. Ocenę liczymy, gdy znamy suchą masę i suchą masę organiczną materiału.

Ocena redakcji wg metodyki

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 3 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (221); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Fermoso i in. (2016) DOI	63	—	(oryg.: „Dunaliella salina”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mussgnug i in. (2010) DOI	323	38 °C · mezofilowy	(oryg.: „Dunaliella salina”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Roberts i in. (2019) DOI	276	38 °C · mezofilowy	w publikacji badano D. salina (tytuł pracy) (oryg.: „Dunaliella sp.”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	221	średnia arytmetyczna 221, SD 139

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.): 50,4 % s.m. (zakres 50,4–50,4)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość.

Źródła: Roberts i in. (2019).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

bogaty w białko
bogaty w azot
zasolony
rozcieńcza wsad (mała s.m.)
zmienny skład
klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 276 (zakres 63–323) m³ CH₄/t s.m.o., 3 rekordów z 3 prac (ważona średnia 221).

Wady i ryzyka

Wysoka zawartość białka w komórkach powoduje uwalnianie amoniaku, który może być toksyczny dla procesu (Sialve i in. (2009); Rajagopal i in. (2013))
Obecność sodu u gatunków morskich może pogarszać pracę fermentora (Sialve i in. (2009))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: bogaty w węgiel — np. Słoma pszenna, Kiszonka z kukurydzy (cała roślina), Słoma zbożowa (gatunek nieokreślony), Wierzba energetyczna (Salix), Tektura i karton
Niskie C/N osadu glonowego wyrównywano dodatkiem papieru: 50–60% s.m.o. papieru zwiększało tempo produkcji metanu, optymalne C/N 20–25.^[1][2]
uważaj
substraty: bogaty w azot — np. Gnojowica świńska, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Osad nadmierny (wtórny, czynny), Glon Chlorella vulgaris, Glon Nannochloropsis salina
Białko glonów uwalnia amoniak; dodatkowe źródła azotu zwiększają ryzyko inhibicji amoniakiem.^[2][3]
uważaj
substraty: zasolony — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Serwatka, Sargassum (gronorost) – biomasa, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Glon Nannochloropsis salina
Sód z gatunków morskich może pogarszać pracę fermentora — nie łączyć z innymi substratami słonymi bez kontroli zasolenia.^[2]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

Nie suszyć biomasy przed podaniem — suszenie obniżało produkcję biogazu do ok. 80% (Mussgnug i in. (2010))
Kontrolować amoniak (wysokie białko) i, dla gatunków morskich, sód (Sialve i in. (2009))

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Dunaliella salina to jednokomórkowy zielony glon żyjący w wodach o bardzo wysokim zasoleniu, np. w słonych jeziorach i solankach. Jest uprawiany komercyjnie głównie w celu pozyskiwania beta-karotenu. W zbiorze jedna z prac dotyczyła próbek opisanych jako Dunaliella sp., ale w tytule publikacji wskazano D. salina, więc rekordy przypisano do tego gatunku. Biomasa glonowa po ekstrakcji karotenoidów może być produktem ubocznym.

Właściwości istotne dla fermentacji

Komórki Dunaliella nie mają sztywnej ściany komórkowej, jedynie elastyczną otoczkę, więc są łatwo dostępne dla enzymów po obumarciu. Skład biomasy zależy od warunków uprawy: w stresie solnym i świetlnym rośnie zawartość karotenoidów i glicerolu, który jest dobrze przyswajalny. Głównym problemem jest sól: biomasa pochodzi z pożywki o wysokim stężeniu chlorku sodu, a jony sodu w dużym stężeniu hamują wiele mikroorganizmów, w tym archeony metanogenne. Dodatkowo białko może uwalniać amoniak. Adaptacja inokulum do zasolenia poprawia wyniki.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy pochodzą z różnych prac i mogły dotyczyć biomasy uprawianej przy różnym zasoleniu i w różnych etapach przetworzenia. Zasolenie próbki, jej przemycie przed testem, fazę wzrostu oraz obecność glicerolu i karotenoidów trzeba uwzględnić, bo wpływają na wynik. Dodatkowo znaczenie mają temperatura, stosunek substratu do inokulum i adaptacja bakterii do soli. Przy niewielkiej liczbie rekordów rozrzut nie opisuje pełnej zmienności gatunku.

W praktyce biogazowni

Dunaliella salina nie jest substratem biogazowni. Jeśli powstaje jako pozostałość po ekstrakcji karotenoidów, kluczowe jest stężenie soli w zawiesinie: może ono wymagać rozcieńczenia lub mieszania z innymi substratami. Instalacja pracująca z odpadami o wysokim zasoleniu potrzebuje inokulum zaadaptowanego do soli lub pracy przy niższym obciążeniu. Wymagania prawne zależą od pochodzenia i statusu biomasy oraz zezwoleń instalacji.

Warto odnotować, że wysokie zasolenie jest także zaletą w innym sensie: uprawa w słonej wodzie ogranicza ryzyko zanieczyszczenia innymi organizmami. To jednak nie rozwiązuje problemu soli w fermentorze, który trzeba rozwiązać na etapie przygotowania biomasy.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,102 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 d⁻¹)).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.