Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczego

Fusy kawowe (zużyta kawa) — BMP: 18 badań, średnia ważona 262 m³ CH₄/t s.m.o.

Fusy kawowe to zużyta kawa z gastronomii i przemysłu rozpuszczalnych, zawierająca tłuszcz, ligninę i kofeinę; dobrze fermentują po rozdrobnieniu i w niewielkim udziale.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 65 % (szacunek)

Opublikowano 6 kwietnia 2024Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. ПростоУчастник / Wikimedia Commons, licencja CC0 1.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 262m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 110–413m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 18badań
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 37 °C, 38 °C, 58 °Ctestu

Metan w biogazie

≈60–68% CH₄

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,5 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 2,8 % s.m. × 6,25); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

neutralny — ocena redakcji dla biogazowniBez wyraźnych zalet — za przyjęcie warto pobierać opłatę

Potencjał na tonę masy świeżej umiarkowany (40 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, inhibitory, pienienie. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

+1potencjał 40 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 262 × s.m. 16 % × s.m.o. 95,7 %)

Stabilność procesu −1,75

−1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
−0,5inhibitory: naturalne lub pozostałości (np. limonen, polifenole, antybiotyki, metale)
−0,25pienienie: skłonność do tworzenia piany w komorze

Obsługa i koszty −0,5

−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie

Suma punktów: −1,25 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: średnia · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 18 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 (262); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Pokaż pozostałe rekordy w legendzie (6)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Cazaudehore i in. (2021) · 1 DOI	294	38 °C · mezofilowy	(oryg.: „spent coffee”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Cazaudehore i in. (2021) · 2 DOI	301	58 °C · termofilowy	(oryg.: „spent coffee”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 1 DOI	127	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 2 DOI	217	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 3 DOI	252	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 4 DOI	266	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 5 DOI	311	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 6 DOI	320	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 7 DOI	322	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 8 DOI	329	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 9 DOI	336	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 10 DOI	338	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 11 DOI	350	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 12 DOI	362	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 13 DOI	370	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dias i in. (2023) · 14 DOI	413	37 °C · mezofilowy	przemysłowe fusy kawowe (różne warunki testu) (oryg.: „industrial spent coffee ground”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Velasquez-Pinas i in. (2023) · 1 DOI	110	37 °C · mezofilowy	odpady kawy mielonej (oryg.: „ground coffee waste”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Velasquez-Pinas i in. (2023) · 2 DOI	251	37 °C · mezofilowy	kawa odpadowa (oryg.: „dischard coffee”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	262	średnia arytmetyczna 293, SD 79

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 16% (zakres 6,3–97,2)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 95,7 % s.m. (zakres 95,1–96,3)
Azot: 2,8 % s.m.
Stosunek C/N: 17,5

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 9 oznaczeń, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Cazaudehore i in. (2021); Dias i in. (2023); Velasquez-Pinas i in. (2023).

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

Właściwości procesowe

bogaty w tłuszcze
włóknisty
zawiera inhibitory
skłonność do pienienia
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 262.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 79.2; 18 rekordów, 3 źródeł).
Fusy kawowe były przedmiotem badań fermentacji jako odpad kawy (Lane 1983).
Zawierają tłuszcz podnoszący potencjał (Lane 1983; Long i in. 2012).

Wady i ryzyka

Tłuszcz może dawać LCFA przy wysokim obciążeniu (Long i in. 2012).
Kofeina i polifenole mogą hamować (Chen i in. 2008).
Szybko pleśnieją - wymagają szybkiego zużycia.

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica dostarcza N i zasadowości, równoważąc wysokie C/N materiału.^[1][2]
uważaj
substraty: bogaty w tłuszcze — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Osad wstępny (pierwotny), Nasiona słonecznika, Wytłoki z oliwek (pomace, alperujo), Odpady poubojowe (bydło, trzoda, drób)
Fusy + olej/tłuszcz: dwa źródła LCFA.^[3]

Dawkowanie

Brak źródłowego progu. Niska/średnia dawka, rozdrobnione; udział ograniczony przez tłuszcz i inhibitory.

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

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Fusy kawowe to pozostałość po parzeniu kawy lub ekstrakcji kawy rozpuszczalnej. Powstają w kawiarniach, restauracjach, biurach i na dużą skalę w zakładach produkujących kawę rozpuszczalną. W biogazowniach pojawiają się jako element odpadów kuchennych (gastronomicznych) lub jako osobna, jednorodna partia z przemysłu. Z uwagi na rozwój kultury kawowej strumień jest w Polsce zauważalny, ale rozproszony.

Właściwości istotne dla fermentacji

Zużyta kawa jest materiałem zawierającym tłuszcz (kilka procent suchej masy), hemicelulozę (mannany, galaktany), celulozę, ligninę oraz białko. Dzięki zawartości lipidów potencjał gazowy jest wysoki, ale ryzykiem jest nagromadzenie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA) przy wysokim obciążeniu. Fusy zawierają także kofeinę, garbniki i polifenole, które mogą wpływać na mikroorganizmy, choć w typowych udziałach nie blokują procesu. Struktura włóknista zawiera frakcję trudno rozkładalną, więc rozkład jest wolniejszy niż dla cukrów. Świeże fusy są wilgotne i szybko pleśnieją.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym badania mezofilowe (37–38 °C) i termofilowe (ok. 58 °C). Rozrzut wynika z pochodzenia fusów (kawa parzona, ekstrakt przemysłowy), gatunku i stopnia palenia ziaren, tego, czy fusy były odtłuszczane, a także z rozdrobnienia, suszenia próbek, warunków testu i inokulum. W jednej z prac badano fusy przemysłowe w różnych warunkach testu, co samo w sobie tworzy zmienność.

W praktyce biogazowni

Fusy kawowe stosuje się jako dodatek do kofermentacji w niewielkim udziale, najlepiej z gnojowicą lub osadem, które wnoszą bufor i mikroelementy. Dawkowanie powinno być stabilne, bo nagłe zwiększenie ładunku lipidów może zaburzyć proces. Świeżych fusów nie przechowuje się długo. Odpady z gastronomii wymagają zgodności z przepisami dotyczącymi odpadów kuchennych i, jeśli są mieszane z produktami pochodzenia zwierzęcego, także z przepisami weterynaryjnymi.

Dla pełnej oceny partii warto sprawdzić zawartość tłuszczu i suchej masy, bo fusy z przemysłu kawy rozpuszczalnej, po ekstrakcji gorącą wodą, mają inny skład niż fusy z ekspresów w kawiarniach, które zawierają więcej resztek tłuszczu i są wilgotniejsze.

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 = 0,091 d⁻¹ (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 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.