Łan kwitnącego hiacyntu wodnego (Eichhornia crassipes) pokrywającego powierzchnię wody w brazylijskim Pantanalu.

Badania BMPGlony i rośliny wodne

Hiacynt wodny (Eichhornia crassipes) — BMP: 3 badania, średnia ważona 191 m³ CH₄/t s.m.o.

Hiacynt wodny (Eichhornia crassipes) to pływająca roślina inwazyjna o bardzo wysokiej wilgotności; jej potencjał metanowy zależy od zawartości ligniny w tkankach.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Bernard DUPONT / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 2.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
191m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
178–213m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
3badania
Publikacje
2źródła
Temperatury
35 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,2 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu)) 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

Krzywe BMP: Hiacynt wodny (Eichhornia crassipes)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 3 rekordów oraz średnia ważona 191 m³ CH₄/t s.m.o.. 3 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0501001502002500510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Ahou i in. (2021): 178 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993) · 1: 196 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993) · 2: 213 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia191

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 (191); 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
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.
TemperaturaPróbkaKrzywa
Ahou i in. (2021) DOI178—hiacynt wodny, mono-fermentacja (oryg.: „Water hyacinth (Benin)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 1 DOI19635 °C · mezofilowy(oryg.: „Water hyacinth (high lignin)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 2 DOI21335 °C · mezofilowy(oryg.: „Water hyacinth (low lignin)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona191średnia arytmetyczna 196, SD 18

Właściwości procesowe

  • rozcieńcza wsad (mała s.m.)
  • sezonowy
  • zmienny skład
  • zawiera inhibitory
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Wydajność metanowa w kompendium: mediana 196 (zakres 178–213) m³ CH₄/t s.m.o., 3 rekordów z 2 prac (ważona średnia 191).
  • Hiacynt wodny jest rośliną bogatą w azot; kofermentacja z odpadami owczymi była badana (Ahou i in. (2021); Patil i in. (2014))

Wady i ryzyka

  • Transport metali ciężkich podczas fermentacji hiacyntu był przedmiotem osobnych badań — przy roślinach z zanieczyszczonych wód kontrolować metale (Ilangovan i Noyola (1990))
  • Kofermentacja ze skórkami manioku dała mniej metanu niż suma monofermentacji obu substratów (Ahou i in. (2021))
  • Rośliny wodne o dużym udziale lignocelulozy mają niższy potencjał metanowy niż substraty łatwo rozkładalne (Labatut i in. (2011))
  • Metody teoretyczne zawyżały uzyski metanu, jeśli nie uwzględniono biodegradowalności — plan oparty na składzie wymaga potwierdzenia testem BMP (Labatut i in. (2011))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Źródła nie podają bezpiecznego udziału tego substratu we wsadzie.

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Hiacynt wodny (Eichhornia crassipes, obecnie także Pontederia crassipes) to wolno pływająca roślina wodna pochodząca z Ameryki Południowej, która rozprzestrzeniła się w tropikalnych i subtropikalnych zbiornikach całego świata. Tworzy gęste maty ograniczające żeglugę, dopływ światła i tlenu oraz utrudniające rybołówstwo i pracę elektrowni wodnych. W Polsce nie występuje trwale, ponieważ nie znosi mrozów, a w Unii Europejskiej figuruje na liście inwazyjnych gatunków obcych stwarzających zagrożenie dla Unii (rozporządzenie (UE) nr 1143/2014), co wiąże się m.in. z zakazem jego przywozu, przewozu, hodowli i uwalniania do środowiska.

Właściwości istotne dla fermentacji

Świeża biomasa składa się w ponad 90% z wody, a sucha masa to głównie celuloza, hemicelulozy, białko i popiół. Zawartość ligniny jest umiarkowana i różni się między liśćmi, ogonkami liściowymi i korzeniami. Roślina chłonie metale ciężkie i składniki biogenne z wody, więc biomasa z zanieczyszczonych zbiorników może zawierać podwyższone ilości metali. Duża zawartość wody utrudnia transport i dawkowanie, a rozkład białek uwalnia amoniak, choć zwykle w ilościach, które nie dominują w mieszaninach.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym takie, które rozróżniono jako biomasę o wyższej i niższej zawartości ligniny. Taka różnica pokazuje główny czynnik zmienności: wiek rośliny, pora roku, dostępność składników odżywczych w wodzie i udział poszczególnych organów wpływają na skład. Do tego dochodzą rozdrobnienie, sposób konserwacji (świeża, suszona, zakiszona), temperatura i stosunek substratu do inokulum. Przy niewielkiej liczbie rekordów rozrzut nie pozwala określić typowego zakresu dla całego gatunku.

W praktyce biogazowni

Hiacynt wodny jest rozważany jako substrat głównie w krajach, gdzie stanowi poważny problem środowiskowy, a jego zbiór łączy się z oczyszczaniem zbiorników. W warunkach europejskich nie jest dostępny. Gdzie występuje, przed fermentacją warto go rozdrobnić, odwodnić (prasowanie) lub mieszać z substratami suchszymi. Należy sprawdzić zawartość metali ciężkich i wpływ na poferment. Wymagania prawne obejmują przepisy o gatunkach inwazyjnych, które mogą ograniczać przemieszczanie żywych roślin.

Warto również pamiętać, że rośliny pływające, takie jak hiacynt, rosną bardzo szybko, więc w sprzyjających warunkach biomasę da się pozyskiwać wielokrotnie w ciągu roku. To jedna z przyczyn, dla których bywa postrzegany jako potencjalne źródło energii, mimo niskiej suchej masy.

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

  1. Ahou, Y.S.; Bautista Angeli, J.R.; Awad, S.; Baba-Moussa, L.; Andres, Y. (2021). Lab-scale anaerobic digestion of cassava peels: the first step of energy recovery from cassava waste and water hyacinth. Environmental Technology 42(9), 1438–1451. DOI: 10.1080/09593330.2019.1670266 DOI
  2. Chynoweth, D.; Turick, C.; Owens, J.; Jerger, D.; Peck, M. (1993). Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 5(1), 95–111. DOI: 10.1016/0961-9534(93)90010-2 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.