Badania BMPRośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskiejedno badanie (5 prób)

Wilec (Ipomoea fistulosa / carnea) – liście — BMP: 5 badań, średnia ważona 415 m³ CH₄/t s.m.o.

Liście wilca (Ipomoea fistulosa, I. carnea) to biomasa inwazyjnego krzewu tropikalnego; badano je w różnych frakcjach rozdrobnienia, z bardzo spójnym wynikiem.

ocena: bardzo dobry CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 24 marca 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Aris riyanto / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 415m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 387–429m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 5jedno badanie (5 prób)
Publikacje: 1źródło
Temperatury: 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈51–54% CH₄

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

bardzo dobry — ocena redakcji dla biogazowniWarto go przyjąć nawet za darmo lub z dopłatą dla oddającego

Potencjał na tonę masy świeżej bardzo wysoki (104 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

+3potencjał 104 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 415 × s.m. 28,5 % × s.m.o. 87,7 %)

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty 0

0brak czynników

Suma punktów: 3 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

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

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 5 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 (415); 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
Sharma i in. (1988) · 1 DOI	387	37 °C · mezofilowy	liście, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Ipomoea fistulosa”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 2 DOI	413	37 °C · mezofilowy	liście, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Ipomoea fistulosa”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 3 DOI	421	37 °C · mezofilowy	liście, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Ipomoea fistulosa”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 4 DOI	427	37 °C · mezofilowy	liście, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Ipomoea fistulosa”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 5 DOI	429	37 °C · mezofilowy	liście, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Ipomoea fistulosa”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	415	średnia arytmetyczna 415, SD 17

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 28,5% (zakres 28,5–28,5)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 87,7 % s.m. (zakres 87,7–87,7)
Stosunek C/N: 21,2

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna.

Źródła: Sharma i in. (1988).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
klasyfikacja redakcji

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

Zalety

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 415 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 421; zakres 387–429; 5 rekordów z 1 źródeł).

Wady i ryzyka

Wynik z jednej pracy sprzed 1990 r.
Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 17 przy średniej 415 m³ CH₄/t s.m.o. (5 rekordów z 1 źródeł).

Dawkowanie

Brak danych o dawkach; ze względu na zawartość alkaloidów — tylko niewielki udział, po teście BMP i kontroli stabilności procesu.

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

Ipomoea fistulosa, określana również jako Ipomoea carnea, to krzew z rodziny powojowatych, pochodzący z Ameryki Południowej i szeroko rozprzestrzeniony w tropikach, gdzie zachowuje się jak inwazyjny chwast, np. wzdłuż rowów i kanałów w Indiach. Roślina jest toksyczna dla zwierząt i dlatego nie jest używana jako pasza. W literaturze biogazowej jest rozpatrywana jako biomasa, której pozyskanie wiąże się z ograniczaniem zasięgu gatunku.

Właściwości istotne dla fermentacji

Liście zawierają dużo wody, białko, cukry rozpuszczalne i włókno, a ligniny jest umiarkowanie. Roślina zawiera alkaloidy, w tym swainsoninę, o działaniu toksycznym na zwierzęta, ale nie jest to prosty wskaźnik inhibicji w fermentorze, a wpływ na mikroorganizmy nie jest dobrze udokumentowany. Wyższe białko zmniejsza C/N, więc przy dużych udziałach rośnie ryzyko amoniaku. Hydroliza jest szybka, a świeża masa szybko się psuje.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z jednej pracy, w warunkach mezofilowych 37 °C, z różnymi frakcjami rozdrobnienia liści, a wyniki są bardzo spójne. Oznacza to, że w badanym zakresie rozdrobnienie miało niewielki wpływ na końcowy wynik. Nie wynika z tego jednak, że zmienność w innych warunkach byłaby mała: wpływ mają wiek liści, pora roku, miejsce zbioru, przygotowanie próbki i inokulum.

W praktyce biogazowni

Liście wilca mogą być wprowadzane do kofermentacji z obornikiem w regionach, gdzie zbiór ogranicza zasięg inwazyjnej rośliny. Biomasę trzeba rozdrobnić i szybko wykorzystać lub zakisić. Ostrożność dotyczy pozostałości po fermentacji, jeśli miałyby być stosowane jako nawóz, bo skład związków wtórnych nie jest dokładnie poznany. Dla instalacji w Polsce materiał jest niedostępny.

Sytuację komplikuje to, że roślina wytwarza duże ilości biomasy, ale jej pozyskanie wymaga ręcznej pracy i ostrożności z powodu toksyczności. Zalety środowiskowe, takie jak ograniczanie inwazji, trzeba więc zestawić z kosztami zbioru i niepewnością co do właściwości pofermentu.

Dla kompletności dodajmy, że spójność wyników w teście z różnym rozdrobnieniem sugeruje wysoką dostępność składników liści, ale nie oznacza, że pędy i zdrewniałe części rośliny zachowują się tak samo. Wynik dotyczy wyłącznie frakcji liściowej.

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 = 0,134 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 3× (mediana 0.134 d⁻¹)).

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

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Sharma, S.K.; Mishra, I.; Sharma, M.; Saini, J. (1988). Effect of particle size on biogas generation from biomass residues. Biomass 17(4), 251–263. DOI: 10.1016/0144-4565(88)90107-2 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.