Metodologia Kontakt
Zielony łan jęczmienia przed dojrzałością z wydeptaną ścieżką i drzewami w tle – faza zbioru całych roślin na kiszonkę.

Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Jęczmień – cała roślina (GPS) — BMP: 6 badań, średnia ważona 419 m³ CH₄/t s.m.o.

Jęczmień jako cała roślina (GPS) to zielonka zbierana przed pełną dojrzałością ziarna. Zestawienie obejmuje kilka faz rozwojowych z różnych prac i warunków.

ocena: bardzo dobryCH₄ 61 %

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
419m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
353–658m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
6badań
Publikacje
2źródła
Temperatury
35 °C, 40 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,1 kWh/m³ biogazu

pomiar średnia z 6 badań BMP, zakres 57–68 %; w teście okresowym udział CH₄ bywa wyższy niż w instalacji.

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 (103 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

  • +3potencjał 103 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 419 × s.m. 26,4 % × s.m.o. 93,4 %)

Stabilność procesu 0

  • 0brak czynników

Obsługa i koszty −0,5

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

Suma punktów: 2,5 · 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 6 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Jęczmień – cała roślina (GPS)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 6 rekordów oraz średnia ważona 419 m³ CH₄/t s.m.o.. 6 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006008000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Pouech (b.r.): 356 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Heiermann (2002) · 1: 353 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Heiermann (2002) · 2: 438 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Heiermann (2002) · 3: 462 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Heiermann (2002) · 4: 503 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Heiermann (2002) · 5: 658 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia419

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 (419); 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.		CH₄ w biogazie
% obj., pomiar		TemperaturaPróbkaKrzywa
Pouech (b.r.)35658,7 %40 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Heiermann (2002) · 135357,0 %35 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Heiermann (2002) · 243865,0 %35 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Heiermann (2002) · 346264,0 %35 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Silage in 1L glass vessels packed and sealed for 3 month periodpunkt końcowy (krzywa modelowa)
Heiermann (2002) · 450363,0 %35 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Heiermann (2002) · 565868,0 %35 °C · mezofilowycała roślina, różne fazy (kwitnienie, dojrzałość mleczna/woskowa) (oryg.: „Barley”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Silage in 1L glass vessels packed and sealed for 3 month periodpunkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona41961,1 %średnia arytmetyczna 462, SD 113

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
26,4% (zakres 18,8–46,5)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
93,4 % s.m. (zakres 90,2–94,7)
Azot
2,7 % s.m.

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 6 oznaczeń, sucha masa organiczna: 5 oznaczeń.

Źródła: Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for…; Heiermann (2002).

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • włóknisty
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 419 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 450; zakres 353–658; 6 rekordów z 2 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 113 przy średniej 462 m³ CH₄/t s.m.o. (6 rekordów z 2 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; zboże GPS stosuje się jako element płodozmianu obok kukurydzy.

Wymagania praktyczne

  • Zakiszanie umożliwia magazynowanie biomasy sezonowej; prawidłowo zakiszone rośliny (w badaniu kukurydza, sorgo, żyto pastewne, pszenżyto) można przechowywać do roku bez strat produkcji metanu (Herrmann i in. 2011).

Źródła danych procesowych

  1. Heiermann, M. Plöchl, M. Linke, B. Schelle, H. (2002) Preliminary evaluation of some cereals as energy crops for biogas production. World Renewable Energy Congress VII
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H. (None) Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165
  4. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  5. Herrmann, C. i in. (2011) Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresource Technology

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Skrót GPS oznacza całą roślinę zbieraną na kiszonkę (ang. whole crop silage). Jęczmień zbierany w tej formie nie jest zwykłym zbiorem ziarna, tylko koszeniem i zakiszaniem łodyg, liści i niedojrzałych kłosów. Wcześniejszy zbiór niż w przypadku kukurydzy pozwala wykorzystać pole pod poplon lub kolejną uprawę. Zestawienie zawiera rekordy dla całej rośliny jęczmienia w różnych fazach rozwojowych: od kwitnienia po dojrzałość mleczną i woskową, z prac prowadzonych w warunkach mezofilowych.

Właściwości istotne dla fermentacji

W miarę dojrzewania rośnie udział skrobi w ziarnie, a jednocześnie rośnie zawartość włókna w słomie. Przez to skład kiszonki zmienia się zależnie od fazy: młodsza roślina ma więcej białka i łatwo dostępnych związków, starsza więcej skrobi i struktur zdrewniałych. Zakiszanie zbóż jest zazwyczaj łatwe, o ile sucha masa mieści się w odpowiednim zakresie. Zbyt dojrzały materiał jest suchy i trudniejszy do ubicia, a niezmielone ziarna mogą częściowo przechodzić przez układ. Jęczmień ma niższe C/N niż słoma, więc łatwiej komponuje się z innymi substratami.

Jak czytać rozrzut wyników

Rozrzut wynika przede wszystkim z fazy rozwojowej w chwili zbioru, która w rekordach obejmuje kwitnienie, dojrzałość mleczną i woskową. Dodatkowo wpływają odmiana (jary, ozimy), nawożenie, rok, forma materiału i stopień rozdrobnienia. Część rekordów pochodzi z jednej serii badań, więc nie są niezależne. Dochodzą parametry testu: inokulum, stosunek substratu do inokulum i długość testu. Dlatego wynik jednej fazy nie opisuje całej kategorii.

W praktyce biogazowni

GPS z jęczmienia sprawdza się jako substrat uzupełniający, zwłaszcza tam, gdzie kukurydza jest mniej plenna. Zbiór w fazie dojrzałości mlecznej lub woskowej daje kompromis między plonem a strawnością. Materiał wymaga rozdrobnienia, ubicia i szczelnego przykrycia. Plon i opłacalność zależą od warunków lokalnych, więc przed planowaniem upraw należy je porównać z kukurydzą i innymi opcjami. Test BMP z określeniem fazy zbioru pozwala dobrać dawkę. Przy porównywaniu jęczmienia z innymi zbożami na GPS, takimi jak pszenica, żyto i pszenżyto, trzeba uwzględnić wymagania uprawowe i terminy zbioru, bo różnice między gatunkami często wynikają z fazy dojrzałości w chwili koszenia, a nie z samego gatunku.

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 = 0,085 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 1× (mediana 0.090 d⁻¹); Chynoweth i in. (1993): 36× (mediana 0.085 d⁻¹); Deren i in. (1991): 3× (mediana 0.080 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. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165.
  2. Heiermann, M. Plöchl, M. Linke, B. Schelle, H. (2002). Preliminary evaluation of some cereals as energy crops for biogas production. World Renewable Energy Congress VII.

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Uprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)”