Badania BMPOwoce, warzywa i ich odpady

Kangkong (szpinak wodny, Ipomoea aquatica) — BMP: 2 badania, średnia ważona 141 m³ CH₄/t s.m.o.

Kangkong (szpinak wodny) to szybko rosnąca roślina liściasta uprawiana w Azji, przydatna jako lekki, wodnisty substrat roślinny do kofermentacji z gnojowicą lub obornikiem.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 57 % (szacunek)

Opublikowano 12 marca 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Krzysztof Ziarnek, Kenraiz / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 141m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 111–172m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈55–60% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,7 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 4,6 % s.m. × 6,25)) 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 bardzo niski (8 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę −1

−1potencjał 8 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 141 × s.m. 7,1 % × s.m.o. 83,3 %)

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty 0

0brak czynników

Suma punktów: −1 · 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 2 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 (141); 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
Yan i in. (2017) DOI	172	—	(oryg.: „Water spinach (Ipomoea aquatica)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Cu i in. (2014) DOI	111	37 °C · mezofilowy	(oryg.: „water spinach”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	141	średnia arytmetyczna 141, SD 43

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 7,1% (zakres 7,1–7,1)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 83,3 % s.m. (zakres 80,8–85,7)
Azot: 4,6 % s.m.
Stosunek C/N: 7,9

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: BCBPD, MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Yan i in. (2017); Cu i in. (2014).

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

Właściwości procesowe

rozcieńcza wsad (mała s.m.)
sezonowy
ubogi w mikroelementy
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 141 (zakres 111–172) m³ CH₄/t s.m.o., 2 rekordów z 2 prac (ważona średnia 141).

Wady i ryzyka

Szpinak wodny dawał mniej metanu niż rzęsa Spirodela w teście BMP (Cu i in. (2014))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: bogaty w azot — np. Gnojowica świńska, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Osad nadmierny (wtórny, czynny), Glon Chlorella vulgaris, Glon Nannochloropsis salina
Kosubstrat bogaty w azot wyrównuje niskie C/N odpadów owocowo-warzywnych (Bouallagui i in. 2009).^[1]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Kangkong, zwany szpinakiem wodnym (Ipomoea aquatica), to pnąca roślina z rodziny powojowatych, rosnąca w wodzie lub na wilgotnych glebach. Jest powszechnie uprawiana jako warzywo liściaste w Azji Południowo-Wschodniej i Chinach. W Polsce nie ma znaczenia produkcyjnego, więc dane z literatury służą głównie jako punkt odniesienia dla podobnych roślin liściastych. Rośnie bardzo szybko, co sprawia, że bywa rozważana jako biomasa na cele energetyczne w klimacie tropikalnym.

Właściwości istotne dla fermentacji

Roślina składa się głównie z wody. W suchej masie dominuje włókno (celuloza i hemiceluloza), białko oraz cukry, a zawartość ligniny jest niewielka w młodych pędach i rośnie w starszych łodygach. Wysoka zawartość białka oznacza wnoszenie azotu, więc C/N jest niższy niż w roślinach zdrewniałych. Dla fermentacji istotne jest ryzyko akumulacji amoniaku tylko w przypadku bardzo dużych udziałów białkowych materiałów. Rośliny wodne i półwodne mogą dodatkowo zawierać piasek, muł lub zanieczyszczenia, które sedymentują w fermentorze.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy pochodzą z różnych prac, z których jedna nie podaje temperatury testu, druga zaś wskazuje warunki mezofilowe. Wyniki mogą się różnić z powodu wieku rośliny w chwili zbioru, tego, czy badano same liście, czy całe pędy, oraz sposobu przygotowania próbki: świeża, suszona czy mrożona. Znaczenie ma także inokulum i stosunek substratu do inokulum. Przy tak małej liczbie rekordów nie da się wiarygodnie oddzielić zmienności materiału od zmienności metodycznej.

W praktyce biogazowni

W polskich warunkach kangkong nie jest realnym substratem, bo roślina nie jest uprawiana. Dla instalacji w regionach tropikalnych może być uzupełnieniem wsadu razem z obornikiem lub innymi odpadami. Rozdrobnienie jest zalecane, a zbiór młodych pędów daje lepszą strawność. Wodniste materiały roślinne mają niską gęstość energetyczną i nie opłacają się przy dłuższym transporcie. Roślinę o właściwościach inwazyjnych wolno uprawiać tylko tam, gdzie pozwalają na to lokalne przepisy.

Dodatkowym utrudnieniem jest brak ustalonych praktyk przechowywania tej rośliny na potrzeby biogazowni: zbiór świeżej masy i jej szybkie wykorzystanie są najbezpieczniejszym rozwiązaniem, a zakiszanie wymaga uprzedniego podsuszenia, bo materiał jest bardzo wodnisty.

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 = 0,245 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 4× (mediana 0.231 d⁻¹); Nogueira i in. (2026): 1× (mediana 0.445 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.