Metodologia Kontakt
Pole kwitnącej koniczyny czerwonej z różowymi główkami kwiatów wśród traw, na tle szpaleru drzew.

Badania BMPTrawy, zielonki i rośliny pastewne

Koniczyna (czerwona i nieokreślona) — BMP: 5 badań, średnia ważona 394 m³ CH₄/t s.m.o.

Koniczyna to roślina bobowata o wysokiej zawartości białka, uprawiana na paszę i jako przedplon. Jako substrat biogazowy daje dobrze strawną biomasę, ale ma ryzyko amoniaku.

ocena: neutralnyCH₄ 59 %

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. U. S. Fish and Wildlife Service - Northeast Region / Wikimedia Commons, domena publiczna, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
394m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
280–558m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
5badań
Publikacje
2źródła
Temperatury
35 °C, 40 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,9 kWh/m³ biogazu

pomiar średnia z 3 badań BMP, zakres 57,7–62 %; w teście okresowym udział CH₄ bywa wyższy niż w instalacji.

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 wysoki (70 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: białko / azot. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

  • +2potencjał 70 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 394 × s.m. 19,4 % × s.m.o. 91,5 %)

Stabilność procesu −1

  • −1białko / azot: ryzyko inhibicji amoniakiem przy wyższym udziale

Obsługa i koszty −0,5

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

Suma punktów: 0,5 · 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 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Koniczyna (czerwona i nieokreślona)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 5 rekordów oraz średnia ważona 394 m³ CH₄/t s.m.o.. 5 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Lehtomaki (2006) · 1: 280 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lehtomaki (2006) · 2: 300 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pouech (b.r.) · 1: 384 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pouech (b.r.) · 2: 549 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pouech (b.r.) · 3: 558 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia394

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 (394); 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
Lehtomaki (2006) · 1280—35 °C · mezofilowykoniczyna czerwona (oryg.: „Red clover”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006) · 2300—35 °C · mezofilowykoniczyna czerwona (oryg.: „Red clover”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pouech (b.r.) · 138462,0 %40 °C · mezofilowyfaza wegetatywna/pąkowania/kwitnienia (oryg.: „Clover”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pouech (b.r.) · 254958,3 %40 °C · mezofilowyfaza wegetatywna/pąkowania/kwitnienia (oryg.: „Clover”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pouech (b.r.) · 355857,7 %40 °C · mezofilowyfaza wegetatywna/pąkowania/kwitnienia (oryg.: „Clover”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona39459,3 %średnia arytmetyczna 414, SD 133

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
19,4% (zakres 15,3–26,2)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
91,5 % s.m. (zakres 91,5–91,5)
Azot
3,5 % s.m.
Stosunek C/N
12

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 3 oznaczenia, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie.

Źródła: Lehtomaki (2006); Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for….

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • włóknisty
  • bogaty w azot
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 394 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 384; zakres 280–558; 5 rekordów z 2 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Duży rozrzut między rekordami wynikający z terminu koszenia i frakcji — niezbędny test BMP.
  • W teście BMP z lucerną i koniczyną czerwoną (mono- i kofermentacja z trawą) przy wysokim ładunku (40 g s.m.o./l) w pofermencie gromadziły się LKT i amoniak, a usunięcie s.m.o. w monofermentacji roślin bobowatych było niższe niż 60% (Li i in. 2023).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; w badaniach dotyczących kofermentacji upraw energetycznych z obornikiem bydlęcym (Lehtomäki 2007) badano wpływ proporcji kultura:obornik.

Wymagania praktyczne

  • Zakiszanie (Herrmann 2011: okres przechowywania i dodatki zmieniają wydajność)

Źródła danych procesowych

  1. Lehtomaki, A.; Huttunen, S.; Rintala, J.A. (2007) Laboratory investigations on co-digestion of energy crops and crop residues with cow manure for methane production: effect of crop to manure ratio. Resources, Conservation and Recycling
  2. Li i in. (2023). Anaerobic co-digestion of grass, alfalfa, and red clover for methane production and the kinetic analysis. BioResources 18(1)
  3. Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006) Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy
  4. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H. (None) Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165
  5. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  6. 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

Koniczyna (rodzaj Trifolium), przede wszystkim koniczyna czerwona (łąkowa), jest uprawiana w Polsce na paszę, jako komponent mieszanek z trawami i jako przedplon wzbogacający glebę w azot. W zestawieniu są rekordy dla koniczyny czerwonej i dla koniczyny bez dokładnego oznaczenia gatunku, w różnych fazach rozwojowych: wegetatywnej, pąkowania i kwitnienia. Pochodzą z kilku prac, w warunkach mezofilowych.

Właściwości istotne dla fermentacji

Koniczyna ma wyższą zawartość białka niż trawy i niższy stosunek C do N, a jednocześnie zawiera wystarczająco dużo włókna. Z tego powodu jest dobrym uzupełnieniem dawek, w których dominują substraty ubogie w azot, takie jak słoma. Strawność maleje wraz z dojrzewaniem rośliny: w fazie kwitnienia udział zdrewniałych tkanek jest większy niż w fazie wegetatywnej. Zakiszanie koniczyny jest trudniejsze niż traw ze względu na dużą pojemność buforową i niższą zawartość cukrów, dlatego często zalecane jest przewiędnięcie lub użycie dodatków. Przy dużym udziale białka trzeba kontrolować stężenie amoniaku.

Jak czytać rozrzut wyników

Zestawione rekordy obejmują różne fazy rozwojowe (wegetatywną, pąkowania i kwitnienia), co samo w sobie tłumaczy część rozrzutu. Dodatkowo różnią się odmiany, termin pokosu, forma materiału (świeża, zakiszona, suszona), sposób rozdrobnienia i warunki uprawy. Jedna z prac nie ma podanego roku wydania w bazie źródłowej, co oznaczono w opisie. Testy prowadzono przy różnych stosunkach substratu do inokulum, więc rezultaty nie są bezpośrednio porównywalne.

W praktyce biogazowni

Koniczyna jest zazwyczaj substratem pomocniczym, wykorzystywanym w gospodarstwach, które mają ją w płodozmianie. Najlepiej zbierać ją w fazie przed pełnym kwitnieniem i zakiszać w standardowy sposób. Daje dobry efekt w mieszance ze słomą lub kiszonką kukurydzy, bo wnosi azot i ułatwia utrzymanie równowagi C/N. Ograniczeniem jest zmienność plonu między latami i konkurencja ze strony pasz. Dawkę dobiera się na podstawie analizy i testu BMP. Warto zaznaczyć, że koniczyna jest wykorzystywana w płodozmianie głównie ze względu na korzyści agronomiczne, więc jej wartość dla gospodarstwa nie sprowadza się do biogazu. W bilansie opłacalności należy uwzględnić także oszczędności na nawożeniu azotowym.

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

  1. Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006). Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy.
  2. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165.

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Trawy, zielonki i rośliny pastewne”