Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Konopie – łodygi i cała roślina — BMP: 3 badania, średnia ważona 242 m³ CH₄/t s.m.o.

Konopie włókniste jako cała roślina lub łodygi to biomasa lignocelulozowa o dużym plonie. Zestawienie opiera się na kilku pracach o różnej formie materiału.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 24 lutego 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona: 242m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 163–289m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 3badania
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 36 °C, 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

brak oceny — ocena redakcji dla biogazowni

Brak oceny: sucha masa w danych dotyczy próbki wysuszonej do testu, a nie materiału w stanie dostarczanym. 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

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 (242); 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
Kaiser (2007)	163	37 °C · mezofilowy	kiszonka z całych roślin (oryg.: „Cannabis silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Luna-delRisco i in. (2011)	289	36 °C · mezofilowy	roślina wysuszona (oryg.: „hemp”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Matassa i in. (2020) DOI	275	—	łodygi konopi (oryg.: „Stalks”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	242	średnia arytmetyczna 242, SD 69

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 60,2% (zakres 28,3–92)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 90,5 % s.m. (zakres 86,7–94,3)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 2 oznaczenia, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny.

Źródła: Kaiser (2007); Luna-delRisco i in. (2011).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
włóknisty
wolny rozkład
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 242 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 275; zakres 163–289; 3 rekordów z 3 źródeł).
Włókna konopi mają najwyższy BMP wśród frakcji (422 ± 20 m³ CH₄/t s.m.o. wg Matassa 2020); łuski (hurds) niższy (239 ± 10).

Wady i ryzyka

Łuski wymagają obróbki — alkaliczna lub mielenie dały +15,9% (Matassa 2020).
Frakcja liści i kwiatostanów wywoływała długotrwałą inhibicję metanogenezy i dawała wielokrotnie niższy BMP niż włókno; poprawiła ją obróbka NaOH (Matassa 2020).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
grupa: Odchody zwierzęce (gnojowica, obornik, pomiot)
Współfermentacja z odchodami (gnojowica/obornik) to standardowy układ dla biomasy roślinnej: dostarczają zasadowości i mikroflory.^[1][2]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; Matassa 2020 sugeruje oddzielne traktowanie frakcji (włókno, łuski, liście, kwiatostany).

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

Rozdrabniać: rozdrobnienie zwiększa powierzchnię dostępną dla rozkładu i przyspiesza go, ale niekoniecznie podnosi końcowy uzysk gazu (FNR 2010, rozdz. 3 „Triturado”).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Konopie włókniste to odmiany konopi siewnych uprawiane na włókno, nasiona i biomasę, z niską zawartością THC. Rośliny są wysokie i dają duży plon suchej masy. Po wyłuskaniu włókna pozostaje zdrewniała paździerz, a w kontekście biogazu rozważa się także całą roślinę. Zestawienie zawiera kilka rekordów: kiszonkę z całych roślin, roślinę wysuszoną oraz łodygi, pochodzące z różnych prac.

Właściwości istotne dla fermentacji

Łodygi konopi składają się z włókien łykowych o wysokiej zawartości celulozy oraz z zdrewniałego rdzenia o dużym udziale ligniny. Całe rośliny w młodszej fazie są łatwiej strawne niż w fazie dojrzałej. Duża zawartość włókna powoduje powolną hydrolizę i skłonność do tworzenia kożucha, a długie włókna mogą się owijać wokół mieszadeł. Dlatego rozdrobnienie jest kluczowe. Dla biogazowni istotne są też regulacje dotyczące uprawy konopi, w tym wykorzystywanie wyłącznie dopuszczonych odmian.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy dotyczą różnych form materiału: kiszonki z całych roślin, rośliny suszonej i samych łodyg, a więc różnych frakcji o odmiennej strawności. Dodatkowo wpływ mają odmiana, termin zbioru, stopień dojrzałości, rozdrobnienie, obróbka (przy łodygach często stosuje się obróbkę wstępną, tutaj uwzględniono tylko materiał bez niej) oraz parametry testu. Jedna z prac nie podaje temperatury. Rekordy nie wyczerpują zmienności materiału.

W praktyce biogazowni

Konopie są uprawą niszową, bardziej związaną z rynkiem włókna i nasion niż z biogazem. Wykorzystanie w biogazowni ma sens głównie dla odpadów po przetwórstwie lub biomasy z upraw nastawionych na wiele zastosowań. Przed podaniem trzeba je dokładnie rozdrobnić i kontrolować tworzenie kożucha. Uprawa wymaga przestrzegania przepisów o odmianach dopuszczonych do upraw i zgłoszeń, które należy sprawdzić w aktualnych regulacjach. Własny test BMP jest zalecany ze względu na małą liczbę rekordów. Nawet jeśli konopie są uprawiane z innych powodów, na przykład na włókno, trzeba pamiętać, że biomasa zebrana późno jest bardzo włóknista i może przysparzać kłopotów technicznych, dlatego przed podjęciem decyzji dobrze jest wykonać próbę na małej skali.

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

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.