Badania BMPGlony i rośliny wodnejedno badanie (3 próby)

Listownice (Laminaria spp., m.in. odpady L. japonica) — BMP: 3 badania, średnia ważona 188 m³ CH₄/t s.m.o.

Listownice (Laminaria, Saccharina) to brunatnice uprawiane głównie w Azji; odpady ich przetwórstwa mają niską zawartość ligniny, ale dużo soli i alginianów.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 14 listopada 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. 方畢可 / Wikimedia Commons, licencja CC0 1.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 188m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 172–214m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 3jedno badanie (3 próby)
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

brak oceny — ocena redakcji dla biogazowni

Brak oceny: brak suchej masy lub suchej masy organicznej w danych. 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 (188); 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
Barbot i in. (2015) · 1 DOI	172	37 °C · mezofilowy	eksperyment E1 (oryg.: „Laminaria japonica waste, untreated (U-1, experiment E1)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Barbot i in. (2015) · 2 DOI	178	37 °C · mezofilowy	eksperyment E2 (oryg.: „Laminaria japonica waste, untreated (U-2, experiment E2)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Barbot i in. (2015) · 3 DOI	214	37 °C · mezofilowy	eksperyment E3 (oryg.: „Laminaria japonica waste, untreated (U-3, experiment E3)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	188	średnia arytmetyczna 188, SD 23

Właściwości procesowe

sezonowy
zmienny skład
wolny rozkład
zasolony
klasyfikacja redakcji

Zalety

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 178 (zakres 172–214) m³ CH₄/t s.m.o., 3 rekordów z 1 prac (ważona średnia 188).
Długotrwałą ciągłą fermentację odpadów Laminaria japonica jako jedynego substratu wykazano w skali laboratoryjnej i pilotowej, a poferment nadawał się na bionawóz z podwyższoną zawartością potasu, siarki i żelaza (Barbot i in. (2015))

Wady i ryzyka

Obróbka termokwasowa (HCl lub kondensat spalin) nie poprawiła odzysku metanu z odpadów Laminaria (Barbot i in. (2015))
Kofermentacja z kiszonką kukurydzy nie poprawiła odzysku metanu względem monofermentacji (Barbot i in. (2015))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

uważaj
substraty: zasolony — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Serwatka, Sargassum (gronorost) – biomasa, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Glon Nannochloropsis salina
Dla słonych glonów brunatnych inokulum bez adaptacji do zasolenia potrzebowało do dwóch miesięcy, by osiągnąć tempo produkcji metanu inokulum zaadaptowanego; sód hamuje metanogeny octanowe, a przy wysokim amoniaku nawet niski poziom sodu jest groźny.^[1][2]
uważaj
grupa: Uprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)
Kofermentacja odpadów Laminaria z kiszonką kukurydzy nie poprawiła odzysku metanu względem monofermentacji.^[3]

Dawkowanie

Źródła nie podają udziału we wsadzie. Odpady Laminaria japonica fermentowano jako jedyny substrat w trybie ciągłym i w skali pilotowej (Mar. Drugs 2015); dodatek kiszonki kukurydzy nie poprawił wyniku.

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

Listownice (rodzaj Laminaria, w tym Laminaria japonica, obecnie często Saccharina japonica) to duże brunatnice morskie, uprawiane w Azji Wschodniej jako żywność (kombu), źródło alginianów i jodu. W zbiorze są odpady z przetwórstwa Laminaria japonica, badane bez obróbki wstępnej w powtórzeniach eksperymentu. W Europie listownice występują naturalnie w Atlantyku, a w Polsce tego typu glony nie są pozyskiwane na skalę przemysłową.

Właściwości istotne dla fermentacji

Brunatnice nie zawierają ligniny, a ich ściany komórkowe składają się z alginianów, celulozy i fukoidanu. Zapasowymi węglowodanami są mannitol i laminaryna, które są łatwo fermentowalne. Biomasa ma niskie C/N w porównaniu z lądowymi roślinami, ale białka jest mniej niż w mikroglonach. Największym wyzwaniem jest sól: biomasa morska zawiera sód i potas, które przy wysokich stężeniach hamują metanogeny. Dodatkowo brunatnice gromadzą jod, a niektóre także metale ciężkie, w tym arsen, co może ograniczać użycie pofermentu.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy z jednej pracy są powtórzeniami tego samego doświadczenia, więc różnice między nimi opisują powtarzalność eksperymentu, a nie zmienność surowca. W szerszym ujęciu skład listownic zmienia się z sezonem zbioru (zawartość mannitolu i laminaryny rośnie latem i jesienią), gatunkiem, głębokością i miejscem uprawy oraz sposobem przetworzenia: odpady po ekstrakcji alginianów będą miały inny skład niż świeża plecha. Dodatkowo wynik zależy od przemycia soli, rozdrobnienia, temperatury i adaptacji inokulum do zasolenia.

W praktyce biogazowni

Listownice nie są substratem w polskich biogazowniach. W krajach, gdzie powstają odpady po przetwórstwie, fermentacja jest jednym ze sposobów ich zagospodarowania. Kluczowe jest zarządzanie zasoleniem (rozcieńczanie, mieszanie z substratami niskosłonymi, adaptacja inokulum) oraz kontrola metali w pofermencie. Rozdrobnienie ułatwia kontakt z enzymami. Wymagania prawne zależą od pochodzenia i kwalifikacji odpadu oraz od przepisów dotyczących pofermentu.

Warto dodać, że uprawy wodorostów w Azji dostarczają odpadów w sposób ciągły, co jest zaletą logistyczną w porównaniu z sezonowymi zakwitami. Z drugiej strony transport mokrej, słonej biomasy na duże odległości jest kosztowny.

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 = 0,102 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 d⁻¹)).

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

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Barbot, Y.; Thomsen, C.; Thomsen, L.; Benz, R. (2015). Anaerobic Digestion of Laminaria japonica Waste from Industrial Production Residues in Laboratory- and Pilot-Scale. Marine Drugs 13(9), 5947–5975. DOI: 10.3390/md13095947 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.