Badania BMPSłomy i resztki pożniwne

Liście buraczane (liście i główki buraków) — BMP: 18 badań, średnia ważona 308 m³ CH₄/t s.m.o.

Liście i główki buraków to resztki pożniwne o wysokiej wilgotności i dobrej strawności, dostępne jesienią. Często zanieczyszczone ziemią, co wpływa na pracę fermentora.

ocena: neutralny CH₄ 68 %

Opublikowano 2 listopada 2023Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Gilles San Martin from Namur, Belgium / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 2.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 308m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 210–470m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 18badań
Publikacje: 7źródeł
Temperatury: 35 °C, 37 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

67,7% CH₄

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,8 kWh/m³ biogazu

pomiar średnia z 2 badań BMP, zakres 66,4–68,9 %; 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 umiarkowany (39 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Koszty obsługi: piasek, kamienie, skorupy.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

+1potencjał 39 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 308 × s.m. 14 % × s.m.o. 89,9 %)

Stabilność procesu −0,5

−0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −0,5

−0,5piasek, kamienie, skorupy — osad w komorze

Suma punktów: 0 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: wysoka · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 18 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 (308); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Pokaż pozostałe rekordy w legendzie (6)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	CH₄ w biogazie % obj., pomiar	Temperatura	Próbka	Krzywa
Amon i in. (2007) DOI	210	—	38 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „sugar beat Leaves”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2005) · 1	310	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet (tops)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2005) · 2	360	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet (tops)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2005) · 3	430	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet (tops)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2005) · 4	470	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet (tops)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006)	340	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka (resztki) (oryg.: „Sugar beet (tops (residue))”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2004)	310	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet (tops)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zubr (1986) · 1 DOI	360	66,4 %	35 °C · mezofilowy	liście i główki buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zubr (1986) · 2 DOI	381	68,9 %	35 °C · mezofilowy	liście i główki buraka cukrowego (oryg.: „Sugar beet”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Silage: Air tight glass jars , fermented 30-40 days at 20 oC.	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) DOI	231	—	35 °C · mezofilowy	liście buraka ćwikłowego (oryg.: „garden Beet Leaves”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 1	216	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 2	268	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 3	292	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 4	296	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 5	298	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 6	328	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 7	344	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kaiser (2007) · 8	355	—	37 °C · mezofilowy	kiszonka z liści buraczanych (oryg.: „Beets leafs silage”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	308	67,7 %	średnia arytmetyczna 322, SD 68

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 14% (zakres 8,4–30,5)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 89,9 % s.m. (zakres 73,6–94,9)
Azot: 2,8 % s.m.
Stosunek C/N: 17

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4, MY-D); sucha masa: 15 oznaczeń, sucha masa organiczna: 10 oznaczeń.

Źródła: Lehtomaki (2005); Lehtomaki (2006); Lehtomaki (2004); Zubr (1986); Gunaseelan (2004); Kaiser (2007).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
piasek i osady
łatwo rozkładalny
rozcieńcza wsad (mała s.m.)
zmienny skład
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 308 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 319; zakres 210–470; 18 rekordów z 7 źródeł).
Można zakiszać (Lehtomäki 2004, 2006) i przechowywać poza sezonem.

Wady i ryzyka

Szybki rozkład cukrów rozpuszczalnych może zakwaszać układ (przegląd Chen 2008).
Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 68 przy średniej 322 m³ CH₄/t s.m.o. (18 rekordów z 7 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica buforuje zakwaszanie od łatwo rozkładalnych liści.^[1][2]
uważaj
Buraki – korzenie (cukrowe, pastewne)
Korzenie i liście buraka razem zwiększają ładunek łatwo rozkładalnego węgla — ryzyko zakwaszenia.^[3][4]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; zalecane dozowanie stopniowe i monitoring LKT. Wyniki zakiszania opisano w Lehtomäki 2004 i 2006.

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

Wymagania praktyczne

Przewidzieć usuwanie piasku i ciężkich zanieczyszczeń: piasek bywa mocno związany z materią organiczną i uwalnia się dopiero w komorze, a osady zmniejszają jej pojemność użytkową, więc potrzebny jest zgarniacz lub spust denny (FNR 2010, rozdz. 3).
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

Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
Amon, T.; Amon, B.; Kryvoruchko, V.; Machmüller, A.; Hopfner-Sixt, K.; Bodiroza, V.; Hrbek, R.; Friedel, J.; Pötsch, E.; Wagentristl, H.; Schreiner, M.; Zollitsch, W. (2007) Methane production through anaerobic digestion of various energy crops grown in sustainable crop rotations. Bioresource Technology 98(17), 3204–3212
Kaiser, F.L. (2007) Einfluss der stofflichen Zusammensetzung auf die Verdaulichkeit nachwachsender Rohstoffe beim anaeroben Abbau in Biogasreaktoren. Dissertation, Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan
Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
Lehtomaki, A. Ronkainen, O.M. Rintala, J.A. (2005) Developing storage methods for optimised methane production from energy crops in northern conditions. ADSW 2005 Conference Proceedings Vol 1. 101-108
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
Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Ronkainen, O.M. Alen, R. Rintala, J.A. (2004) Effect of pretreatments on methane production potential of energy crops and crop residues. Proceedings Anaerobic Digestion Conference 1016-1021
Zubr, J. (1986) Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171
Gunaseelan, V. (2004) Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 26(4), 389–399
FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)
Herrmann i in. (2011). Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresour. Technol.

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Liście buraczane to nadziemna część buraka cukrowego lub pastewnego: blaszki liściowe z ogonkami oraz tzw. główki, czyli górna część korzenia ścinana podczas zbioru. Tradycyjnie zostają na polu jako resztka pożniwna lub bywają skarmiane. W biogazowni mogą być wykorzystane, jeżeli da się je zebrać osobno, co wymaga odpowiedniego sprzętu. W zestawieniu rekordy pochodzą z kilku prac i obejmują zarówno same liście, jak i liście z główkami.

Właściwości istotne dla fermentacji

Materiał ma bardzo wysoką zawartość wody i niską suchą masę, a materia organiczna jest dobrze strawna, bogata w łatwo dostępne związki. Jednocześnie zawiera dużo popiołu i potasu oraz, szczególnie przy zbiorze mechanicznym, znaczne ilości ziemi. Piasek i gleba odkładają się na dnie fermentora i w rurociągach, zwiększają ścieralność pomp i skracają czas pracy mieszadeł. Wysoka wilgotność oznacza szybki rozkład po zbiorze, a w stosach bez zakiszenia pojawiają się straty energii i uciążliwe zapachy. Zbyt duży udział w dawce wymaga kontroli procesu, w tym stężenia lotnych kwasów tłuszczowych.

Jak czytać rozrzut wyników

W zestawieniu znajdują się rekordy z różnych lat, terminów zbioru i odmian, a także z badań, w których liście, liście z główkami i resztki opisywano różnymi nazwami. Wynik na gram suchej masy organicznej zmienia się wraz z udziałem główek (bogatszych w cukier), dojrzałością roślin i stopniem zabrudzenia. Znaczenie ma też sposób przechowywania próbki: świeża, mrożona czy zakiszona. Różnice w stosunku substratu do inokulum i temperaturze (głównie warunki mezofilowe) dodają kolejną warstwę zmienności.

W praktyce biogazowni

Liście buraczane najlepiej zakiszać, najlepiej wspólnie z materiałem suchszym, co ogranicza wycieki soków. Przed podaniem trzeba oddzielić jak największą część ziemi, a w układzie podawania zadbać o możliwość usuwania osadów z dna komory. Udział w miksie powinien być umiarkowany, a kontrola obejmuje odczyn, lotne kwasy tłuszczowe i potas. Dostępność jest ograniczona do jesieni i wymaga logistyki, dlatego ten substrat jest zwykle uzupełnieniem w rejonach intensywnej uprawy buraków, nie podstawą dawki. Przy odbiorze od rolników sprawdź, czy mieści się w katalogu substratów, na które biogazownia ma zgodę.

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 = 0,136 d⁻¹ (mediana z: dopasowanie B(t)=B0(1−e^(−kt)) do średnich krzywych mierzonych: Słoma pszenna k=0.079 d⁻¹ (R²=0.998, 67 krzywych) | stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 3× (mediana 0.088 d⁻¹); Li i in. (2018): 5× (mediana 0.157 d⁻¹)).

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

Pełna metodyka i zasady korekt

Wyniki po obróbce wstępnej (38) — poza średnią

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Obróbka	Próbka
Lehtomaki (2005)	440	obróbka/dodatek: Lactic Acid Bacteria (60% Lactobacillus rhamsonus and 40% Propionibacterium freudenreichii spp. Shermanii) diluted to 0,7 g/l and applied in ratio 0,5% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	410	obróbka/dodatek: Lactic Acid Bacteria (60% Lactobacillus rhamsonus and 40% Propionibacterium freudenreichii spp. Shermanii) diluted to 0,7 g/l and applied in ratio 0,5% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	250	obróbka/dodatek: Mixed culture (Supernatant of centrifugated digested sludge from same digester as innoculum) applied in ratio 25% (v/w)	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	380	obróbka/dodatek: Mixed culture (Supernatant of centrifugated digested sludge from same digester as innoculum) applied in ratio 25% (v/w)	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	510	obróbka/dodatek: Mixed culture (Supernatant of centrifugated digested sludge from same digester as innoculum) applied in ratio 25% (v/w)	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	450	obróbka/dodatek: Mixed culture (Supernatant of centrifugated digested sludge from same digester as innoculum) applied in ratio 25% (v/w)	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	250	obróbka/dodatek: Active enzyme 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	260	obróbka/dodatek: Inactive enzyme 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	220	obróbka/dodatek: Incubation at 35oC 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	110	obróbka/dodatek: Composting 7d	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	180	obróbka/dodatek: Composting 14d	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	200	obróbka/dodatek: Active fungi on sterilised substrate 21d	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	230	obróbka/dodatek: Inactive fungi on sterilised substrate 21 d.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	190	obróbka/dodatek: Active fungi on unsterilised substrate 21 d.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	140	obróbka/dodatek: Inactive fungi on unsterilised substrate 21 d.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	280	obróbka/dodatek: Autoclaving 30 min	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	340	obróbka/dodatek: NaOH 2% w/w 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	190	obróbka/dodatek: NaOH 2% 72h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	270	obróbka/dodatek: NaOH 4% 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	160	obróbka/dodatek: NaOH 4% 72h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	230	obróbka/dodatek: 1,5% Ca(OH)2 + 2%Na2CO3 24 h.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	190	obróbka/dodatek: 1,5% Ca(OH)2 + 2%Na2CO3 72 h.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	260	obróbka/dodatek: 3% Ca(OH)2 + 4%Na2CO3 24 h.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	130	obróbka/dodatek: 3% Ca(OH)2 + 4%Na2CO3 72 h.	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	250	obróbka/dodatek: 10% PAA 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	180	obróbka/dodatek: 10% PAA 72h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	240	obróbka/dodatek: 20% PAA 24h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2004)	150	obróbka/dodatek: 20% PAA 72h	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	290	obróbka/dodatek: Formic acid (80% v/v) applied in ratio 0,5 %v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	330	obróbka/dodatek: Formic acid (80% v/v) applied in ratio 0,5 %v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	520	obróbka/dodatek: Formic acid (80% v/v) applied in ratio 0,5 %v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	370	obróbka/dodatek: Formic acid (80% v/v) applied in ratio 0,5 %v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	280	obróbka/dodatek: Enzyme mix (1% v/v two xylanases and two cellulases from Trichoderma reesei) applied in a ratio 0,01% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	380	obróbka/dodatek: Enzyme mix (1% v/v two xylanases and two cellulases from Trichoderma reesei) applied in a ratio 0,01% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	430	obróbka/dodatek: Enzyme mix (1% v/v two xylanases and two cellulases from Trichoderma reesei) applied in a ratio 0,01% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	360	obróbka/dodatek: Enzyme mix (1% v/v two xylanases and two cellulases from Trichoderma reesei) applied in a ratio 0,01% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	270	obróbka/dodatek: Lactic Acid Bacteria (60% Lactobacillus rhamsonus and 40% Propionibacterium freudenreichii spp. Shermanii) diluted to 0,7 g/l and applied in ratio 0,5% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)
Lehtomaki (2005)	320	obróbka/dodatek: Lactic Acid Bacteria (60% Lactobacillus rhamsonus and 40% Propionibacterium freudenreichii spp. Shermanii) diluted to 0,7 g/l and applied in ratio 0,5% v/w	(oryg.: „Sugar beet (tops)”)

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.