Badania BMPSłomy i resztki pożniwne

Łodygi bawełny — BMP: 2 badania, średnia ważona 82 m³ CH₄/t s.m.o.

Łodygi bawełny to zdrewniała pozostałość po zbiorze włókna z upraw tropikalnych i subtropikalnych. W Polsce niedostępne, w zestawieniu opisane dwiema pracami z Turcji i Chin.

CH₄ ≈ 51 % (szacunek)

Opublikowano 6 września 2022Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. USDA NRCS Texas / Wikimedia Commons, domena publiczna, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 82m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 71–94m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈51–52% CH₄

Niska zawartość metanu · ≈ 5,1 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 0,5 % s.m. × 6,25)) 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 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 (82); 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
ÖZBAYRAM i İNCE (2021) DOI	71	37 °C · mezofilowy	Turcja, AMPTS II, I/S=2 (oryg.: „cotton stalk”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zhang i in. (2018) DOI	94	—	(oryg.: „Cotton stalk (Gossypium herbaceum)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	82	średnia arytmetyczna 82, SD 16

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.): 96,9 % s.m. (zakres 96,9–96,9)
Azot: 0,5 % s.m.
Stosunek C/N: 96,8

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: BCBPD); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Zhang i in. (2018).

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

Właściwości procesowe

włóknisty
wolny rozkład
bogaty w węgiel
ubogi w azot
sezonowy
klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 82 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 82; zakres 71–94; 2 rekordów z 2 źródeł).

Wady i ryzyka

Silnie zdrewniały materiał lignocelulozowy wymaga obróbki wstępnej, by zwiększyć dostępność celulozy (Hendriks 2009).
Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 16 przy średniej 82 m³ CH₄/t s.m.o. (2 rekordów z 2 źródeł).

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; nie jest to substrat atrakcyjny dla fermentacji bez obróbki.

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

Łodygi bawełny (ang. cotton stalks) to zdrewniałe pędy roślin bawełny pozostające po zbiorze włókna. Powstają w dużych ilościach w krajach uprawy bawełny, w tym w Azji i regionie śródziemnomorskim. Zwykle są usuwane z pola, bo utrudniają kolejne zabiegi, i wykorzystywane jako opał lub palone na polu. Fermentacja metanowa jest rozważana jako alternatywa. W Polsce materiał nie występuje, więc ma znaczenie głównie porównawcze.

Właściwości istotne dla fermentacji

Łodygi bawełny są sztywne i zdrewniałe, z wysoką zawartością ligniny i celulozy, a niską białka. Powoduje to wolny rozkład i wysokie C/N. Surowiec jest suchy po przeschnięciu na polu, ale przed fermentacją wymaga bardzo dokładnego rozdrobnienia, bo grube fragmenty prawie nie ulegają rozkładowi w typowym czasie retencji. Z tego powodu w literaturze często opisuje się obróbkę wstępną, jednak rekordy w tym zestawieniu dotyczą materiału bez niej. Możliwe są też pozostałości środków ochrony roślin, które w uprawach bawełny bywają stosowane intensywnie.

Jak czytać rozrzut wyników

Zestawienie zawiera kilka rekordów z kilku różnych prac: w tym rekord z Turcji, wykonany w systemie AMPTS II przy określonym stosunku inokulum do substratu, oraz rekord z Chin, bez podanej temperatury. Różnią się one nie tylko materiałem, lecz także metodą pomiaru gazu, przygotowaniem próbki, inokulum i czasem trwania testu. Wpływ mają również gatunek bawełny, wiek roślin i warunki uprawy. Przy tak małej liczbie danych rozrzut nie opisuje pełnej zmienności i nie można go przenosić na inne regiony.

W praktyce biogazowni

Dla polskich biogazowni łodygi bawełny nie są substratem praktycznym. W krajach uprawy bawełny rozważa się ich użycie po rozdrobnieniu, w mieszance z odchodami zwierząt, przy czym największym ograniczeniem jest koszt pozyskania i rozdrobnienia, a także konkurencja ze spalaniem. Jeśli ktoś rozważa zastosowanie, powinien wykonać własny test BMP na materiale z konkretnego źródła i uwzględnić zawartość zanieczyszczeń mineralnych. Z tego samego powodu nie należy wyciągać wniosków o możliwych wynikach dla innych zdrewniałych resztek roślinnych, takich jak łodygi kukurydzy czy trzciny, bo każdy z tych materiałów ma inną budowę i inny przebieg rozkładu.

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

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.