Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczegojedno badanie (7 prób)

Łupiny innych orzechów (pistacje, pekan, kasztan jadalny, makadamia, orzeszki piniowe, hikora, miłorząb) — BMP: 7 badań, śr. 64 m³ CH₄/t s.m.o.

Łupiny innych orzechów (pistacje, pekan, kasztan jadalny, makadamia, orzeszki piniowe, hikora, miłorząb) to siedem materiałów z jednej pracy, silnie zdrewniałych.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 51 % (szacunek)

Opublikowano 9 kwietnia 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Editor at Large / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 2.5, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 64m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 29–142m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 7jedno badanie (7 prób)
Publikacje: 1źródło
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 0,2 % s.m. × 6,25)) i wydajności grup związków wg FNR.

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 niski, ale ograniczony słabym rozkładem masy organicznej (57 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch, powolny rozkład.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę 0

±0potencjał 57 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 64 × s.m. 89,8 % × s.m.o. 99,1 %); niski stopień rozkładu s.m.o. (BMP 64 m³ CH₄/t s.m.o.) — punkty ograniczone

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty −1

−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie
−0,5powolny rozkład — długi czas retencji

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

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

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 7 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 (64); 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
Shen i in. (2018) · 1 DOI	29	37 °C · mezofilowy	makadamia (oryg.: „Macadamia nut shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 2 DOI	46	37 °C · mezofilowy	miłorząb (oryg.: „ginko shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 3 DOI	51	37 °C · mezofilowy	orzeszki piniowe (oryg.: „pine nut shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 4 DOI	52	37 °C · mezofilowy	hikora (oryg.: „hickory nut shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 5 DOI	62	37 °C · mezofilowy	pekan (oryg.: „pecan shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 6 DOI	67	37 °C · mezofilowy	kasztan jadalny (oryg.: „chesnut shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) · 7 DOI	142	37 °C · mezofilowy	pistacje (oryg.: „pistachio shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	64	średnia arytmetyczna 64, SD 37

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 89,8% (zakres 74,3–97,6)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 99,1 % s.m. (zakres 98,1–100)
Azot: 0,2 % s.m.
Stosunek C/N: 207,3

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 7 oznaczeń, sucha masa organiczna: 7 oznaczeń. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Shen 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
ubogi w azot
bogaty w węgiel
wysoka sucha masa
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 zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 64.2 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 36.6; 7 rekordów, 1 źródeł).
Łupiny orzechów (pistacje, pekan, kasztan i in.): materiał suchy i trwały, bez ryzyka zakwaszenia - nie obciąża układu LKT (Hendriks i Zeeman 2009).

Wady i ryzyka

Brak dodatkowych inhibitorów, ale też brak szybkiego efektu energetycznego (Hendriks i Zeeman 2009).

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 dostarcza N i zasadowości, równoważąc wysokie C/N materiału.^[1][2]
dobrze łączyć
substraty: bogaty w białko — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Osad ściekowy komunalny (mieszany, nieokreślony), Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Bioodpady komunalne (frakcja organiczna odpadów komunalnych), Skoszona trawa z trawników
Wysokie C/N materiału równoważy substraty białkowe, ograniczając ryzyko amoniaku.^[1][3]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

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”).
Kontrolować kożuch i osad: przy podawaniu ciał stałych bezpośrednio do komory ryzyko ich powstania zależy od substratu (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Łupiny orzechów to twarde okrywy nasion powstające przy łuskaniu w przetwórstwie. W tej grupie badanej w jednej pracy znalazły się łupiny pistacji, pekanów, kasztana jadalnego, makadamii, orzeszków piniowych, hikory oraz miłorzębu. Nie obejmuje ona orzecha włoskiego i laskowego, które mają osobne wpisy. Łupiny są odpadem suchym i dość jednorodnym w obrębie gatunku, choć o różnej grubości i gęstości.

Właściwości istotne dla fermentacji

Łupiny są niemal całkowicie zdrewniałe: zbudowane z celulozy, hemiceluloz i dużej ilości ligniny, która zamyka dostęp enzymów do polisacharydów. W warunkach beztlenowych rozkładają się powoli i w niewielkim stopniu. Zawierają też związki fenolowe i garbniki. Niska zawartość azotu i wysoki stosunek C/N sprawiają, że lepiej łączyć je z odpadami bogatymi w białko. Duża twardość utrudnia rozdrabnianie i zużywa narzędzia.

Jak czytać rozrzut wyników

Kilka rekordów z jednej pracy opisuje różne gatunki, więc ich rozrzut odzwierciedla różnice w budowie łupin: gęstość, grubość, udział ligniny. Ponieważ metoda i warunki testu są wspólne, różnice między gatunkami są bardziej porównywalne niż w zestawieniach z wielu laboratoriów, ale nie ma danych o zmienności między pracami. Wpływ mają też stopień zmielenia próbki, długość testu i inokulum.

W praktyce biogazowni

Łupiny orzechów są zwykle kierowane na opał, do kompostowania lub produkcji węgla aktywnego, a do fermentora trafiają rzadko. W krajach o dużej produkcji orzechów rozważa się ich zagospodarowanie w biogazowniach po silnym rozdrobnieniu lub obróbce wstępnej. W polskich warunkach większość tych gatunków występuje wyłącznie jako import. Dla każdej partii konieczny jest test BMP, a wynik literaturowy ma charakter orientacyjny.

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

Shen, J.; Yan, H.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C. (2018). Characterization and methane production of different nut residue wastes in anaerobic digestion. Renewable Energy 116, 835–841. DOI: 10.1016/j.renene.2017.09.018 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.