Metodologia Kontakt
Garść orzeszków ziemnych w łupinach i łuskanych, z rozłupanymi, jasnymi łupinami na otwartej dłoni.

Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczego

Łupiny orzeszków ziemnych (arachidowych) — BMP: 2 badania, średnia ważona 50 m³ CH₄/t s.m.o.

Łupiny orzeszków ziemnych (arachidowych) to lekki, włóknisty i zdrewniały odpad łuskarni, o bardzo zbliżonych wynikach w kilku pracach, ale powolnej hydrolizie.

ocena: neutralnyCH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
50m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
48–51m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
2badania
Publikacje
2źródła
Temperatury
37 °Ctestu

Metan w biogazie

Niska zawartość metanu · ≈ 5,2 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 0,7 % 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 (44 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch, powolny rozkład.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę 0

  • ±0potencjał 44 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 50 × s.m. 89,8 % × s.m.o. 98,5 %); niski stopień rozkładu s.m.o. (BMP 50 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 2 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Łupiny orzeszków ziemnych (arachidowych)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 2 rekordów oraz średnia ważona 50 m³ CH₄/t s.m.o.. 2 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02040600510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Oliva i in. (2023): 48 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Shen i in. (2018): 51 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia50

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 (50); 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
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Oliva i in. (2023) DOI48—surowe łupiny orzeszków ziemnych (oryg.: „Peanut shells (PS), raw”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Shen i in. (2018) DOI5137 °C · mezofilowy(oryg.: „peanut shell”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona50średnia arytmetyczna 50, SD 2

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
89,8% (zakres 89,8–89,8)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
98,5 % s.m. (zakres 98,5–98,5)
Azot
0,7 % s.m.
Stosunek C/N
73,2

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. Próbki badano w postaci wysuszonej/powietrznie suchej – s.m. dotyczy materiału w teście, nie świeżego. 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 49.6 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 2.3; 2 rekordów, 2 źródeł).
  • Łupiny orzeszków ziemnych: 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

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

  1. Hagos i in. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland (2010). Biogas production: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol.
  3. Rajagopal, Masse, Singh (2013). A critical review on inhibition of anaerobic digestion process by excess ammonia. Bioresour. Technol.
  4. Hendriks, Zeeman (2009). Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol.
  5. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Orzeszki ziemne (Arachis hypogaea) rosną w strąkach pod ziemią, a po zbiorze strąki są łuskane. Łupiny stanowią znaczną część masy strąka i są głównym odpadem łuskarni. Największymi producentami są Chiny, Indie, Nigeria i Stany Zjednoczone. W Polsce orzeszki są importowane, więc łupiny występują sporadycznie, głównie w przetwórstwie i handlu.

Właściwości istotne dla fermentacji

Łupiny to materiał zdrewniały z dużym udziałem celulozy, hemicelulozy i ligniny, o niskiej zawartości białka, tłuszczu i cukrów rozpuszczalnych. Hydroliza jest powolna, a bez rozdrobnienia i obróbki wstępnej wydajność jest ograniczona. Ryzyko zakwaszenia jest niewielkie. Materiał jest bardzo lekki i objętościowy, co utrudnia dozowanie i podnosi koszty transportu na jednostkę energii. Wysoki stosunek C/N wymaga dodania azotu. Łupiny mogą zawierać pyły i zanieczyszczenia mineralne z pola.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł: surowe łupiny bez podanej temperatury oraz łupiny w warunkach mezofilowych. Wyniki są bardzo zbliżone, co sugeruje zgodność metod, ale liczba danych jest niewielka. Wpływ na wynik mają rozdrobnienie, wilgotność, czas trwania testu, odmiana orzeszków, zanieczyszczenia i inokulum. Przy materiale zdrewniałym krótki test zaniża wynik.

W praktyce biogazowni

Łupiny arachidowe mogą być dodatkiem do kofermentacji po zmieleniu, w niewielkim udziale. Zwykle jednak są wykorzystywane jako paliwo, ściółka lub surowiec do produkcji granulatu, co ogranicza ich dostępność dla biogazowni. Materiał dobrze się przechowuje w suchych warunkach. Odpady z przetwórstwa podlegają przepisom o odpadach, a w razie sprzedaży jako produkt uboczny obowiązują inne zasady.

Podobnie jak inne łupiny, ten materiał jest bardziej interesujący jako surowiec do obróbki wstępnej i badań nad przetwarzaniem lignocelulozy niż jako rutynowy dodatek do wsadu. Jeśli jednak powstaje w dużych ilościach na miejscu, można rozważyć jego użycie po zmieleniu i w połączeniu z gnojowicą.

Przy ewentualnym wdrożeniu trzeba też uwzględnić pylistość suchego, zmielonego materiału oraz ryzyko wybuchu pyłu przy jego przeładunku, co wymaga zachowania zasad bezpieczeństwa i odpowiedniej wentylacji.

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

  1. Oliva, A.; Papirio, S.; Esposito, G.; Lens, P.N.L. (2023). Impact of Chemical and Physical Pretreatment on Methane Potential of Peanut Shells. Energies 16(12), 4698. DOI: 10.3390/en16124698 DOI
  2. 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.

Inne substraty z grupy „Produkty uboczne przemysłu rolno-spożywczego”