Metodologia Kontakt
Kępy mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea) z wiechami rosnące nad brzegiem cieku w Badenii-Wirtembergii.

Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Mozga trzcinowata — BMP: 12 badań, średnia ważona 290 m³ CH₄/t s.m.o.

Mozga trzcinowata to wieloletnia trawa uprawiana na glebach wilgotnych, rozważana jako biomasa energetyczna. Zestawienie obejmuje prace z kilku krajów i różne terminy zbioru.

ocena: dobryCH₄ ≈ 53 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Robert Flogaus-Faust / Wikimedia Commons, licencja CC BY 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
290m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
180–430m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
12badań
Publikacje
5źródeł
Temperatury
35 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 1,8 % s.m. × 6,25)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

dobry — ocena redakcji dla biogazowniStabilny, zwykle przyjmowany bez opłat

Potencjał na tonę masy świeżej wysoki (73 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch, powolny rozkład.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

  • +2potencjał 73 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 290 × s.m. 27,9 % × s.m.o. 90,8 %)

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: wysoka · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 12 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Mozga trzcinowataSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 12 rekordów oraz średnia ważona 290 m³ CH₄/t s.m.o.. 12 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).01002003004005000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Lehtomaki (2006) · 1: 340 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lehtomaki (2006) · 2: 430 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)1. Paavola (2010): 280 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Paavola (2007) · 1: 180 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Paavola (2007) · 2: 280 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Paavola (2007) · 3: 340 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Paavola (2007) · 4: 350 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Czubaszek i in. (2021) · 1: 189 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Czubaszek i in. (2021) · 2: 238 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Ruf i Emmerling (2018) · 1: 277 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Ruf i Emmerling (2018) · 2: 284 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Ruf i Emmerling (2018) · 3: 290 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia290

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 (290); 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
Lehtomaki (2006) · 134035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006) · 243035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
1. Paavola (2010)28035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Paavola (2007) · 118035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Paavola (2007) · 228035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Paavola (2007) · 334035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Paavola (2007) · 435035 °C · mezofilowy(oryg.: „Reed canary grass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Czubaszek i in. (2021) · 1 DOI189—fermentacja sucha (oryg.: „Phalaris arundinacea (PAr), dry fermentation”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Czubaszek i in. (2021) · 2 DOI238—fermentacja mokra (oryg.: „Phalaris arundinacea (PAr), wet fermentation”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 1 DOI27738 °C · mezofilowy(oryg.: „reed canary grass”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 2 DOI28438 °C · mezofilowy(oryg.: „reed canary grass”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 3 DOI29038 °C · mezofilowy(oryg.: „reed canary grass”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona290średnia arytmetyczna 290, SD 70

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
27,9% (zakres 21,5–40,8)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
90,8 % s.m. (zakres 88,5–92,8)
Azot
1,8 % s.m.
Stosunek C/N
26,5

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4, MY-D); sucha masa: 10 oznaczeń, sucha masa organiczna: 3 oznaczenia.

Źródła: Lehtomaki (2006); 1. Paavola (2010); Paavola (2007); Ruf i in. (2018).

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

Właściwości procesowe

  • włóknisty
  • sezonowy
  • wolny rozkład
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 290 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 282; zakres 180–430; 12 rekordów z 5 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Późny termin zbioru zwiększa udział ligniny (Czubaszek 2021 dla traw mokradłowych).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki.

Wymagania praktyczne

  • Zbiór wcześniejszy; przechowywanie zgodnie z Paavola 2010

Źródła danych procesowych

  1. Paavola, T., Lehtomäki, A., Seppälä, M., Rintala, J. (2007) Methane production from reed canary grass. Proc. 8th Finnish Conference of Environmental Sciences 234-237
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. 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
  4. 1. Paavola, T., Lehtomäki, A., Seppälä, M., Rintala, J. 2. Rissanen, S.P (2010) Methane production from reed canary grass 2. Effect of storage on methane production potential and nutrient composition of energy crops and leachates. Proc. 8th Finnish Conference of Environmental Sciences 234-237
  5. Dahunsi, S. (2019) Mechanical pretreatment of lignocelluloses for enhanced biogas production: Methane yield prediction from biomass structural components. Bioresource Technology 280, 18–26
  6. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  7. Czubaszek, R.; Wysocka-Czubaszek, A.; Wichtmann, W.; Banaszuk, P. (2021) Specific Methane Yield of Wetland Biomass in Dry and Wet Fermentation Technologies. Energies 14(24), 8373
  8. Ruf, T.; Emmerling, C. (2018) Site-adapted production of bioenergy feedstocks on poorly drained cropland through the cultivation of perennial crops. A feasibility study on biomass yield and biochemical methane potential. Biomass and Bioenergy 119, 429–435

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Mozga trzcinowata (Phalaris arundinacea) jest rodzimą trawą wilgotnych łąk i brzegów wód, uprawianą w chłodnym klimacie jako roślina energetyczna. Szczególne zainteresowanie nią widać w krajach nordyckich, gdzie bada się ją zarówno jako paliwo, jak i substrat do biogazu. Zestawienie obejmuje kilkanaście rekordów z kilku prac (m.in. fińskich, niemieckiej i polskiej), w warunkach mezofilowych.

Właściwości istotne dla fermentacji

Skład zależy od terminu zbioru. Biomasa letnia jest zielona, wilgotna i względnie dobrze strawna, natomiast biomasa zbierana wiosną po przezimowaniu jest sucha, silnie zdrewniała i ma niską zawartość białka. W pierwszym przypadku zakiszanie jest możliwe, w drugim stosuje się raczej materiał sypki, który wymaga rozdrobnienia. Włókno prowadzi do powolnej hydrolizy i skłonności do tworzenia kożucha. Zawartość popiołu i krzemionki bywa istotna, więc materiał może zwiększać ścieralność urządzeń. Zbiór wiosenny zapewnia ponadto niższą zawartość składników mineralnych i wody.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy w zestawieniu dotyczą różnych terminów zbioru i warunków, a część z nich pochodzi z tej samej pracy, więc nie jest w pełni niezależna. Główne źródła rozrzutu to termin zbioru (jesień, wiosna), wiek plantacji, nawożenie, forma materiału (świeża, zakiszona, sucha) oraz rozdrobnienie. Dochodzą parametry testu: inokulum, stosunek substratu do inokulum i długość testu. Przy trawie wieloletniej ważny jest także rok pokosu i pogoda w sezonie.

W praktyce biogazowni

Mozga trzcinowata jest rozważana jako uzupełnienie bazy surowcowej na glebach wilgotnych, nieodpowiednich dla kukurydzy. Wymaga zbioru w odpowiednim terminie, rozdrobnienia i zakiszenia w przypadku zielonej masy. W miksie jej rola jest raczej pomocnicza ze względu na wolniejszy rozkład w porównaniu z kiszonką kukurydzy lub trawami z użytków zielonych. Opłacalność zależy od plonu, kosztów zbioru i dostępności innych surowców. Test BMP własnej partii pozwoli ocenić wpływ terminu zbioru. W praktyce ważne jest też to, że uprawa mozgi na glebach wilgotnych ma znaczenie środowiskowe, bo ogranicza wymywanie biogenów, ale zbiór na takich stanowiskach bywa utrudniony pogodą i nośnością gleby, co wpływa na regularność dostaw.

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 = 0,085 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 1× (mediana 0.090 d⁻¹); Chynoweth i in. (1993): 36× (mediana 0.085 d⁻¹); Deren i in. (1991): 3× (mediana 0.080 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. 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.
  2. 1. Paavola, T., Lehtomäki, A., Seppälä, M., Rintala, J. 2. Rissanen, S.P (2010). Methane production from reed canary grass 2. Effect of storage on methane production potential and nutrient composition of energy crops and leachates. Proc. 8th Finnish Conference of Environmental Sciences 234-237.
  3. Paavola, T., Lehtomäki, A., Seppälä, M., Rintala, J. (2007). Methane production from reed canary grass. Proc. 8th Finnish Conference of Environmental Sciences 234-237.
  4. Czubaszek, R.; Wysocka-Czubaszek, A.; Wichtmann, W.; Banaszuk, P. (2021). Specific Methane Yield of Wetland Biomass in Dry and Wet Fermentation Technologies. Energies 14(24), 8373. DOI: 10.3390/en14248373 DOI
  5. Ruf, T.; Emmerling, C. (2018). Site-adapted production of bioenergy feedstocks on poorly drained cropland through the cultivation of perennial crops. A feasibility study on biomass yield and biochemical methane potential. Biomass and Bioenergy 119, 429–435. DOI: 10.1016/j.biombioe.2018.10.007 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Uprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)”