Metodologia Kontakt
Porcelanowa parownica z suchym, oliwkowobrązowym proszkiem biomasy mikroglonu Nannochloropsis po ekstrakcji lipidów.

Badania BMPGlony i rośliny wodnejedno badanie (6 prób)

Nannochloropsis gaditana – biomasa po ekstrakcji lipidów — BMP: 6 badań, średnia ważona 412 m³ CH₄/t s.m.o.

Biomasa Nannochloropsis gaditana po ekstrakcji lipidów to pozostałość biorafinerii glonowej; badano ją w warunkach mezo- i termofilowych w jednej pracy.

CH₄ ≈ 58 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Ilustracja: Substraty.pl (AI, Google Gemini)

Średnia ważona
412m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
315–475m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
6jedno badanie (6 prób)
Publikacje
1źródło
Temperatury
35 °C, 55 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,8 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (bogaty w białko (klasyfikacja procesowa)) 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 6 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Nannochloropsis gaditana – biomasa po ekstrakcji lipidówSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 6 rekordów oraz średnia ważona 412 m³ CH₄/t s.m.o.. 6 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Capson-Tojo i in. (2017) · 1: 315 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Capson-Tojo i in. (2017) · 2: 365 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Capson-Tojo i in. (2017) · 3: 390 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Capson-Tojo i in. (2017) · 4: 460 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Capson-Tojo i in. (2017) · 5: 470 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Capson-Tojo i in. (2017) · 6: 475 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia412

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 (412); 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
Capson-Tojo i in. (2017) · 1 DOI31555 °C · termofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Capson-Tojo i in. (2017) · 2 DOI36555 °C · termofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Capson-Tojo i in. (2017) · 3 DOI39035 °C · mezofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Capson-Tojo i in. (2017) · 4 DOI46055 °C · termofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Capson-Tojo i in. (2017) · 5 DOI47035 °C · mezofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Capson-Tojo i in. (2017) · 6 DOI47535 °C · mezofilowybiomasa po ekstrakcji lipidów (oryg.: „Nannochloropsis gaditana”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona412średnia arytmetyczna 412, SD 66

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
95,4% (zakres 91,1–97,5)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 3 oznaczenia, sucha masa organiczna: 0 oznaczeń. Próbki badano w postaci wysuszonej/powietrznie suchej – s.m. dotyczy materiału w teście, nie świeżego.

Źródła: Capson-Tojo i in. (2017).

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

Właściwości procesowe

  • bogaty w białko
  • bogaty w azot
  • zasolony
  • zmienny skład
  • wysoka sucha masa
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Wydajność metanowa w kompendium: mediana 425 (zakres 315–475) m³ CH₄/t s.m.o., 6 rekordów z 1 prac (ważona średnia 412).
  • Konwersja biomasy po ekstrakcji lipidów na metan może odzyskać więcej energii niż zawierały lipidy komórek (Sialve i in. (2009))
  • Biomasę po ekstrakcji lipidów trawiono w warunkach mezo- i termofilowych (Capson-Tojo i in. (2017))

Wady i ryzyka

  • Wysoka zawartość białka w komórkach powoduje uwalnianie amoniaku, który może być toksyczny dla procesu (Sialve i in. (2009); Rajagopal i in. (2013))
  • Obecność sodu u gatunków morskich może pogarszać pracę fermentora (Sialve i in. (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

  • Nie suszyć biomasy przed podaniem — suszenie obniżało produkcję biogazu do ok. 80% (Mussgnug i in. (2010))
  • Kontrolować amoniak (wysokie białko) i, dla gatunków morskich, sód (Sialve i in. (2009))

Źródła danych procesowych

  1. Anaerobic co-digestion of algal sludge and waste paper to produce methane
  2. Anaerobic digestion of microalgae as a necessary step to make microalgal biodiesel sustainable
  3. A critical review on inhibition of anaerobic digestion process by excess ammonia
  4. Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of lipid-extracted microalgae N. gaditana for methane production
  5. Microalgae as substrates for fermentative biogas production in a combined biorefinery concept

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Nannochloropsis gaditana to morski mikroglon uprawiany m.in. ze względu na lipidy, w tym kwasy tłuszczowe omega-3. Po ekstrakcji lipidów (rozpuszczalnikami lub metodami mechanicznymi) pozostaje stała biomasa, bogata w białko i węglowodany. W zbiorze jest kilka rekordów z jednej pracy, w której biomasę po ekstrakcji fermentowano w temperaturze mezofilowej (35 °C) i termofilowej (55 °C). Jest to zatem produkt uboczny biorafinerii, a nie surowiec rolniczy.

Właściwości istotne dla fermentacji

Ekstrakcja rozbija część komórek i usuwa lipidy, czyli składnik o największej wydajności metanowej na gram, ale też źródło ryzyka inhibicji długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi. Pozostałość jest wzbogacona w białko, co obniża C/N i grozi uwalnianiem amoniaku, szczególnie w testach termofilowych, gdzie amoniak w postaci wolnej jest bardziej toksyczny. Pozostałość rozpuszczalnika (np. po ekstrakcji chemicznej) może hamować mikroorganizmy. Morskie pochodzenie biomasy oznacza także możliwość obecności soli.

Jak czytać rozrzut wyników

Rozrzut wynika z różnic temperatury testu (mezofilowa lub termofilowa), sposobu ekstrakcji oraz powtórzeń w jednej pracy. Zakres wyników pokazuje więc raczej wrażliwość na warunki niż zmienność surowca. Znaczenie mają ponadto: stopień rozbicia komórek, resztki rozpuszczalnika, zawartość białka, stosunek substratu do inokulum, adaptacja inokulum do amoniaku oraz długość testu. Wyniki z jednego laboratorium trzeba uzupełniać o dane z innych prac, zanim zostaną uogólnione.

W praktyce biogazowni

Pozostałość po ekstrakcji lipidów mogłaby być częścią koncepcji biorafinerii glonowej, w której po pozyskaniu cennych produktów resztę kieruje się do fermentora. W praktyce wymaga to kontroli amoniaku (kofermentacja z materiałem o wyższym C/N, umiarkowane obciążenie) i usunięcia resztek rozpuszczalnika. W skali przemysłowej taka biorafineria w Europie pozostaje na etapie badań i demonstracji. Status prawny zależy od pochodzenia pozostałości i zezwoleń instalacji.

Dla porównania z biomasą pełną, która zawiera lipidy, pozostałość po ekstrakcji jest bezpieczniejsza ze względu na ryzyko LKT, lecz ma zwykle niższy ogólny potencjał, gdyż straciła najbogatszy energetycznie składnik.

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 = 0,102 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 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. Capson-Tojo, G.; Torres, A.; Muñoz, R.; Bartacek, J.; Jeison, D. (2017). Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of lipid-extracted microalgae N. gaditana for methane production. Renewable Energy 105, 539–546. DOI: 10.1016/j.renene.2016.12.052 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Glony i rośliny wodne”