Metodologia Kontakt
Obrane ziemniaki w stalowych pojemnikach kuchennych, a wokół nich na ziemi rozrzucone świeże obierki ziemniaczane.

Badania BMPOwoce, warzywa i ich odpady

Obierki ziemniaczane — BMP: 5 badań, średnia ważona 234 m³ CH₄/t s.m.o.

Obierki ziemniaczane to odpad przetwórstwa bogaty w skrobię i cukry, łatwo fermentujący; przy dużym udziale wymaga kontroli kwasowości i piany.

ocena: neutralnyCH₄ ≈ 56 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Ssemmanda will / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
234m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
177–267m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
5badań
Publikacje
3źródła
Temperatury
35 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,6 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 4,1 % 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 (19 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę 0

  • ±0potencjał 19 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 234 × s.m. 9,2 % × s.m.o. 86,5 %)

Stabilność procesu −0,5

  • −0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −0,5

  • −0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie

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

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

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Obierki ziemniaczaneSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 5 rekordów oraz średnia ważona 234 m³ CH₄/t s.m.o.. 5 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0100200300051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Gunaseelan (2004): 267 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Liang i McDonald (2015): 239 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Achinas i in. (2019) · 1: 177 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Achinas i in. (2019) · 2: 191 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Achinas i in. (2019) · 3: 218 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia234

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 (234); 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
Gunaseelan (2004) DOI26735 °C · mezofilowy(oryg.: „Potato peels”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Liang i McDonald (2015) DOI23935 °C · mezofilowy(oryg.: „potato peel waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Achinas i in. (2019) · 1 DOI177—obierki ziemniaczane, ISR 1 (oryg.: „Potato peel waste, ISR 1 (R3)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Achinas i in. (2019) · 2 DOI191—obierki ziemniaczane, ISR 4 (oryg.: „Potato peel waste, ISR 4 (R5)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Achinas i in. (2019) · 3 DOI218—obierki ziemniaczane, ISR 2 (oryg.: „Potato peel waste, ISR 2 (R4)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona234średnia arytmetyczna 218, SD 36

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
9,2% (zakres 9,2–9,2)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
86,5 % s.m. (zakres 82–90,9)
Azot
4,1 % s.m.
Stosunek C/N
10,7

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Gunaseelan (2004); Liang i in. (2015).

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

Właściwości procesowe

  • łatwo rozkładalny
  • bogaty w węgiel
  • ubogi w azot
  • ubogi w mikroelementy
  • sezonowy
  • włóknisty
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Wydajność metanowa w kompendium: mediana 218 (zakres 177–267) m³ CH₄/t s.m.o., 5 rekordów z 3 prac (ważona średnia 234).
  • Wstępna fermentacja mlekowa obierek dała wyższą produkcję metanu niż same obierki (Liang i in. (2015))

Wady i ryzyka

  • Zwiększenie ładunku substratu (po fermentacji mlekowej) z 6,4 do 9,1% s.m. hamowało produkcję metanu; badano akumulację LKT (Liang i in. (2015))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Źródła nie podają bezpiecznego udziału tego substratu. Dla trawienia obierek ziemniaczanych po wstępnej fermentacji mlekowej wzrost ładunku substratu z 6,4 do 9,1% s.m. hamował produkcję metanu (Liang i in. 2015) — wskazówka dotycząca zawartości substancji stałej w reaktorze, nie udziału we wsadzie.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Źródła danych procesowych

  1. Improvement of fruit and vegetable waste anaerobic digestion performance and stability with co-substrates addition
  2. Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates
  3. Anaerobic digestion of pre-fermented potato peel wastes for methane production
  4. Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks
  5. Biogas Potential from the Anaerobic Digestion of Potato Peels: Process Performance and Kinetics Evaluation
  6. Lab-scale anaerobic digestion of cassava peels: the first step of energy recovery from cassava waste and water hyacinth
  7. Effects of size and thermophilic pre-hydrolysis of banana peel during anaerobic digestion, and biomethanation potential of key tropical fruit wastes
  8. Effect of particle size on biogas generation from biomass residues

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Obierki ziemniaczane powstają w zakładach przetwórstwa ziemniaków: produkcji frytek, chipsów, puree, sałatek oraz w gastronomii zbiorowej. W Polsce przetwórstwo ziemniaków jest dobrze rozwinięte, a obierki to jeden z podstawowych odpadów. Obierki są wilgotne, wielkość frakcji zależy od technologii obierania, a ich skład różni się od całych bulw ze względu na większy udział skórki.

Właściwości istotne dla fermentacji

Obierki zawierają skrobię, cukry rozpuszczalne, białko oraz włókno z warstwy skórki korkowej. Zawartość tłuszczu jest niska, a ligniny umiarkowana, zależnie od ilości łuski. Skrobia hydrolizuje szybko i tworzy kwasy, więc w przypadku nagłego wzrostu dawki pojawia się ryzyko zakwaszenia fermentora. Obierki parowe są często gorącą papką o dużej zawartości skrobi zżelowanej, co dodatkowo przyspiesza rozkład. Ziemniaki zawierają glikoalkaloidy (solaninę i czakoninę), które koncentrują się w skórce i pędach, ale w typowych udziałach nie stanowią problemu. Częstym kłopotem jest pienienie oraz piasek z ziemi przylegającej do bulw.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym wyniki mezofilowe i takie bez podanej temperatury. Rekordy pochodzą z eksperymentu z różnym obciążeniem w reaktorach (oznaczenia ISR). Różnice zależą od odmiany ziemniaków, metody obierania (parowe, mechaniczne, chemiczne), udziału miąższu w obierkach, rozdrobnienia i inokulum. W przypadku materiału o szybkiej hydrolizie wynik silnie zależy od stosunku substratu do inokulum.

W praktyce biogazowni

Obierki są cenionym uzupełnieniem wsadu: mają stabilny skład, ale wymagają ostrożnego dawkowania i dobrego buforu, np. w postaci gnojowicy. Przechowywanie jest ograniczone, bo materiał szybko się psuje i fermentuje wstępnie, wytwarzając zapachy i kwasy. Dostarcza się go zwykle w partiach z zakładu, co ułatwia kontrolę jakości. Odpady z przetwórstwa roślinnego są odpadami i do ich przyjmowania instalacja musi mieć odpowiednie uprawnienia. W razie pienienia pomocne bywa zmniejszenie dawki i zadbanie o równomierne mieszanie.

Dla stabilnej pracy fermentora korzystne jest wprowadzanie obierek kilka razy na dobę małymi porcjami, a nie jednorazowo; tak rozłożone obciążenie ogranicza wahania pH i ryzyko pienienia, szczególnie przy gorących obierkach z obierania parowego.

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 = 0,245 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 4× (mediana 0.231 d⁻¹); Nogueira i in. (2026): 1× (mediana 0.445 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. Gunaseelan, V. (2004). Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 26(4), 389–399. DOI: 10.1016/j.biombioe.2003.08.006 DOI
  2. Liang, S.; McDonald, A.G. (2015). Anaerobic digestion of pre-fermented potato peel wastes for methane production. Waste Management 46, 197–200. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.09.029 DOI
  3. Achinas, S.; Li, Y.; Achinas, V.; Euverink, G.J.W. (2019). Biogas Potential from the Anaerobic Digestion of Potato Peels: Process Performance and Kinetics Evaluation. Energies 12(12), 2311. DOI: 10.3390/en12122311 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Owoce, warzywa i ich odpady”