Badania BMPOsady ściekowe i przemysłowejedno badanie (2 próby)

Odpady masy celulozowej z papierni (pulp residues) — BMP: 2 badania, średnia ważona 346 m³ CH₄/t s.m.o.

Odpady masy celulozowej z papierni (pulp residues) to włóknisty materiał bogaty w celulozę; zbadano go w jednej pracy w temperaturach 37 i 55 °C.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 23 stycznia 2022Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Quintin Soloviev / Wikimedia Commons, licencja CC BY 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 346m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 323–368m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2jedno badanie (2 próby)
Publikacje: 1źródło
Temperatury: 37 °C, 55 °Ctestu

Metan w biogazie

≈51–54% CH₄

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

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu)) 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 2 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 (346); 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
Walter i in. (2016) · 1 DOI	323	37 °C · mezofilowy	37 °C (oryg.: „Pulp residues (PR), non-pretreated, 37 C”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Walter i in. (2016) · 2 DOI	368	55 °C · termofilowy	55 °C (oryg.: „Pulp residues (PR), non-pretreated, 55 C”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	346	średnia arytmetyczna 346, SD 32

Właściwości procesowe

włóknisty
wolny rozkład
ubogi w azot
zawiera inhibitory
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 345.5 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 31.8; 2 rekordów, 1 źródeł).
Celuloza o niewielkiej zawartości ligniny po odbieleniu (Bayr i in. 2012).

Wady i ryzyka

Ubogie w N i P - uzupełnienie (Bayr i in. 2012).
Pozostałości chemikaliów z procesu mogą hamować (Chen i in. 2008).

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, zasadowości i mikroelementów.^[1][2]

Dawkowanie

Brak źródłowego progu.

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”).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Odpady masy celulozowej powstają przy produkcji celulozy i papieru jako włókna i grube cząstki odrzucone na sitach i w oczyszczalniach masy. Zawierają włókna celulozowe, hemicelulozy, resztki ligniny i wypełniaczy. W zbiorze jest jedna praca z odpadami nieobrobionymi wstępnie, badanymi w temperaturach 37 °C i 55 °C. Zakłady papiernicze najczęściej zagospodarowują takie odpady na miejscu: spalają je, wykorzystują jako surowiec lub oddają do kompostowania.

Właściwości istotne dla fermentacji

Główny składnik to celuloza, wolno hydrolizowana ze względu na krystaliczność, ale nieosłonięta w dużej mierze ligniną, jeśli masa była odbielana chemicznie. Materiał jest ubogi w azot i fosfor, więc potrzebuje uzupełnienia składników odżywczych. Włókna wymagają rozdrobnienia, bo bez niego tworzą zwarte aglomeraty. Pozostałości chemikaliów z procesu (siarczany, związki chloru, resztki ługów) mogą w nietypowych przypadkach hamować mikroorganizmy. Zawartość popiołu zależy od wypełniaczy i przemywania.

Jak czytać rozrzut wyników

Zbiór składa się z niewielkiej liczby rekordów z jednej publikacji, które różnią się temperaturą. Różnica pokazuje wpływ warunków testu, a nie zmienność surowca. W ogólniejszym ujęciu o wyniku decyduje rodzaj masy (mechaniczna, siarczanowa, siarczynowa), stopień odbielenia, udział frakcji drobnych, wilgotność oraz rozdrobnienie. Znaczenie mają także inokulum, dodatki odżywcze i długość testu, bo rozkład celulozy jest powolny.

W praktyce biogazowni

Odpady te mogłyby uzupełniać mieszaniny o niskim stosunku C/N, ale ich dostępność poza zakładem jest ograniczona. Konieczne byłyby rozdrobnienie, dodatek składników odżywczych i sprawdzenie obecności chemikaliów procesowych. Odpady z przemysłu papierniczego są odpadami przemysłowymi, a ich przyjęcie wymaga odpowiedniego kodu i zezwolenia instalacji. Dane mają charakter informacyjny.

Dla porównania z osadami z oczyszczalni papierni odpady włókniste zawierają więcej celulozy i mniej biomasy bakteryjnej, więc ich zachowanie w fermentorze jest bliższe papierowi niż osadowi. W praktyce o losie takiego odpadu decyduje opłacalność jego spalania w kotłach zakładu, a nie fermentacji. Warto jednak znać ten potencjał przy planowaniu gospodarki odpadami zakładu.

Ponieważ opis zbioru jest krótki, konieczne jest wykonanie własnego testu BMP.

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

Walter, A.; Silberberger, S.; Juárez, M.F.D.; Insam, H.; Franke-Whittle, I.H. (2016). Biomethane potential of industrial paper wastes and investigation of the methanogenic communities involved. Biotechnology for Biofuels 9(1), 21. DOI: 10.1186/s13068-016-0435-z DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.