Niebieski pojemnik pełen odpadów żywności – resztki warzyw, pieczywa i spleśniałego jedzenia przed odbiorem.

Badania BMPOdpady żywności i gastronomiczne

Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne) — BMP: 22 badania, średnia ważona 466 m³ CH₄/t s.m.o.

Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne) to jeden z najwydajniejszych, ale najbardziej zmiennych substratów; skład i zanieczyszczenia silnie wpływają na wynik.

ocena: neutralnyCH₄ ≈ 62 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Nick Saltmarsh / Wikimedia Commons, licencja CC BY 2.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
466m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
135–700m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
22badania
Publikacje
12źródeł
Temperatury
30 °C, 35 °C, 37 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,2 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 2,9 % s.m. × 6,25); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) 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 bardzo wysoki (100 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, białko / azot, sól / sód. Koszty obsługi: UPPZ kat. 3, zanieczyszczenia fizyczne (opakowania, tworzywa).

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

  • +3potencjał 100 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 466 × s.m. 24,1 % × s.m.o. 89,2 %)

Stabilność procesu −2,25

  • −1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
  • −0,5białko / azot: ryzyko inhibicji amoniakiem przy wyższym udziale
  • −0,5sól / sód: inhibicja przy wysokim udziale
  • −0,25zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −2

  • −1UPPZ kat. 3: higienizacja 70 °C / 60 min
  • −1zanieczyszczenia fizyczne (opakowania, tworzywa) — odpakowanie i separacja

Suma punktów: −1,25 · 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 22 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 22 rekordów oraz średnia ważona 466 m³ CH₄/t s.m.o.. 19 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006008000102030405060czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Chickering i Tolaymat (2023) · M+V FOOD: 406 m³ CH₄/t s.m.o. (pomiar)Chickering i Tolaymat (2023) · M-1 FOOD: 411 m³ CH₄/t s.m.o. (pomiar)Chickering i Tolaymat (2023) · TAP FOOD: 432 m³ CH₄/t s.m.o. (pomiar)Baek i in. (2020): 528 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Browne i in. (2013) · 1: 419 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Browne i in. (2013) · 2: 535 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993): 541 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Holliger i in. (2017) · 1: 499 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Holliger i in. (2017) · 2: 519 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Holliger i in. (2017) · 3: 595 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Jin i in. (2016): 700 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2017) · 1: 440 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2017) · 2: 445 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2017) · 3: 457 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2017) · 4: 460 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Li i in. (2013): 541 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Llanos-Lizcano i in. (2024) · 1: 377 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Llanos-Lizcano i in. (2024) · 2: 410 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Zhang i in. (2019): 471 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Osei-Owusu i in. (2024) · 1: 135 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Osei-Owusu i in. (2024) · 2: 199 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Zhang i in. (2015): 372 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia466

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Linie ciągłe to pomiar (3).

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (466); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

  • Pokaż pozostałe rekordy w legendzie (10)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.
TemperaturaPróbkaKrzywa
Chickering i Tolaymat (2023) · M+V FOOD DOI406— · mezofilowyliofilizowane odpady stołówkowe, warianty pożywki (oryg.: „Freeze-dried food waste — M+V FOOD”) — 10% objętości inokulum; pozostałe 90%: pożywka M-1, M+V, woda SuperQ lub wodociągowa — zgodnie z nazwą liniipomiar (7 pkt)
Chickering i Tolaymat (2023) · M-1 FOOD DOI411— · mezofilowyliofilizowane odpady stołówkowe, warianty pożywki (oryg.: „Freeze-dried food waste — M-1 FOOD”) — 10% objętości inokulum; pozostałe 90%: pożywka M-1, M+V, woda SuperQ lub wodociągowa — zgodnie z nazwą liniipomiar (7 pkt)
Chickering i Tolaymat (2023) · TAP FOOD DOI432— · mezofilowyliofilizowane odpady stołówkowe, warianty pożywki (oryg.: „Freeze-dried food waste — TAP FOOD”) — 10% objętości inokulum; pozostałe 90%: pożywka M-1, M+V, woda SuperQ lub wodociągowa — zgodnie z nazwą liniipomiar (7 pkt)
Baek i in. (2020) DOI52835 °C · mezofilowyKorea Płd., odpady żywnościowe, w publikacji L/kg VS (oryg.: „food waste (FW), mono-digestion (Run 2)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Browne i in. (2013) · 1 DOI41937 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Browne i in. (2013) · 2 DOI53537 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) DOI54135 °C · mezofilowy(oryg.: „Food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Holliger i in. (2017) · 1 DOI499—odpady żywności z przemysłu (oryg.: „Industry food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Holliger i in. (2017) · 2 DOI519—odpady żywności z instalacji pełnoskalowej (oryg.: „Food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Holliger i in. (2017) · 3 DOI595—odpady żywności z instalacji pełnoskalowej (oryg.: „Food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Jin i in. (2016) DOI70035 °C · mezofilowyodpady kuchenne (oryg.: „Kitchen waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2017) · 1 DOI44038 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2017) · 2 DOI44538 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2017) · 3 DOI45738 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2017) · 4 DOI46038 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Li i in. (2013) DOI54137 °C · mezofilowyodpady kuchenne (oryg.: „Kitchen waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Llanos-Lizcano i in. (2024) · 1 DOI377—odpady żywności ze stołówek (Kluż) (oryg.: „Food waste (FW), ISR 2”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Llanos-Lizcano i in. (2024) · 2 DOI410—odpady żywności ze stołówek (Kluż) (oryg.: „Food waste (FW), ISR 1”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zhang i in. (2019) DOI471—odpady żywności zbierane selektywnie (oryg.: „Food waste (SFW)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Osei-Owusu i in. (2024) · 1 DOI13530 °C · mezofilowyresztki jedzenia (Ghana) (oryg.: „Food leftovers (FLO)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Osei-Owusu i in. (2024) · 2 DOI19930 °C · mezofilowyodpady kuchenne (Ghana) (oryg.: „Kitchen residues (KR)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zhang i in. (2015) DOI37237 °C · mezofilowy(oryg.: „food waste”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona466średnia arytmetyczna 450, SD 120

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
24,1% (zakres 2,4–90,6)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
89,2 % s.m. (zakres 85–91,4)
Azot
2,9 % s.m.
Stosunek C/N
15,9

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 6 oznaczeń, sucha masa organiczna: 5 oznaczeń. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Browne i in. (2013); Jin i in. (2016); Koch i in. (2017); Li i in. (2013); Zhang 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 białko
  • bogaty w tłuszcze
  • zasolony
  • zanieczyszczenia fizyczne
  • UPPZ kat. 3
  • ubogi w mikroelementy
  • zmienny skład
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 466.2 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 119.7; 22 rekordów, 12 źródeł).
  • Wysoka biodegradowalność i zbilansowane składniki odżywcze (Zhang i in. 2007).
  • Współfermentacja z gnojowicą stabilizuje proces (Hagos i in. 2017).

Wady i ryzyka

  • Mono-fermentacja odpadów kuchennych bez mikroelementów kończy się niestabilnością; stabilność uzyskano po suplementacji Fe, Co, Mo, Ni (Zhang i in. 2012; Ariunbaatar i in. 2016).
  • Zakwaszenie (cukry), amoniak (białko), LCFA (tłuszcz) (Zhang i in. 2007; Chen i in. 2008).
  • Opakowania i sól w odpadach (Mata-Alvarez i in. 2000).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak uniwersalnego %; dawka zależy od składu. Nie stosować jako jedynego wsadu bez suplementacji mikroelementów; zwiększać stopniowo.

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

Wymagania praktyczne

  • UPPZ kat. 3 (art. 10 rozp. 1069/2009; do biogazowni dopuszczone art. 14): przed komorą higienizacja w nieomijalnym węźle — rozdrobnienie do maks. 12 mm, temperatura w całej masie min. 70 °C przez min. 60 min bez przerwy (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. I sekcja 1 i rozdz. III sekcja 1); instalacja wymaga zatwierdzenia przez właściwy organ (art. 24 ust. 1 lit. g rozp. 1069/2009).
  • Odpady gastronomiczne będące jedynym UPPZ w instalacji (lub w mieszaninie z obornikiem, mlekiem, jajami) mogą być przetwarzane według innych wymogów zatwierdzonych przez organ, o ile zapewniają równoważną redukcję patogenów (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. III sekcja 2 pkt 2).
  • Higienizowanego substratu nie podawać do komory na gorąco (FNR 2010, rozdz. 3 — higienizacja).
  • Usuwać zanieczyszczenia obce przed dozowaniem: materiał z bioodpadów może zawierać substancje zakłócające, a współsubstrat powinien być od nich wolny (FNR 2010, rozdz. 3).

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Odpady żywnościowe to resztki przygotowywania i spożywania posiłków: obierki, niedojedzone potrawy, pieczywo, mięso i nabiał z gospodarstw domowych, stołówek, restauracji i hoteli. W Polsce są to głównie odpady kuchenne ulegające biodegradacji i bioodpady; trafiają do selektywnej zbiórki lub do odpadów zmieszanych. W zbiorze jest wiele prac z różnych krajów (m.in. Korei Południowej) oraz krzywe mierzone dla liofilizowanych odpadów stołówkowych z różnymi wariantami pożywki.

Właściwości istotne dla fermentacji

Sucha masa jest umiarkowana, ale udział VS wysoki. Odpady zawierają węglowodany (ryż, makaron, pieczywo, warzywa), białka i tłuszcze, które decydują o potencjale i ryzykach. Węglowodany prowadzą do szybkiego zakwaszenia, białka do amoniaku, a tłuszcze do inhibicji LKT i pienienia. Stosunek C/N jest zwykle korzystny, ale mono-fermentacja bez bufora jest niestabilna. Zanieczyszczenia (kości, szkło, tworzywa, sztućce) trzeba usuwać, a sól kuchenna w dużych ilościach może hamować metanogeny.

Jak czytać rozrzut wyników

Zakres wyników jest bardzo szeroki, bo „odpady żywnościowe” to nie jeden materiał. Różnią się diety w krajach, udział mięsa, tłuszczu, ryżu, warzyw, a także sposób zbioru i przygotowania próbki (świeże, mielone, liofilizowane, sztuczne mieszanki modelowe). Znaczenie mają ponadto stosunek substratu do inokulum, adaptacja inokulum do tłuszczu i amoniaku, temperatura i długość testu. W wysokim obciążeniu pojawia się inhibicja, która obniża wynik, więc niska wartość nie zawsze oznacza niski potencjał materiału.

W praktyce biogazowni

Odpady żywnościowe są podstawą wielu biogazowni utylizacyjnych. Wymagają usunięcia zanieczyszczeń, rozdrobnienia i zwykle higienizacji. Odpady kuchenne i gastronomiczne zawierające składniki pochodzenia zwierzęcego podlegają rozporządzeniu (WE) nr 1069/2009 oraz przepisom wykonawczym, które określają m.in. warunki obróbki cieplnej i wielkość cząstek; instalacja musi być zatwierdzona. Dawkowanie powinno być równomierne, z buforowaniem (np. gnojowicą) i kontrolą parametrów procesu. Poferment musi spełniać wymagania dla odpadów lub nawozów.

Warto dodać, że testy BMP prowadzone na odpadach żywnościowych bywają wykonywane na materiale zmielonym lub liofilizowanym, a rzeczywista instalacja pracuje na świeżym wsadzie. Różnica w przygotowaniu próbki jest kolejnym powodem, dla którego dane z literatury powinno się uzupełniać badaniem własnego strumienia.

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 = 0,232 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 1× (mediana 0.232 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. Chickering, G.; Tolaymat, T. (2023). Growth Media Efficacy in Biochemical Methane Potential Assays. Methane 2(2), 176–191. DOI: 10.3390/methane2020013 DOI
  2. Baek, G.; Kim, D.; Kim, J.; Kim, H.; Lee, C. (2020). Treatment of Cattle Manure by Anaerobic Co-Digestion with Food Waste and Pig Manure: Methane Yield and Synergistic Effect. International Journal of Environmental Research and Public Health 17(13), 4737. DOI: 10.3390/ijerph17134737 DOI
  3. Browne, J.D.; Allen, E.; Murphy, J.D. (2013). Evaluation of the biomethane potential from multiple waste streams for a proposed community scale anaerobic digester. Environmental Technology 34(13-14), 2027–2038. DOI: 10.1080/09593330.2013.812669 DOI
  4. Chynoweth, D.; Turick, C.; Owens, J.; Jerger, D.; Peck, M. (1993). Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 5(1), 95–111. DOI: 10.1016/0961-9534(93)90010-2 DOI
  5. Holliger, C.; Fruteau de Laclos, H.; Hack, G. (2017). Methane Production of Full-Scale Anaerobic Digestion Plants Calculated from Substrate’s Biomethane Potentials Compares Well with the One Measured On-Site. Frontiers in Energy Research 5, 12. DOI: 10.3389/fenrg.2017.00012 DOI
  6. Jin, Y.; Li, Y.; Li, J. (2016). Influence of thermal pretreatment on physical and chemical properties of kitchen waste and the efficiency of anaerobic digestion. Journal of Environmental Management 180, 291–300. DOI: 10.1016/j.jenvman.2016.05.047 DOI
  7. Koch, K.; Lippert, T.; Drewes, J.E. (2017). The role of inoculum’s origin on the methane yield of different substrates in biochemical methane potential (BMP) tests. Bioresource Technology 243, 457–463. DOI: 10.1016/j.biortech.2017.06.142 DOI
  8. Li, Y.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C.; He, Y.; Liu, X. (2013). Comparison of methane production potential, biodegradability, and kinetics of different organic substrates. Bioresource Technology 149, 565–569. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.09.063 DOI
  9. Llanos-Lizcano, R.; Senila, L.; Modoi, O.C. (2024). Evaluation of Biochemical Methane Potential and Kinetics of Organic Waste Streams for Enhanced Biogas Production. Agronomy 14(11), 2546. DOI: 10.3390/agronomy14112546 DOI
  10. Zhang, W.; Torrella, F.; Banks, C.J.; Heaven, S. (2019). Data related to anaerobic digestion of bioplastics: Images and properties of digested bioplastics and digestate, synthetic food waste recipe and packaging information. Data in Brief 25, 103990. DOI: 10.1016/j.dib.2019.103990 DOI
  11. Osei-Owusu, B.A.; Arthur, R.; Baidoo, M.F.; Oduro-Kwarteng, S.; Amenaghawon, A.N. (2024). Anaerobic co-digestion of human excreta, food leftovers and kitchen residue: 1 ternary mixture design, synergistic effects and RSM approach. Heliyon 10(2), e24080. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e24080 DOI
  12. Zhang, W.; Zhang, L.; Li, A. (2015). Enhanced anaerobic digestion of food waste by trace metal elements supplementation and reduced metals dosage by green chelating agent [S, S]-EDDS via improving metals bioavailability. Water Research 84, 266–277. DOI: 10.1016/j.watres.2015.07.010 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.