Metodologia Kontakt
Okrzemka Phaeodactylum tricornutum w hodowli laboratoryjnej pod mikroskopem – liczne wrzecionowate, żółtobrązowe komórki.

Badania BMPGlony i rośliny wodnejedno badanie (3 próby)

Okrzemka Phaeodactylum tricornutum — BMP: 3 badania, średnia ważona 299 m³ CH₄/t s.m.o.

Phaeodactylum tricornutum to okrzemka morska, modelowy glon badań nad lipidami i fukoksantyną; w zbiorze jest kilka wartości z jednego przeglądu literatury.

CH₄ ≈ 58 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
299m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
270–337m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
3jedno badanie (3 próby)
Publikacje
1źródło
Temperatury
33 °C, 35 °C, 54 °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 3 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Okrzemka Phaeodactylum tricornutumSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 3 rekordów oraz średnia ważona 299 m³ CH₄/t s.m.o.. 3 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).01002003004000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Jankowska i in. (2017) · 1: 270 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Jankowska i in. (2017) · 2: 290 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Jankowska i in. (2017) · 3: 337 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia299

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 (299); 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
Jankowska i in. (2017) · 1 DOI27033 °C · mezofilowy(oryg.: „Phaeodactylum tricornutum”) — wartość przytoczona w przeglądzie literaturypunkt końcowy (krzywa modelowa)
Jankowska i in. (2017) · 2 DOI29054 °C · termofilowy(oryg.: „Phaeodactylum tricornutum”) — wartość przytoczona w przeglądzie literaturypunkt końcowy (krzywa modelowa)
Jankowska i in. (2017) · 3 DOI33735 °C · mezofilowy(oryg.: „Phaeodactylum tricornutum”) — wartość przytoczona w przeglądzie literaturypunkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona299średnia arytmetyczna 299, SD 34

Właściwości procesowe

  • bogaty w białko
  • bogaty w azot
  • zasolony
  • rozcieńcza wsad (mała s.m.)
  • zmienny skład
  • klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

  • Wydajność metanowa w kompendium: mediana 290 (zakres 270–337) m³ CH₄/t s.m.o., 3 rekordów z 1 prac (ważona średnia 299).

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. Biogas from microalgae: Review on microalgae's cultivation, harvesting and pretreatment for anaerobic digestion
  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

Phaeodactylum tricornutum to jednokomórkowa okrzemka morska, występująca w wodach przybrzeżnych. Jest organizmem modelowym w badaniach nad okrzemkami: ma opracowane narzędzia genetyczne, a jej biomasa zawiera lipidy, w tym kwasy tłuszczowe omega-3, oraz barwnik fukoksantynę. Jest uprawiana w fotobioreaktorach. W zbiorze jest kilka wartości z jednego przeglądu literatury, w tym testy w temperaturze mezofilowej i jeden w termofilowej.

Właściwości istotne dla fermentacji

W odróżnieniu od większości okrzemek, które mają ciężki, krzemionkowy pancerz, ten gatunek wytwarza słabo skrzemionkowane komórki, co zmniejsza barierę dla enzymów. Biomasa zawiera lipidy, białko i węglowodany w proporcjach zależnych od warunków uprawy. Lipidy zwiększają potencjał metanowy, lecz w nadmiarze sprzyjają inhibicji LKT. Białko może uwalniać amoniak, a morskie pochodzenie oznacza ewentualną obecność soli, jeśli biomasy nie przemyto. Okrzemki mogą też zawierać krzemionkę, która nie rozkłada się i trafia do pofermentu.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy z jednego przeglądu różnią się temperaturą i prawdopodobnie szczepem lub warunkami uprawy. Zmienność składu biomasy okrzemek jest duża: zależy od dostępności azotu i krzemu, światła, fazy wzrostu i sposobu zbioru. Dodatkowo znaczenie ma forma próbki (świeża zawiesina, liofilizat), rozbicie komórek, stosunek substratu do inokulum, adaptacja inokulum do soli i długość testu. Przy tak niewielkim zbiorze i skąpym opisie warunków wyniki traktować należy jako orientacyjne.

W praktyce biogazowni

Phaeodactylum tricornutum nie jest substratem biogazowni; jest interesującym obiektem badań nad kaskadowym wykorzystaniem biomasy glonowej, gdzie najpierw pozyskuje się cenne związki, a pozostałość kieruje do fermentacji. Przy takim zastosowaniu trzeba uwzględnić zasolenie, amoniak i obecność krzemionki. Wymagania prawne zależą od pochodzenia biomasy i zezwoleń instalacji; jako organizm nieinwazyjny, uprawiany w kontrolowanych warunkach, nie podlega szczególnym ograniczeniom.

Warto też zaznaczyć, że wyniki z przeglądów literatury trudno porównywać ze sobą bez znajomości stosunku substratu do inokulum, a ten w takich zestawieniach zwykle nie jest podawany.

Z uwagi na te ograniczenia sensowną praktyką jest wykonanie własnego testu BMP na konkretnej partii biomasy, zanim podejmie się decyzje technologiczne.

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. Jankowska, E.; Sahu, A.K.; Oleskowicz-Popiel, P. (2017). Biogas from microalgae: Review on microalgae's cultivation, harvesting and pretreatment for anaerobic digestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews 75, 692–709. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.045 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Glony i rośliny wodne”