Badania BMPRośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskiejedno badanie (2 próby)

Pokrzywa zwyczajna — BMP: 2 badania, średnia ważona 315 m³ CH₄/t s.m.o.

Pokrzywa zwyczajna to rosnąca masowo roślina ruderalna, bogata w azot i włókno łykowe; fermentuje dobrze, ale rekordy jednej pracy różnią się wyraźnie.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 6 maja 2023Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. kallerna / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 315m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 210–420m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2jedno badanie (2 próby)
Publikacje: 1źródło
Temperatury: 35 °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 (315); 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
Lehtomaki (2006) · 1	210	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Nettle”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006) · 2	420	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Nettle”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	315	średnia arytmetyczna 315, SD 148

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 15,8% (zakres 15–16,6)
Azot: 4,2 % s.m.
Stosunek C/N: 10,5

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 2 oznaczenia, sucha masa organiczna: 0 oznaczeń.

Źródła: Lehtomaki (2006).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
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

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 315 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 315; zakres 210–420; 2 rekordów z 1 źródeł).

Wady i ryzyka

Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 148 przy średniej 315 m³ CH₄/t s.m.o. (2 rekordów z 1 źródeł).

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; mało zbadany substrat — łączyć jako dodatek do wsadu o niskiej zawartości N.

Źródła danych procesowych

Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006) Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy
Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Pokrzywa zwyczajna (Urtica dioica) rośnie powszechnie w Polsce na siedliskach ruderalnych, przy ogrodzeniach, w zaroślach i na nieużytkach, preferując gleby zasobne w azot. Była uprawiana dla włókna i jako roślina lecznicza oraz paszowa. Biomasa może być pozyskiwana z koszenia nieużytków i terenów zielonych, ale nie ma ugruntowanej logistyki jak dla traw. W literaturze bada się ją jako potencjalny substrat dla biogazowni na obszarach o małej konkurencji z uprawami.

Właściwości istotne dla fermentacji

Pokrzywa zawiera wysoki udział białka i azotu, a także minerały, w tym wapń i żelazo. Zielone pędy mają umiarkowaną zawartość włókna, a w starszych łodygach rośnie udział ligniny i włókna łykowego. Wyższe białko obniża C/N, więc przy dużym udziale rośnie ryzyko uwalniania amoniaku; łączenie z materiałem bogatym w węgiel poprawia równowagę. Włókna łykowe długie i wytrzymałe mogą owijać się wokół mieszadeł, jeśli materiał nie został dobrze rozdrobniony. Włoski parzące nie mają znaczenia dla fermentacji, ale utrudniają obróbkę ręczną.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z jednej pracy, wszystkie w warunkach mezofilowych 35 °C, a różnica między nimi jest wyraźna. Może wynikać z terminu zbioru, wieku rośliny (młode pędy kontra dojrzałe łodygi), udziału liści i łodyg, rozdrobnienia lub powtórzeń przy niskiej liczbie prób. Nie ma niezależnego źródła, więc nie da się ocenić, który z wyników jest bardziej reprezentatywny. Typowym czynnikiem jest też inokulum.

W praktyce biogazowni

Pokrzywa może uzupełniać wsad w gospodarstwach, które mają dostęp do biomasy z koszenia, głównie jako dodatek w sezonie wegetacyjnym. Wymaga rozdrobnienia, najlepiej zakiszenia razem z innymi zielonkami. Wysokie białko wymaga kontroli amoniaku. Biomasa z nieużytków wiąże się z dodatkowymi pytaniami o status prawny: pochodząca z terenów własnych jest produktem rolnym, a z koszenia zieleni miejskiej jest odpadem zielonym.

Dla praktyki biogazowej istotniejsze od pojedynczej wartości jest to, że biomasa z nieużytków bywa zanieczyszczona ziemią, kamieniami i śmieciami, więc przed użyciem wymaga selekcji. Zbiór w fazie przed kwitnieniem daje materiał o wyższej strawności niż po wydaniu nasion.

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 = 0,134 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 3× (mediana 0.134 d⁻¹)).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006). Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy.

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.