Metodologia Kontakt
Kępa prosa rózgowatego (Panicum virgatum) z delikatnymi wiechami nasion w Ogrodzie Roślin w Paryżu.

Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Proso rózgowate (switchgrass) — BMP: 3 badania, średnia ważona 180 m³ CH₄/t s.m.o.

Proso rózgowate (switchgrass) to wieloletnia trawa prerii Ameryki Północnej, uprawiana na biomasę. W zestawieniu występuje w niewielkiej liczbie rekordów z różnych prac.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Jebulon / Wikimedia Commons, licencja CC0 1.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
180m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
122–246m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
3badania
Publikacje
3źródła
Temperatury
35 °C, 37 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

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: sucha masa w danych dotyczy próbki wysuszonej do testu, a nie materiału w stanie dostarczanym. 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: Proso rózgowate (switchgrass)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 3 rekordów oraz średnia ważona 180 m³ CH₄/t s.m.o.. 3 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).01002003000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Labatut i in. (2011): 122 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Li i in. (2013): 246 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Baute i in. (2018): 173 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia180

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 (180); 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
Labatut i in. (2011) DOI12235 °C · mezofilowy(oryg.: „switchgrass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Li i in. (2013) DOI24637 °C · mezofilowy(oryg.: „SwitchGrass”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Baute i in. (2018) DOI17338 °C · mezofilowyproso rózgowate, średnia (Kanada) (oryg.: „Panicum virgatum (species mean)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona180średnia arytmetyczna 180, SD 62

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
91,3% (zakres 91,3–91,3)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
96,3 % s.m. (zakres 95,7–97)

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. Próbki badano w postaci wysuszonej/powietrznie suchej – s.m. dotyczy materiału w teście, nie świeżego.

Źródła: Labatut i in. (2011); Li i in. (2013).

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • włóknisty
  • wolny rozkład
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 180 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 173; zakres 122–246; 3 rekordów z 3 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Rozdrobnienie jest konieczne dla trawy lignocelulozowej (Hendriks 2009).
  • Mała baza (3 rekordy).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki.

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

  1. 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
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Dahunsi, S. (2019) Mechanical pretreatment of lignocelluloses for enhanced biogas production: Methane yield prediction from biomass structural components. Bioresource Technology 280, 18–26
  4. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  5. Labatut, R.A.; Angenent, L.T.; Scott, N.R. (2011) Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates. Bioresource Technology 102(3), 2255–2264
  6. Baute, K.; Van Eerd, L.L.; Robinson, D.E.; Sikkema, P.H.; Mushtaq, M.; Gilroyed, B.H. (2018) Comparing the Biomass Yield and Biogas Potential of Phragmites australis with Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum Grown in Canada. Energies 11(9), 2198
  7. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Proso rózgowate (Panicum virgatum, ang. switchgrass) to wieloletnia trawa prerii Ameryki Północnej, uprawiana jako roślina energetyczna dla paliw stałych i biopaliw. Dobrze znosi uboższe gleby i ma duży plon biomasy w klimacie ciepłym i umiarkowanym. W Europie, także w Polsce, bywa uprawiane doświadczalnie lub na niewielką skalę. Zestawienie zawiera kilka rekordów z kilku prac, w tym jeden z pracy kanadyjskiej, w której podano średnią dla gatunku.

Właściwości istotne dla fermentacji

Switchgrass jest typową trawą wieloletnią o wysokiej zawartości ligniny i celulozy, mało białka i szerokim C/N. Zbierany późno, po przemarznięciu i przeschnięciu, ma niską wilgotność i niską strawność, a zbierany latem jest zielony i lepiej nadaje się do zakiszania. Rozkład w fermentorze jest powolny, a materiał ma skłonność do tworzenia kożucha. Konieczne jest rozdrobnienie. W połączeniu z gnojowicą otrzymuje się lepszy bilans azotu.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy pochodzą z różnych prac i różnych temperatur (od 35 do 38 °C), a jeden z nich jest średnią dla gatunku z kilku odmian. Rozrzut obejmuje więc różnice odmian, terminu zbioru, wieku plantacji, nawożenia i metodyki. Prace z różnych dekad stosują odmienne protokoły. Nie ma tu wystarczającej liczby danych, aby ocenić zmienność w praktyce, dlatego każdy wynik jest tylko orientacyjnym punktem odniesienia.

W praktyce biogazowni

Switchgrass jest w biogazowniach substratem uzupełniającym, mniej wydajnym niż kiszonka kukurydzy. Atutem jest wieloletniość i odporność na gorsze warunki, wadą trudny rozkład. Biomasę należy zbierać w odpowiednim terminie, rozdrobnić i zakisić, jeśli jest zielona. W dawce zachowuje się jak inne trawy lignocelulozowe. Opłacalność zależy od plonu i ceny, a podstawą decyzji powinien być test BMP własnej partii. W planowaniu upraw trzeba pamiętać, że pierwsze lata po założeniu plantacji dają niski plon, a pełną wydajność osiąga się dopiero po kilku sezonach. Dla biogazowni oznacza to konieczność zapewnienia innych substratów w okresie dochodzenia plantacji do pełnego plonowania.

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 = 0,085 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 1× (mediana 0.090 d⁻¹); Chynoweth i in. (1993): 36× (mediana 0.085 d⁻¹); Deren i in. (1991): 3× (mediana 0.080 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. Labatut, R.A.; Angenent, L.T.; Scott, N.R. (2011). Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates. Bioresource Technology 102(3), 2255–2264. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.10.035 DOI
  2. 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
  3. Baute, K.; Van Eerd, L.L.; Robinson, D.E.; Sikkema, P.H.; Mushtaq, M.; Gilroyed, B.H. (2018). Comparing the Biomass Yield and Biogas Potential of Phragmites australis with Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum Grown in Canada. Energies 11(9), 2198. DOI: 10.3390/en11092198 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Uprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)”