Metodologia Kontakt
Rozłożone liście rabarbaru z grubymi, czerwonymi ogonkami liściowymi na ściółce z kory – cała roślina po zbiorze.

Badania BMPRośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskie

Rabarbar – liście i cała roślina — BMP: 4 badania, średnia ważona 368 m³ CH₄/t s.m.o.

Rabarbar (liście i cała roślina) to wodnista biomasa z kwasem szczawiowym i antrachinonami; fermentuje łatwo, ale zawartość kwasów obniża pH wsadu.

ocena: neutralnyCH₄ 67 %

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Dieter Weber (User:Uellue) / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
368m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
316–490m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
4badania
Publikacje
2źródła
Temperatury
35 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,7 kWh/m³ biogazu

pomiar średnia z 2 badań BMP, zakres 67,3–67,6 %; w teście okresowym udział CH₄ bywa wyższy niż w instalacji.

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 umiarkowany (29 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

  • +1potencjał 29 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 368 × s.m. 9,1 % × s.m.o. 86 %)

Stabilność procesu −0,5

  • −0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty 0

  • 0brak czynników

Suma punktów: 0,5 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: niska · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 4 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Rabarbar – liście i cała roślinaSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 4 rekordów oraz średnia ważona 368 m³ CH₄/t s.m.o.. 4 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0200400600051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Lehtomaki (2006) · 1: 320 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lehtomaki (2006) · 2: 490 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Zubr (1986) · 1: 316 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Zubr (1986) · 2: 345 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia368

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 (368); 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.		CH₄ w biogazie
% obj., pomiar		TemperaturaPróbkaKrzywa
Lehtomaki (2006) · 1320—35 °C · mezofilowy(oryg.: „Rhubarb”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006) · 2490—35 °C · mezofilowy(oryg.: „Rhubarb”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zubr (1986) · 1 DOI31667,6 %35 °C · mezofilowy(oryg.: „Rhubarb”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zubr (1986) · 2 DOI34567,3 %35 °C · mezofilowy(oryg.: „Rhubarb”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Silage: Air tight glass jars , fermented 30-40 days at 20 oC.punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona36867,4 %średnia arytmetyczna 368, SD 82

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
9,1% (zakres 8,1–9,4)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
86 % s.m. (zakres 86–86)
Azot
2,9 % s.m.
Stosunek C/N
15

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 3 oznaczenia, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie.

Źródła: Lehtomaki (2006); Zubr (1986).

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • łatwo rozkładalny
  • 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 368 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 332; zakres 316–490; 4 rekordów z 2 źródeł).
  • Duże liście i łodygi dostępne przy plantacjach; badania Lehtomäki 2006 i Zubr 1986.

Wady i ryzyka

  • Szybki rozkład może zakwaszać układ (przegląd Chen 2008).
  • Niewielka baza danych (4 rekordy).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; początkowo niewielki udział z kontrolą pH i FOS/TAC.

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

  1. Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. 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
  4. Zubr, J. (1986) Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171
  5. 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

Rabarbar (Rheum rhabarbarum, rabarbar ogrodowy) jest uprawiany w Polsce dla ogonków liściowych, spożywanych po obróbce termicznej. Liście są odpadem, bo nie nadają się do spożycia ze względu na kwas szczawiowy. Powstają więc w uprawach towarowych, przetwórstwie (dżemy, kompoty) i ogrodach. W zbiorze opisano liście i całą roślinę.

Właściwości istotne dla fermentacji

Rabarbar zawiera dużo wody, cukry rozpuszczalne, pektyny, włókno i niewielkie ilości ligniny. Liście są bogate w kwas szczawiowy i jego sole oraz zawierają antrachinony, które mają działanie przeciwdrobnoustrojowe, choć w umiarkowanych udziałach we wsadzie nie powinny blokować procesu. Kwaśny odczyn masy obniża pH wsadu, a szczawiany mogą wiązać wapń i magnez. Hydroliza jest szybka. Białko liści dostarcza azotu, więc C/N jest umiarkowany. Materiał szybko się psuje.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, wszystkie w warunkach mezofilowych 35 °C, z umiarkowanym rozrzutem. Opisują rabarbar bez rozróżnienia części lub liście i całą roślinę, a więc różnice mogą wynikać z proporcji liści i ogonków. Dodatkowo wpływ mają odmiana, wiek rośliny, termin zbioru, rozdrobnienie, przygotowanie próbki oraz inokulum. Zawartość szczawianów zmienia się w sezonie.

W praktyce biogazowni

Rabarbar jest sezonowym uzupełnieniem wsadu, zwłaszcza w gospodarstwach z uprawą towarową. Po rozdrobnieniu miesza się go z gnojowicą lub kiszonką, kontrolując pH i kwasy lotne. Szybko się psuje, więc nie powinien być długo przechowywany. Odpady z przetwórstwa i handlu są odpadami i wymagają odpowiednich uprawnień instalacji, natomiast liście z własnych upraw można traktować jak produkty rolne. Kwas szczawiowy nie jest zwykle przeszkodą dla procesu przy typowych dawkach.

W gospodarstwach z uprawą rabarbaru odpad pojawia się w ściśle określonym oknie wiosenno-letnim, więc planowanie dostaw powinno uwzględniać okres, w którym wsad jest uzupełniany innymi surowcami. Zakiszanie liści razem z innymi zielonkami bywa praktycznym rozwiązaniem na dłuższe przechowywanie.

Szczawiany tworzą trudno rozpuszczalne sole z wapniem, które mogą odkładać się w fermentorze i zmniejszać dostępność wapnia dla mikroorganizmów, dlatego przy bardzo dużych udziałach rabarbaru warto kontrolować skład mineralny cieczy.

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

  1. 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.
  2. Zubr, J. (1986). Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171. DOI: 10.1016/0144-4565(86)90064-8 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Rośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskie”