Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Rdestowiec sachaliński (m.in. odm. Igniscum) — BMP: 10 badań, średnia ważona 192 m³ CH₄/t s.m.o.

Rdestowiec sachaliński (w tym odmiana Igniscum) to wysoka bylina uprawiana jako roślina energetyczna, ale budząca zastrzeżenia ze względu na inwazyjność pokrewnych rdestowców.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 53 % (szacunek)

Opublikowano 22 kwietnia 2022Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Andrea Moro, Comune di Padova, Orto Botanico, Veneto, Italia / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 192m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 146–270m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 10badań
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 35 °C, 37 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

≈52–54% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 1,6 % s.m. × 6,25)) 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 umiarkowany (34 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

+1potencjał 34 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 192 × s.m. 19,4 % × s.m.o. 91,6 %)

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty −0,5

−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie

Suma punktów: 0,5 · 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 10 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 (192); 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	170	35 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lehtomaki (2006) · 2	270	35 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 1 DOI	146	37 °C · mezofilowy	odmiana Igniscum, różne terminy zbioru (oryg.: „igniscum”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 2 DOI	148	37 °C · mezofilowy	odmiana Igniscum, różne terminy zbioru (oryg.: „igniscum”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 3 DOI	150	37 °C · mezofilowy	odmiana Igniscum, różne terminy zbioru (oryg.: „igniscum”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 4 DOI	158	37 °C · mezofilowy	odmiana Igniscum, różne terminy zbioru (oryg.: „igniscum”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 1 DOI	190	38 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 2 DOI	192	38 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 3 DOI	220	38 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 4 DOI	222	38 °C · mezofilowy	rdestowiec sachaliński (oryg.: „Giant knotweed”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	192	średnia arytmetyczna 187, SD 41

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 19,4% (zakres 13–30,3)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 91,6 % s.m. (zakres 30,3–94)
Azot: 1,6 % s.m.
Stosunek C/N: 32

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4, MY-D); sucha masa: 10 oznaczeń, sucha masa organiczna: 4 oznaczenia.

Źródła: Lehtomaki (2006); Mast i in. (2014); Ruf i in. (2018).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
włóknisty
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 192 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 180; zakres 146–270; 10 rekordów z 3 źródeł).

Wady i ryzyka

Wydajność spada przy późnym zbiorze (Mast 2014).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
grupa: Odchody zwierzęce (gnojowica, obornik, pomiot)
Współfermentacja z odchodami (gnojowica/obornik) to standardowy układ dla biomasy roślinnej: dostarczają zasadowości i mikroflory.^[1][2]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki.

Źródła danych procesowych

Mast, B.; Lemmer, A.; Oechsner, H.; Reinhardt-Hanisch, A.; Claupein, W.; Graeff-Hönninger, S. (2014) Methane yield potential of novel perennial biogas crops influenced by harvest date. Industrial Crops and Products 58, 194–203
Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
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
Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
Ruf, T.; Emmerling, C. (2018) Site-adapted production of bioenergy feedstocks on poorly drained cropland through the cultivation of perennial crops. A feasibility study on biomass yield and biochemical methane potential. Biomass and Bioenergy 119, 429–435

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Rdestowiec sachaliński (Reynoutria sachalinensis, dawniej Fallopia sachalinensis) pochodzi ze wschodniej Azji i tworzy wysokie, gęste łany. Odmiana Igniscum jest znana z uprawy energetycznej w Niemczech, gdzie ma zapewniać wysoki plon biomasy na biogaz. Zestawienie obejmuje rekordy z fińskiej pracy dla rdestowca sachalińskiego oraz z pracy dla odmiany Igniscum, uzyskane z różnych terminów zbioru.

Właściwości istotne dla fermentacji

Biomasa rdestowca jest zielona i soczysta we wczesnej fazie, a z czasem zdrewnieje. Skład zależy więc od terminu zbioru: wcześniej zebrana biomasa jest lepiej strawna, później dominuje włókno. Roślina zawiera związki fenolowe i szczawiany, których wpływ na proces w typowych udziałach jest przedmiotem badań i nie powinien być przesądzany. Zakiszanie jest możliwe, ale wymaga odpowiedniej suchej masy. Rozdrobnienie jest niezbędne, a włókno łatwo tworzy kożuch.

Jak czytać rozrzut wyników

Wyniki obejmują dwie różne grupy: rdestowiec sachaliński w ujęciu ogólnym oraz odmianę Igniscum badaną w kilku terminach zbioru. Termin zbioru, wiek plantacji, nawożenie, stanowisko i rok wpływają na skład. Dodatkowo różnią się protokoły testów (inokulum, stosunek substratu do inokulum, temperatura od 35 do 37 °C). Z tego względu rozrzut jest wypadkową różnic roślinnych i metodycznych.

W praktyce biogazowni

Rdestowce, w tym sachaliński, figurują na krajowej liście inwazyjnych gatunków obcych stwarzających zagrożenie dla Polski (rozporządzenie Rady Ministrów z 9 grudnia 2022 r., wydane na podstawie ustawy z 11 sierpnia 2021 r. o gatunkach obcych), więc ich uprawa i przemieszczanie materiału podlegają ograniczeniom wynikającym z tych przepisów. Przed jakąkolwiek decyzją o uprawie lub przyjęciu biomasy należy sprawdzić aktualne przepisy o gatunkach obcych oraz wymagania wobec zabezpieczenia przed rozprzestrzenianiem. Technicznie materiał wymaga rozdrobnienia i zakiszenia, a w dawce zachowuje się jak inne wieloletnie rośliny wysokie. Opłacalność powinna być oceniona na tle innych surowców, a podstawą decyzji powinien być test BMP. Dla porządku trzeba dodać, że wieloletnie byliny wysokie tworzą trwałe plantacje, trudne do usunięcia po założeniu. Decyzja o uprawie jest zatem długoterminowa i powinna uwzględniać nie tylko przepisy, lecz także scenariusz zakończenia użytkowania plantacji oraz zabezpieczenia przed rozprzestrzenianiem się rośliny.

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

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.