Metodologia Kontakt
Skrzynka pełna jasnozielonych strąków grochu cukrowego – strąki i łuski to częste resztki przetwórstwa roślin strączkowych.

Badania BMPSłomy i resztki pożniwne

Resztki roślin strączkowych (strąki grochu, łęty i łuski fasoli, liście groszku) — BMP: 5 badań, śr. 264 m³ CH₄/t s.m.o.

Resztki roślin strączkowych (strąki grochu, łęty i łuski fasoli, liście groszku) to pięć materiałów z kilku prac; wynik zależy od części rośliny i dojrzałości.

CH₄ 58 %

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
264m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
147–390m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
5badań
Publikacje
5źródeł
Temperatury
35 °C, 36 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,8 kWh/m³ biogazu

pomiar średnia z 1 badania BMP; w teście okresowym udział CH₄ bywa wyższy niż w instalacji.

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 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Resztki roślin strączkowych (strąki grochu, łęty i łuski fasoli, liście groszku)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 5 rekordów oraz średnia ważona 264 m³ CH₄/t s.m.o.. 5 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0100200300400500051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Prajapati i in. (2018): 267 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Cai i in. (2019): 227 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004): 390 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)López-Dávila i in. (2022): 287 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Li i in. (2018): 147 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia264

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 (264); 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
Prajapati i in. (2018) DOI267——łuski fasoli mung (oryg.: „mung bean husk (MBH)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Cai i in. (2019) DOI227——liście groszku cukrowego (oryg.: „Snow peas (Pisum sativum var. Saccharatum) – Leaf”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) DOI390—35 °C · mezofilowystrąki grochu bez nasion (oryg.: „garden pea pods (seeds removed)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
López-Dávila i in. (2022) DOI287——łęty i strąki fasoli (Kuba) (oryg.: „Bean straw and box”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Li i in. (2018) DOI14758,4 %36 °C · mezofilowyresztki fasoli szparagowej (oryg.: „Snap bean crop residues (SBR)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona26458,4 %średnia arytmetyczna 264, SD 89

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.)
85,8 % s.m. (zakres 79,7–91,8)
Azot
3,1 % s.m.
Stosunek C/N
12,7

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: BCBPD, MY-D); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Cai i in. (2019); Gunaseelan (2004).

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • zmienny skład
  • włóknisty
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 264 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 267; zakres 147–390; 5 rekordów z 5 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 89 przy średniej 264 m³ CH₄/t s.m.o. (5 rekordów z 5 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki; traktować jako bogaty w N dodatek do materiałów węglowych.

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. Prajapati, K.K.; Pareek, N.; Vivekanand, V. (2018) Pretreatment and Multi-Feed Anaerobic Co-digestion of Agro-Industrial Residual Biomass for Improved Biomethanation and Kinetic Analysis. Frontiers in Energy Research 6, 111
  3. Cai, F.; 1. Biomass Energy and Environmental Engineering Research Center, College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; Yan, H.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C.; 2. Department of Biological and Agricultural Engineering, University of California, Davis, CA 95616, USA (2019) Prediction of methane production performances based on determination of organic components for different vegetable wastes. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 12(3), 154–159
  4. Gunaseelan, V. (2004) Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 26(4), 389–399
  5. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  6. López-Dávila, E.; Jiménez Hernández, J.; López González, L.M.; Barrera Cardoso, E.L.; Bravo Amarante, E.; Contreras Velázquez, L.M.; Romero-Romero, O. (2022) Biochemical methane potential of agro-wastes as a renewable source alternative for electrical energy production in Cuba. Ciencia & Tecnología Agropecuaria 23(1)
  7. Li, P.; Li, W.; Sun, M.; Xu, X.; Zhang, B.; Sun, Y. (2018) Evaluation of Biochemical Methane Potential and Kinetics on the Anaerobic Digestion of Vegetable Crop Residues. Energies 12(1), 26
  8. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  9. 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

Rośliny strączkowe (groch, fasola, soja, bób) po zbiorze nasion zostawiają resztki: łęty, puste strąki, łuski oraz zielone liście. W przetwórstwie warzywnym powstają także odpady z łuskania grochu i fasoli szparagowej. W zbiorze zebrano kilka rekordów z kilku prac: łuski fasoli mung, liście groszku cukrowego, strąki grochu ogrodowego bez nasion, łęty i strąki fasoli z Kuby oraz resztki fasoli szparagowej. Materiały te różnią się dojrzałością i stopniem przetworzenia.

Właściwości istotne dla fermentacji

Rośliny bobowate gromadzą więcej białka niż zboża, dlatego ich resztki wnoszą azot i poprawiają bilans C/N w mieszaninach ze słomą lub trawami. Z drugiej strony przy dominacji takiego materiału w dawce rośnie ryzyko amoniaku. Zielone liście i miękkie strąki są łatwo rozkładalne, natomiast suche łęty, łuski i dojrzałe łodygi zawierają ligninę i rozkładają się wolniej. Duża zmienność wilgotności wpływa na sposób magazynowania.

Jak czytać rozrzut wyników

Pod jedną nazwą zebrano różne gatunki i części roślin z kilku prac, w różnych temperaturach (część rekordów bez podanej temperatury), więc rozrzut jest znaczny. Zielone, młode resztki mają inne wartości niż suche łęty. Wpływ mają też odmiana, termin zbioru, udział nasion, rozdrobnienie, wysuszenie próbki i inokulum. Tej grupy nie należy traktować jako jednego substratu o stałych parametrach.

W praktyce biogazowni

Resztki strączkowych są sezonowym dodatkiem do miksu, szczególnie tam, gdzie wokół biogazowni działa przetwórstwo warzyw. Zaleca się zakiszanie lub szybkie wykorzystanie zielonych resztek oraz rozdrabnianie suchych łętów. W razie dużego udziału materiału białkowego trzeba monitorować stężenie amoniaku. Resztki pozostawiane na polu mają wartość nawozową, więc przed zbiorem warto ocenić konkurencyjne wykorzystanie biomasy. Planowanie opiera się na teście BMP.

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 = 0,136 d−1 (mediana z: dopasowanie B(t)=B0(1−e^(−kt)) do średnich krzywych mierzonych: Słoma pszenna k=0.079 d⁻¹ (R²=0.998, 67 krzywych) | stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 3× (mediana 0.088 d⁻¹); Li i in. (2018): 5× (mediana 0.157 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. Prajapati, K.K.; Pareek, N.; Vivekanand, V. (2018). Pretreatment and Multi-Feed Anaerobic Co-digestion of Agro-Industrial Residual Biomass for Improved Biomethanation and Kinetic Analysis. Frontiers in Energy Research 6, 111. DOI: 10.3389/fenrg.2018.00111 DOI
  2. Cai, F.; 1. Biomass Energy and Environmental Engineering Research Center, College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; Yan, H.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C.; 2. Department of Biological and Agricultural Engineering, University of California, Davis, CA 95616, USA (2019). Prediction of methane production performances based on determination of organic components for different vegetable wastes. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 12(3), 154–159. DOI: 10.25165/j.ijabe.20191203.4705 DOI
  3. Gunaseelan, V. (2004). Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 26(4), 389–399. DOI: 10.1016/j.biombioe.2003.08.006 DOI
  4. López-Dávila, E.; Jiménez Hernández, J.; López González, L.M.; Barrera Cardoso, E.L.; Bravo Amarante, E.; Contreras Velázquez, L.M.; Romero-Romero, O. (2022). Biochemical methane potential of agro-wastes as a renewable source alternative for electrical energy production in Cuba. Ciencia & Tecnología Agropecuaria 23(1). DOI: 10.21930/rcta.vol23_num1_art:1890 DOI
  5. Li, P.; Li, W.; Sun, M.; Xu, X.; Zhang, B.; Sun, Y. (2018). Evaluation of Biochemical Methane Potential and Kinetics on the Anaerobic Digestion of Vegetable Crop Residues. Energies 12(1), 26. DOI: 10.3390/en12010026 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Słomy i resztki pożniwne”