Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Rożnik przerośnięty (Silphium perfoliatum) — BMP: 8 badań, średnia ważona 257 m³ CH₄/t s.m.o.

Rożnik przerośnięty (sylfia) to wieloletnia roślina energetyczna z Ameryki Północnej, uprawiana jako alternatywa dla kukurydzy. Zestawienie obejmuje różne terminy zbioru z kilku prac niemieckich.

ocena: dobry CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 3 listopada 2022Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. JackyM59 / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 257m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 232–282m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 8badań
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 37 °C, 38 °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

dobry — ocena redakcji dla biogazowniStabilny, zwykle przyjmowany bez opłat

Potencjał na tonę masy świeżej wysoki (61 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

+2potencjał 61 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 257 × s.m. 26,9 % × s.m.o. 88,2 %)

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty −0,5

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

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

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

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 8 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 (257); 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
Mast i in. (2014) · 1 DOI	232	37 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 2 DOI	248	37 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 3 DOI	256	37 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mast i in. (2014) · 4 DOI	275	37 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 1 DOI	236	38 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 2 DOI	250	38 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 3 DOI	273	38 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Ruf i Emmerling (2018) · 4 DOI	282	38 °C · mezofilowy	różne terminy zbioru (oryg.: „cup plant”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	257	średnia arytmetyczna 257, SD 19

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 26,9% (zakres 20,8–39)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 88,2 % s.m. (zakres 87,1–93,2)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 7 oznaczeń, sucha masa organiczna: 4 oznaczenia.

Źródła: 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 257 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 253; zakres 232–282; 8 rekordów z 2 źródeł).

Wady i ryzyka

Wydajność zależy od terminu zbioru (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.

Wymagania praktyczne

Zakiszanie umożliwia magazynowanie biomasy sezonowej; prawidłowo zakiszone rośliny (w badaniu kukurydza, sorgo, żyto pastewne, pszenżyto) można przechowywać do roku bez strat produkcji metanu (Herrmann i in. 2011).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Rożnik przerośnięty (Silphium perfoliatum) pochodzi z Ameryki Północnej, ale od lat jest uprawiany w Europie, zwłaszcza w Niemczech, jako wieloletnia roślina energetyczna alternatywna dla kukurydzy. Tworzy wysokie, silne łodygi i obficie kwitnie, dostarczając pożytku owadom. Plantacja może być użytkowana przez kilkanaście lat. Zestawienie obejmuje rekordy z kilku prac, z różnych terminów zbioru, w warunkach mezofilowych.

Właściwości istotne dla fermentacji

Biomasa sylfii jest łodygowo-liściasta, z umiarkowanym udziałem włókna. Przy zbiorze w pełni sezonu łodygi są już dość zdrewniałe, co obniża strawność w porównaniu z młodą zielonką. Zakiszanie jest możliwe i praktykowane, przy czym trzeba dbać o odpowiednią suchą masę. Materiał wymaga rozdrobnienia. Brak istotnych inhibitorów w typowych udziałach w dawce, ale wyniki są niższe niż dla kiszonki kukurydzy, co jest kompromisem na rzecz zalet środowiskowych. Plon w pierwszych latach po założeniu plantacji jest niższy.

Jak czytać rozrzut wyników

Rozrzut w zestawieniu wynika przede wszystkim z terminu zbioru i roku plantacji, a także ze stanowiska i nawożenia. Prace stosują nieco odmienną metodykę (różne temperatury, inokulum, stosunki substratu do inokulum). Część rekordów pochodzi z jednej serii, więc nie jest w pełni niezależna. Dlatego zestawienie oddaje zakres wyników dla warunków badanych w tych pracach, nie zaś dla każdej plantacji w innych regionach.

W praktyce biogazowni

Sylfia ma sens w gospodarstwach, które cenią korzyści ekologiczne i ograniczenie uprawy corocznej, akceptując niższą wydajność energetyczną niż kukurydza. Zbiór sieczkarnią, zakiszanie i dawkowanie w miksie nie odbiegają od innych kiszonek roślinnych. Ważne jest zaplanowanie kosztów założenia plantacji i okresu dochodzenia do pełnego plonu. Przed decyzją warto sprawdzić dostępne wsparcie dla upraw wieloletnich oraz wykonać test BMP materiału z własnego pola. Jednocześnie w analizie opłacalności trzeba uwzględnić koszt materiału sadzeniowego, który jest wyższy niż nasion kukurydzy, oraz okres dochodzenia do pełnego plonu. Dla niektórych gospodarstw ważnym argumentem są też dopłaty do upraw wieloletnich lub korzyści środowiskowe, jeśli obowiązują.

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

Wyniki po obróbce wstępnej (8) — poza średnią

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Obróbka	Próbka
Haag i in. (2015)	250	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	228	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	256	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	248	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	260	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	254	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	255	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)
Haag i in. (2015)	251	physical-enzymatic	(oryg.: „Silphium perfoliatum”)

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.