Badania BMPGlony i rośliny wodne

Sinice – cyjanobakterie (Phormidium, Desertifilum, Anabaena, Nostoc) — BMP: 4 badania, śr. 152 m³ CH₄/t s.m.o.

Sinice (cyjanobakterie) to mikroorganizmy fotosyntetyzujące; wpis grupuje Phormidium, Desertifilum, Anabaena i Nostoc z kilku prac o różnych warunkach.

CH₄ ≈ 58 % (szacunek)

Opublikowano 27 lutego 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Christian Fischer / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 152m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 28–308m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 4badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: —testu

Metan w biogazie

≈55–62% CH₄

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

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (bogaty w białko (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

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 4 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 (152); 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
Fermoso i in. (2016) DOI	28	—	sinica Nostoc (oryg.: „Nostoc sp.”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Perendeci i in. (2019) · 1 DOI	229	—	sinica (izolat z Turcji) (oryg.: „Anabaena variabilis”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Perendeci i in. (2019) · 2 DOI	293	—	sinica (izolat z Turcji) (oryg.: „Phormidium animale”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Perendeci i in. (2019) · 3 DOI	308	—	sinica (izolat z Turcji) (oryg.: „Desertifilum tharense”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	152	średnia arytmetyczna 214, SD 129

Właściwości procesowe

bogaty w białko
bogaty w azot
rozcieńcza wsad (mała s.m.)
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

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 261 (zakres 28–308) m³ CH₄/t s.m.o., 4 rekordów z 2 prac (ważona średnia 152).

Wady i ryzyka

Wysoka zawartość białka w komórkach powoduje uwalnianie amoniaku, który może być toksyczny dla procesu (Sialve i in. (2009); Rajagopal i in. (2013))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: bogaty w węgiel — np. Słoma pszenna, Kiszonka z kukurydzy (cała roślina), Słoma zbożowa (gatunek nieokreślony), Wierzba energetyczna (Salix), Tektura i karton
Niskie C/N osadu glonowego wyrównywano dodatkiem papieru: 50–60% s.m.o. papieru zwiększało tempo produkcji metanu, optymalne C/N 20–25.^[1][2]
uważaj
substraty: bogaty w azot — np. Gnojowica świńska, Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Osad nadmierny (wtórny, czynny), Glon Chlorella vulgaris, Glon Nannochloropsis salina
Białko glonów uwalnia amoniak; dodatkowe źródła azotu zwiększają ryzyko inhibicji amoniakiem.^[2][3]

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

Nie suszyć biomasy przed podaniem — suszenie obniżało produkcję biogazu do ok. 80% (Mussgnug i in. (2010))
Kontrolować amoniak (wysokie białko) i, dla gatunków morskich, sód (Sialve i in. (2009))

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Sinice, czyli cyjanobakterie, to prokariotyczne organizmy zdolne do fotosyntezy. W zbiorze zebrano rodzaje Phormidium, Desertifilum, Anabaena oraz Nostoc, badane w kilku pracach, z czego jedna dotyczy izolatów z Turcji. Biomasę uzyskuje się z hodowli w fotobioreaktorach i stawach albo z zakwitów w zbiornikach wodnych. Zakwity są problemem środowiskowym, a ich zbiór łączy się z ryzykiem obecności toksyn, produkowanych przez niektóre szczepy.

Właściwości istotne dla fermentacji

Komórki sinic nie mają ligniny, ale mają ściany komórkowe z peptydoglikanu i otoczki śluzowe, które mogą spowalniać hydrolizę. Biomasa zawiera dużo białka, co przy fermentacji prowadzi do powstawania amoniaku, a przy wysokim obciążeniu do jego hamującego działania. Stosunek C/N bywa niski, więc dobrze sprawdza się współfermentacja z materiałem węglowym. Niektóre szczepy produkują toksyny, których obecność wymaga odrębnej oceny.

Jak czytać rozrzut wyników

Dane obejmują kilka rekordów z różnych szczepów i kilku prac, bez podanej temperatury, ponieważ odczytano je ze streszczeń. Wynik zależy od gatunku, warunków hodowli (światło, pożywka, faza wzrostu), sposobu zbioru i odwodnienia, rozbicia komórek oraz inokulum. Zakwity naturalne różnią się składem od hodowli monokulturowych, więc przenoszenie wartości z jednego źródła na drugie jest ryzykowne.

W praktyce biogazowni

Biomasa sinic to w Polsce materiał badawczy lub odpad z oczyszczania zbiorników, nie stały strumień. Przy ewentualnym użyciu trzeba zadbać o zagęszczenie (większość masy stanowi woda), kontrolę amoniaku, zapewnienie współsubstratu węglowego oraz zbadanie obecności toksyn. Sezonowość i nieprzewidywalność zakwitów utrudniają planowanie dostaw.

W razie planów praktycznego użycia sensowne jest wcześniejsze zbadanie, czy biomasa pochodzi z hodowli kontrolowanej, czy z naturalnego zakwitu, bo od tego zależy ryzyko toksyn i zanieczyszczeń. Zastosowanie sinic w kofermentacji z gnojowicą lub materiałem bogatym w węgiel jest zwykle bezpieczniejsze niż fermentacja samej biomasy, ponieważ rozcieńcza azot i ułatwia utrzymanie stabilnego pH.

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 = 0,102 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 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.