Badania BMPOwoce, warzywa i ich odpady

Skórki bananów — BMP: 17 badań, średnia ważona 330 m³ CH₄/t s.m.o.

Skórki bananów to powszechny odpad owocowy w krajach tropikalnych, bogaty w włókno i potas; wyniki z wielu prób są dość spójne, ale zależą od dojrzałości i rozdrobnienia.

ocena: dobry CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 19 stycznia 2023Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Priwo / Wikimedia Commons, domena publiczna, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 330m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 243–409m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 17badań
Publikacje: 5źródeł
Temperatury: 35 °C, 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 (55 m³ CH₄/t); bez szczególnych zagrożeń dla stabilności. Koszty obsługi: włókna, kożuch, powolny rozkład.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

+2potencjał 55 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 330 × s.m. 18,3 % × s.m.o. 91,4 %)

Stabilność procesu 0

0brak czynników

Obsługa i koszty −1

−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie
−0,5powolny rozkład — długi czas retencji

Suma punktów: 1 · 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 17 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 (330); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Pokaż pozostałe rekordy w legendzie (5)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Sharma i in. (1988) · 1 DOI	271	37 °C · mezofilowy	skórki bananów, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Banana”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 2 DOI	374	37 °C · mezofilowy	skórki bananów, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Banana”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 3 DOI	396	37 °C · mezofilowy	skórki bananów, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Banana”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 4 DOI	408	37 °C · mezofilowy	skórki bananów, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Banana”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sharma i in. (1988) · 5 DOI	409	37 °C · mezofilowy	skórki bananów, różne frakcje rozdrobnienia (oryg.: „Banana”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Material were first dried in the sun and then in an oven at 90oC	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dubrovskis i Plume (2022) DOI	325	38 °C · mezofilowy	skórki bananów (odpady kuchenne) (oryg.: „Banana peel”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Khan M.T. (2016)	322	37 °C · mezofilowy	Uganda/Hohenheim, kolejność w streszczeniu: stalk, peel, flesh, unpeeled banana (potwierdzona w Table 5), reaktory 2 L (oryg.: „Banana peel”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 1 DOI	243	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 2 DOI	274	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 3 DOI	277	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 4 DOI	284	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 5 DOI	300	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 6 DOI	314	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 7 DOI	321	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 8 DOI	322	35 °C · mezofilowy	różne odmiany (oryg.: „Banana peels”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sanjaya i in. (2016) · 1 DOI	332	35 °C · mezofilowy	zepsute (oryg.: „Rooten banana peel”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sanjaya i in. (2016) · 2 DOI	342	35 °C · mezofilowy	świeże, dojrzałe (oryg.: „Fresh ripe banana peel”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	330	średnia arytmetyczna 324, SD 49

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 18,3% (zakres 10,6–22,4)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 91,4 % s.m. (zakres 83,8–94,3)
Stosunek C/N: 55,4

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4, MY-D); sucha masa: 3 oznaczenia, sucha masa organiczna: 9 oznaczeń.

Źródła: Sharma i in. (1988); Gunaseelan (2004); Sanjaya i in. (2016).

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

Właściwości procesowe

włóknisty
wolny rozkład
sezonowy
zmienny skład
klasyfikacja redakcji

Zalety

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 322 (zakres 243–409) m³ CH₄/t s.m.o., 17 rekordów z 5 prac (ważona średnia 330).
Mielenie skórek bananów dawało wyższą wydajność niż siekanie (Odedina i in. (2017))
Dwustopniowa fermentacja z termofilową prehydrolizą (HRT 4 d) przed reaktorem mezofilowym poprawiała wydajność energetyczną i stabilność przy wyższej zawartości substancji stałej (Odedina i in. (2017))

Wady i ryzyka

W reaktorze jednostopniowym (mezofilowym, HRT 20 d) skórki bananów zawiodły przy zasilaniu 2% s.m., a ustabilizowały się po obniżeniu do 1,5% s.m. (Odedina i in. (2017))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: łatwo rozkładalny — np. Kiszonka z kukurydzy (cała roślina), Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Sorgo – cała roślina (zielonka i kiszonka), Serwatka, Liście buraczane (liście i główki buraków)
W badaniach BMP łatwo rozkładalne substraty zwiększały wydajność mieszanki z gnojowicą (synergia w części mieszanek).^[1]

Dawkowanie

Źródła nie podają udziału we wsadzie. Odedina i in. (2017): jednostopniowy reaktor mezofilowy (HRT 20 d) zawiódł przy zasilaniu skórkami bananów o 2% s.m., a odzyskał stabilność przy 1,5% s.m.; dwustopniowy układ z prehydrolizą termofilową pracował przy 2% s.m.

Wymagania praktyczne

Rozdrabniać: wydajność zależy od wielkości cząstek (mielone skórki bananów dały więcej niż siekane) (Odedina i in. (2017); Sharma i in. (1988))

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Skórki bananów (Musa spp.) to jeden z największych strumieni odpadów w krajach produkujących banany, gdzie stanowią znaczną część masy owocu. W Polsce banany są importowane, a skórki powstają w dojrzewalniach, hurtowniach, gastronomii i przetwórstwie (suszone chipsy, puree). Skala jest znacznie mniejsza niż w tropikach, ale może być istotna lokalnie.

Właściwości istotne dla fermentacji

Skórki zawierają dużo wody, a w suchej masie są obecne cukry rozpuszczalne, pektyny, celuloza, hemiceluloza i lignina w umiarkowanej ilości, a w skórkach owoców niedojrzałych także skrobia. Wraz z dojrzewaniem skrobia przechodzi w cukry, co zmienia szybkość hydrolizy. Skórki są bogate w potas, a także w polifenole i garbniki, które w typowych udziałach nie są istotnym inhibitorem. Dla fermentacji korzystna jest stosunkowo niewielka zawartość białka i lipidów, ale to oznacza również wysoki stosunek C/N, więc dodatek azotu (gnojowica) poprawia równowagę. Pestycydy używane w uprawie bananów mogą występować w skórkach jako zanieczyszczenie.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, więc zbiór jest relatywnie rozbudowany. Znaczna część rekordów pochodzi z jednej pracy, w której badano różne frakcje rozdrobnienia skórek. Rozdrobnienie wpływa na tempo i końcowy wynik, bo drobniejsze cząstki są szybciej rozkładane. Poza tym wyniki zależą od odmiany bananów (banany deserowe lub plantany), dojrzałości, sposobu przygotowania próbki oraz inokulum. Pozostałe wyniki są mezofilowe, co ogranicza wpływ temperatury.

W praktyce biogazowni

Skórki bananów nadają się do kofermentacji z gnojowicą lub obornikiem po rozdrobnieniu. Dawkowanie powinno być stopniowe, a pH monitorowane. Skórki szybko ciemnieją i psują się, wydzielając zapachy, więc nie powinny być długo przechowywane. W Polsce materiał jest dostępny sporadycznie i zwykle w niewielkich ilościach. Odpady z handlu i gastronomii podlegają przepisom o odpadach, a ich przyjmowanie wymaga uprawnień i spełnienia zasad dotyczących odpadów kuchennych.

Dla instalacji w Polsce skórki bananów mają znaczenie głównie jako przykład odpadu owocowego bogatego w włókno i potas; potas przechodzi do pofermentu, co zwiększa jego wartość nawozową, ale w dużej ilości może wpływać na zasolenie gleby.

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 = 0,245 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 4× (mediana 0.231 d⁻¹); Nogueira i in. (2026): 1× (mediana 0.445 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.