Metodologia Kontakt
Pole sorga z rdzawoczerwonymi wiechami nasion na tle drzew i pochmurnego nieba na Filipinach.

Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Sorgo – cała roślina (zielonka i kiszonka) — BMP: 19 badań, średnia ważona 351 m³ CH₄/t s.m.o.

Sorgo (cukrowe, pastewne, ziarnowe) to ciepłolubna roślina energetyczna odporna na suszę. Zestawienie obejmuje wiele odmian i terminów zbioru z kilku prac.

ocena: dobryCH₄ 58 %

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Zarate123 / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
351m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
269–538m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
19badań
Publikacje
5źródeł
Temperatury
35 °C, 38 °C, 40 °Ctestu

Metan w biogazie

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

pomiar średnia z 3 badań BMP, zakres 56,9–59,6 %; w teście okresowym udział CH₄ bywa wyższy niż w instalacji.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

dobry — ocena redakcji dla biogazowniStabilny, zwykle przyjmowany bez opłat

Potencjał na tonę masy świeżej wysoki (78 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

  • +2potencjał 78 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 351 × s.m. 24,1 % × s.m.o. 92 %)

Stabilność procesu −0,5

  • −0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty 0

  • 0brak czynników

Suma punktów: 1,5 · 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 19 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Sorgo – cała roślina (zielonka i kiszonka)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 19 rekordów oraz średnia ważona 351 m³ CH₄/t s.m.o.. 19 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).02004006000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Pouech (b.r.) · 1: 295 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pouech (b.r.) · 2: 352 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pouech (b.r.) · 3: 372 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993) · 1: 311 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993) · 2: 410 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Chynoweth i in. (1993) · 3: 420 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004) · 1: 367 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004) · 2: 407 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004) · 3: 480 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004) · 4: 538 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 1: 273 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 2: 286 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 3: 290 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 4: 305 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 5: 333 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 6: 351 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 7: 360 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 8: 362 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Sambusiti i in. (2013): 269 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia351

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 (351); 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 (7)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		CH₄ w biogazie
% obj., pomiar		TemperaturaPróbkaKrzywa
Pouech (b.r.) · 129556,9 %40 °C · mezofilowysorgo pastewne (oryg.: „Forage sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pouech (b.r.) · 235258,5 %40 °C · mezofilowysorgo cukrowe (oryg.: „Sweet sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pouech (b.r.) · 337259,6 %40 °C · mezofilowysorgo ziarnowe (cała roślina) (oryg.: „Grain sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 1 DOI311—35 °C · mezofilowy(oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 2 DOI410—35 °C · mezofilowy(oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 3 DOI420—35 °C · mezofilowy(oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 1 DOI367—35 °C · mezofilowyfrakcja: blaszka liściowa (wydzielona eksperymentalnie) (oryg.: „Sorghum bicolor Lamina”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 2 DOI407—35 °C · mezofilowyfrakcja: pochwa liściowa (wydzielona eksperymentalnie) (oryg.: „Sorghum bicolor Sheath”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 3 DOI480—35 °C · mezofilowyfrakcja: kwiatostan w fazie kwitnienia (wydzielona eksperymentalnie) (oryg.: „Sorghum bicolor Inflorescence with flowers”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) · 4 DOI538—35 °C · mezofilowyfrakcja: kwiatostan z ziarnem (wydzielona eksperymentalnie) (oryg.: „Sorghum bicolor Inflorescence with Grains”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 1 DOI273—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 2 DOI286—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 3 DOI290—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 4 DOI305—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „Sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 5 DOI333—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 6 DOI351—38 °C · mezofilowyodmiana typu sucro (cukrowa) (oryg.: „sucro variety”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 7 DOI360—38 °C · mezofilowyodmiana Vega (oryg.: „vega sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 8 DOI362—38 °C · mezofilowycała roślina (oryg.: „sorghum”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Sambusiti i in. (2013) DOI269—35 °C · mezofilowykiszonka z sorga pastewnego (oryg.: „ensiled sorgum forage”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona35158,3 %średnia arytmetyczna 357, SD 71

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
24,1% (zakres 15,5–93)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
92 % s.m. (zakres 86,6–97,1)
Azot
1,6 % s.m.
Stosunek C/N
44,5

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4, MY-D); sucha masa: 12 oznaczeń, sucha masa organiczna: 14 oznaczeń. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for…; Gunaseelan (2004); Lallement i in. (2023); Sambusiti i in. (2013).

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

Właściwości procesowe

  • sezonowy
  • łatwo rozkładalny
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 351 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 352; zakres 269–538; 19 rekordów z 5 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Rozrzut zależny od odmiany i terminu zbioru (19 rekordów).
  • Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 71 przy średniej 357 m³ CH₄/t s.m.o. (19 rekordów z 5 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki.

Wymagania praktyczne

  • Rozdrabniać: rozdrobnienie zwiększa powierzchnię dostępną dla rozkładu i przyspiesza go, ale niekoniecznie podnosi końcowy uzysk gazu (FNR 2010, rozdz. 3 „Triturado”).
  • 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

  1. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H. (None) Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
  4. Chynoweth, D.; Turick, C.; Owens, J.; Jerger, D.; Peck, M. (1993) Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 5(1), 95–111
  5. Gunaseelan, V. (2004) Biochemical methane potential of fruits and vegetable solid waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 26(4), 389–399
  6. Lallement, A.; Peyrelasse, C.; Lagnet, C.; Barakat, A.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2023) A Detailed Database of the Chemical Properties and Methane Potential of Biomasses Covering a Large Range of Common Agricultural Biogas Plant Feedstocks. Waste 1(1), 195–227
  7. Sambusiti, C.; Monlau, F.; Ficara, E.; Carrère, H.; Malpei, F. (2013) A comparison of different pre-treatments to increase methane production from two agricultural substrates. Applied Energy 104, 62–70
  8. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)
  9. Herrmann i in. (2011). Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresour. Technol.

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Sorgo (Sorghum bicolor) to ciepłolubna trawa C4, uprawiana na świecie jako zboże (sorgo ziarnowe), pasza (sorgo pastewne) i roślina cukrowa (sorgo cukrowe). W krajach o chłodniejszym klimacie bada się je jako alternatywę dla kukurydzy, bo jest bardziej odporne na suszę. W Polsce uprawa jest możliwa, ale ograniczona przez temperaturę wiosną i długość sezonu. Zestawienie obejmuje kilkanaście rekordów dla sorga pastewnego, cukrowego i ziarnowego z kilku prac, w warunkach mezofilowych.

Właściwości istotne dla fermentacji

Sorgo cukrowe zawiera w łodydze dużo cukrów rozpuszczalnych, które ułatwiają zakiszanie i szybko fermentują. Sorgo pastewne ma więcej włókna, a sorgo ziarnowe wnosi skrobię z ziarna. Skład zależy od odmiany i fazy zbioru: z czasem rośnie udział włókna i ligniny. Zakiszanie jest zwykle łatwe, o ile sucha masa jest odpowiednia. Rośliny sorgo zawierają związki wtórne, jak dhurrynę w młodych roślinach, które mogą być toksyczne dla zwierząt, ale nie są istotne w przemyśle biogazowym przy typowych udziałach. C/N jest zwykle wysokie, co sprzyja kofermentacji z gnojowicą.

Jak czytać rozrzut wyników

Główne źródła rozrzutu to typ sorga (cukrowe, pastewne, ziarnowe), odmiana, termin zbioru, długość okresu wegetacji i warunki uprawy. Dochodzą forma materiału (zielonka, kiszonka), rozdrobnienie oraz protokół testu. Zestawienie łączy prace z różnych dekad i regionów (od lat dziewięćdziesiątych XX wieku po współczesne). Dlatego rozrzut jest dużo szerszy niż w przypadku jednego eksperymentu.

W praktyce biogazowni

Sorgo bywa rozważane jako uzupełnienie lub zamiennik kukurydzy w rejonach suchych. Zbiera się je sieczkarnią, zakisza i miesza z innymi substratami. Przy wyborze odmiany liczy się dojrzewanie w danych warunkach klimatycznych i plon biomasy. Należy kontrolować jakość zakiszenia i zawartość suchej masy. Ze względu na dużą zmienność odmian test BMP i próbna uprawa są wskazane przed większym wdrożeniem. Przed sięgnięciem po sorgo dobrze sprawdzić dostępność odmian dostosowanych do polskiego klimatu oraz wymagania dotyczące siewu, bo ciepłolubność oznacza ryzyko słabego startu w chłodnej wiośnie. W bilansie warto zestawić plon biomasy z kosztami nasion i zbioru.

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 (2) — poza średnią
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		ObróbkaPróbka
Sambusiti i in. (2013)346chemical-unspecified(oryg.: „ensiled sorgum forage”)
Sambusiti i in. (2013)361chemical-unspecified(oryg.: „ensiled sorgum forage”)

Bibliografia

  1. Pouech, P. Fruteau, H. Bewa, H.. Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. Biomass for energy and industry 163-165.
  2. Chynoweth, D.; Turick, C.; Owens, J.; Jerger, D.; Peck, M. (1993). Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks. Biomass and Bioenergy 5(1), 95–111. DOI: 10.1016/0961-9534(93)90010-2 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. Lallement, A.; Peyrelasse, C.; Lagnet, C.; Barakat, A.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2023). A Detailed Database of the Chemical Properties and Methane Potential of Biomasses Covering a Large Range of Common Agricultural Biogas Plant Feedstocks. Waste 1(1), 195–227. DOI: 10.3390/waste1010014 DOI
  5. Sambusiti, C.; Monlau, F.; Ficara, E.; Carrère, H.; Malpei, F. (2013). A comparison of different pre-treatments to increase methane production from two agricultural substrates. Applied Energy 104, 62–70. DOI: 10.1016/j.apenergy.2012.10.060 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Uprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)”