Metodologia Kontakt
Stos szypułek winogron pozostałych po odszypułkowaniu gron przed tłoczeniem moszczu w winiarni.

Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczego

Szypułki winogron — BMP: 3 badania, średnia ważona 137 m³ CH₄/t s.m.o.

Szypułki winogron to zdrewniałe, bogate w garbniki pozostałości po oddzieleniu owoców od gron; fermentują powoli i wymagają dokładnego rozdrobnienia.

CH₄ ≈ 53 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Mingo Hagen / Wikimedia Commons, licencja CC BY 2.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
137m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
98–180m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
3badania
Publikacje
3źródła
Temperatury
35 °C, 40 °C, 55 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 2 % s.m. × 6,25)) 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 3 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Szypułki winogronSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 3 rekordów oraz średnia ważona 137 m³ CH₄/t s.m.o.. 3 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0501001502000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Da Ros i in. (2016): 133 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Dinuccio i in. (2010): 98 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Gunaseelan (2004): 180 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia137

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 (137); 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.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Da Ros i in. (2016) DOI13355 °C · termofilowy(oryg.: „grape”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dinuccio i in. (2010) DOI9840 °C · mezofilowy(oryg.: „Grape stalks”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Gunaseelan (2004) DOI18035 °C · mezofilowyszypułka grona (oryg.: „peduncle (stalk of gRape bunch)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona137średnia arytmetyczna 137, SD 41

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.)
90,4 % s.m. (zakres 88,9–91,9)
Azot
2 % s.m.

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość.

Źródła: Dinuccio i in. (2010); Gunaseelan (2004).

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

Właściwości procesowe

  • włóknisty
  • wolny rozkład
  • ubogi w azot
  • bogaty w węgiel
  • wysoka sucha masa
  • zawiera inhibitory
  • sezonowy
  • klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

  • Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 137.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 41.1; 3 rekordów, 3 źródeł).
  • Szypułki winogron: materiał suchy i trwały, bez ryzyka zakwaszenia - nie obciąża układu LKT (Hendriks i Zeeman 2009).

Wady i ryzyka

  • Taniny wiążą białka i mogą hamować enzymy (Chen i in. 2008).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

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

  • Rozdrabniać: rozdrobnienie zwiększa powierzchnię dostępną dla rozkładu i przyspiesza go, ale niekoniecznie podnosi końcowy uzysk gazu (FNR 2010, rozdz. 3 „Triturado”).
  • Kontrolować kożuch i osad: przy podawaniu ciał stałych bezpośrednio do komory ryzyko ich powstania zależy od substratu (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

  1. Hagos i in. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland (2010). Biogas production: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol.
  3. Rajagopal, Masse, Singh (2013). A critical review on inhibition of anaerobic digestion process by excess ammonia. Bioresour. Technol.
  4. Hendriks, Zeeman (2009). Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol.
  5. 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

Podczas przetwarzania winogron na wino owoce są oddzielane od szypułek i ogonków gron w procesie odszypułkowania. Szypułki stanowią kilka procent masy gron i są odpadem winnic i winiarni. W Polsce winiarstwo rozwija się, ale skala jest niewielka w porównaniu z krajami południowej Europy, więc substrat ma znaczenie głównie lokalne i jako dane z literatury.

Właściwości istotne dla fermentacji

Szypułki są zdrewniałe: zawierają celulozę, hemicelulozę i ligninę, a także garbniki (taniny) i inne polifenole. Zawartość cukrów prostych jest niewielka, ale resztki soku mogą dodawać cukru. Struktura utrudnia hydrolizę, więc bez rozdrobnienia tempo rozkładu jest powolne. Taniny wiążą białka i mogą hamować enzymy oraz mikroorganizmy, choć w typowym udziale we wsadzie nie blokują procesu. Wysoki stosunek C/N zachęca do łączenia z gnojowicą. Szypułki dobrze się przechowują w stanie suchym.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł: wyniki termofilowe (55 °C), 40 °C oraz mezofilowe (35 °C). Rozbieżność temperatur sama w sobie utrudnia porównanie. Wyniki zależą ponadto od odmiany winogron, dojrzałości, sposobu odszypułkowania, rozdrobnienia, czasu testu i inokulum. Przy materiale zdrewniałym wynik silnie zależy od tego, czy test zakończył się po osiągnięciu plateau.

W praktyce biogazowni

Szypułki wprowadza się po zmieleniu, w niewielkim udziale, razem z wytłokami lub innymi odpadami winiarskimi. W praktyce winnic są często kompostowane lub zawracane do gleby. Dostawy są skoncentrowane w okresie winobrania, więc materiał trzeba przechowywać; w stanie suchym jest to łatwe. Odpady z winiarni są odpadami, ale w małych gospodarstwach winiarskich mogą być traktowane zgodnie z zasadami dla odpadów rolniczych, o ile odpowiada to przepisom.

Dla małych winnic wykorzystanie szypułek w biogazowni rzadko bywa opłacalne z powodu niewielkich ilości i rozproszenia. Bardziej realistyczne jest kompostowanie, a w większych winiarniach ewentualnie wspólne przetwarzanie z wytłokami, z którymi szypułki zwykle tworzą jedną partię odpadów.

Przy planowaniu warto też pamiętać, że szypułki mogą być zanieczyszczone pozostałościami środków ochrony roślin stosowanych w winnicach, co jest dodatkowym argumentem za sprawdzeniem pochodzenia partii.

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 = 0,091 d−1 (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 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. Da Ros, C.; Cavinato, C.; Bolzonella, D.; Pavan, P. (2016). Renewable energy from thermophilic anaerobic digestion of winery residue: Preliminary evidence from batch and continuous lab-scale trials. Biomass and Bioenergy 91, 150–159. DOI: 10.1016/j.biombioe.2016.05.017 DOI
  2. Dinuccio, E.; Balsari, P.; Gioelli, F.; Menardo, S. (2010). Evaluation of the biogas productivity potential of some Italian agro-industrial biomasses. Bioresource Technology 101(10), 3780–3783. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.12.113 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

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Produkty uboczne przemysłu rolno-spożywczego”