Badania BMPRośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskiejedno badanie (2 próby)

Słonecznica różnolistna (Tithonia diversifolia) — BMP: 2 badania, średnia ważona 210 m³ CH₄/t s.m.o.

Słonecznica różnolistna (Tithonia diversifolia) to szybko rosnąca roślina tropikalna o dużej produkcji biomasy i wysokim białku; badano ją w postaci kiszonki.

CH₄ ≈ 55 % (szacunek)

Opublikowano 9 września 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. David E Mead / Wikimedia Commons, licencja CC0 1.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 210m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 207–212m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2jedno badanie (2 próby)
Publikacje: 1źródło
Temperatury: 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈53–57% CH₄

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

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 2,8 % 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: sucha masa w danych dotyczy próbki wysuszonej do testu, a nie materiału w stanie dostarczanym. Ocenę liczymy, gdy znamy suchą masę i suchą masę organiczną materiału.

Ocena redakcji wg metodyki

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 2 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 (210); 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
Dahunsi (2019) · 1 DOI	207	37 °C · mezofilowy	kiszonka (oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dahunsi (2019) · 2 DOI	212	37 °C · mezofilowy	kiszonka (oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	210	średnia arytmetyczna 210, SD 4

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 65,5% (zakres 62,5–68,4)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 80,7 % s.m. (zakres 76,5–85)
Azot: 2,8 % s.m.
Stosunek C/N: 16,8

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 2 oznaczenia, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Dahunsi (2019).

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

Właściwości procesowe

sezonowy
włóknisty
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 bazie: średnia ważona 210 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 210; zakres 207–212; 2 rekordów z 1 źródeł).
Mechaniczna obróbka wstępna lignocelulozy skraca lag i zwiększa wydajność metanu do 22% (Dahunsi 2019, badanie sześciu biomas lignocelulozowych).

Wady i ryzyka

Wynik tylko z jednej pracy; kluczowe było rozdrobnienie (Dahunsi 2019).

Dawkowanie

Brak danych o dawkach; wpis głównie poznawczy. Dodatek zielony do wsadu ubogiego w N.

Wymagania praktyczne

Rozdrobnienie (mechaniczna obróbka wstępna, Dahunsi 2019)

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Słonecznica różnolistna (Tithonia diversifolia) pochodzi z Meksyku i Ameryki Środkowej, a dziś rośnie w wielu krajach tropikalnych, gdzie jest wykorzystywana jako pasza, nawóz zielony i roślina rekultywacyjna. Cechuje ją szybki wzrost i duża produkcja zielonej masy bez dużych nakładów. W Polsce klimat jej nie sprzyja, więc nie jest uprawiana na skalę rolniczą, a jej znaczenie w biogazie ogranicza się do regionów tropikalnych.

Właściwości istotne dla fermentacji

Zielona masa zawiera dużo wody oraz wysoki udział białka i azotu, a także cukry rozpuszczalne, celulozę, hemicelulozę i ligninę w umiarkowanej ilości, wzrastającej w starszych łodygach. Wysokie białko obniża stosunek C/N, więc przy dużych udziałach istnieje ryzyko uwalniania amoniaku; łączenie z materiałem o wyższym C/N poprawia równowagę. Roślina zawiera związki wtórne, jak laktony seskwiterpenowe, których wpływ na fermentację nie jest dobrze udokumentowany. Zakiszanie stabilizuje materiał, ale zmienia skład przez zużycie cukrów.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z jednej pracy, opisujące kiszonkę z tej rośliny w warunkach mezofilowych 37 °C. Wyniki są niemal identyczne, co świadczy o dobrej powtarzalności w obrębie jednej partii, ale nie mówi nic o zmienności między partiami czy laboratoriami. Wpływ na wynik mają termin zbioru, wiek rośliny, udział liści i łodyg, jakość zakiszania, rozdrobnienie i inokulum. Wynik dla kiszonki nie musi odpowiadać wynikowi dla masy świeżej.

W praktyce biogazowni

W krajach tropikalnych słonecznica może być uprawiana jako roślina energetyczna lub pozyskiwana z żywopłotów i miedz. Zbiór w fazie przed kwitnieniem daje materiał bardziej strawny. Kiszenie umożliwia przechowywanie poza sezonem wzrostu. Należy kontrolować amoniak przy wysokich udziałach. Ponieważ roślina bywa uznawana za inwazyjną, jej celowe rozprzestrzenianie wymaga ostrożności. Dla instalacji w Polsce materiał jest niedostępny.

Dla porównania z roślinami strefy umiarkowanej można ją traktować jak wysokobiałkową zielonkę zbliżoną do lucerny lub koniczyny: łatwo fermentuje, wnosi azot, ale wymaga dopasowania do materiału bogatego w węgiel, aby uniknąć wysokich stężeń amoniaku i zahamowania procesu.

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 = 0,134 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 3× (mediana 0.134 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 (4) — poza średnią

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Obróbka	Próbka
Dahunsi (2019)	346	physical	(oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)
Dahunsi (2019)	307	physical	(oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)
Dahunsi (2019)	426	physical	(oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)
Dahunsi (2019)	377	physical	(oryg.: „grass silage Tithonia diversifolia”)

Bibliografia

Dahunsi, S. (2019). Mechanical pretreatment of lignocelluloses for enhanced biogas production: Methane yield prediction from biomass structural components. Bioresource Technology 280, 18–26. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.02.006 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.