Badania BMPTłuszcze, oleje i uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego

Tłuszcze zwierzęce (słonina, łój, zużyty tłuszcz) — BMP: 3 badania, średnia ważona 690 m³ CH₄/t s.m.o.

Tłuszcze zwierzęce (słonina, łój, tłuszcz poubojowy) to skoncentrowany, wysokoenergetyczny substrat, ale ryzykowny dla procesu i objęty przepisami o ubocznych produktach zwierzęcych.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 63 % (szacunek)

Opublikowano 20 października 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. No machine-readable author provided. Peter G Werner~commonswiki assumed (based on copyright claims). / Wikimedia Commons, licencja CC BY 2.5, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 690m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 639–776m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 3badania
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 35 °C, 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈59–68% CH₄

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

neutralny — ocena redakcji dla biogazowniBez wyraźnych zalet — za przyjęcie warto pobierać opłatę

Potencjał na tonę masy świeżej bardzo wysoki (688 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, pienienie, zakwaszenie. Koszty obsługi: UPPZ kat. 3, włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

+3potencjał 688 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 690 × s.m. 99,7 % × s.m.o. 99,9 %)

Stabilność procesu −1,5

−1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
−0,25pienienie: skłonność do tworzenia piany w komorze
−0,25zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −1,5

−1UPPZ kat. 3: higienizacja 70 °C / 60 min
−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie

Suma punktów: 0 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: średnia · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 3 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 (690); 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
Holliger i in. (2017) DOI	639	—	tłuszcz poubojowy (oryg.: „Slaughterhouse waste fat”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kouas i in. (2017) DOI	656	35 °C · mezofilowy	tłuszcz wieprzowy (oryg.: „fat”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Li i in. (2013) DOI	776	37 °C · mezofilowy	zużyty tłuszcz zwierzęcy (oryg.: „Used animal oil”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	690	średnia arytmetyczna 690, SD 75

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 99,7% (zakres 99,7–99,7)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 99,9 % s.m. (zakres 99,9–99,9)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. Próbki badano w postaci wysuszonej/powietrznie suchej – s.m. dotyczy materiału w teście, nie świeżego.

Źródła: Li i in. (2013).

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

Właściwości procesowe

bogaty w tłuszcze
skłonność do pienienia
tworzy kożuch
UPPZ kat. 3
łatwo rozkładalny
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 690.3 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 74.7; 3 rekordów, 3 źródeł).
Skoncentrowane lipidy: bardzo duży udział w biogazie na jednostkę masy wsadu, więc małe dawki podnoszą produkcję (Long i in. 2012; Pitk i in. 2014).
Dodatek tłuszczu do wsadu na gnojowicy/obornikach jest opisany w literaturze jako możliwy przy utrzymaniu niskiego udziału (Pitk i in. 2014).

Wady i ryzyka

Przy udziale technicznego tłuszczu powyżej 2% mieszaniny paszowej w badaniu z gnojowicą mleczną powstawały pływające granule (lipidy + sole wapnia LCFA) i spadała sprawność procesu (Pitk i in. 2014).
Hydroliza uwalnia LCFA hamujące octanogeny i metanogeny; skutkiem są flotacja biomasy i pienienie (Long i in. 2012; Chen i in. 2008).
Tłuszcz jest stały lub półpłynny w temperaturze pokojowej - wymaga podgrzewania do pompowania i dokładnego rozprowadzenia (Long i in. 2012).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica/obornik rozcieńczają LCFA i dostarczają zasadowości oraz mikroelementów; w badaniach tłuszcz dodawano do wsadu na gnojowicy.^[1][2]
uważaj
substraty: bogaty w białko — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Osad ściekowy komunalny (mieszany, nieokreślony), Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Bioodpady komunalne (frakcja organiczna odpadów komunalnych), Skoszona trawa z trawników
Tłuszcz + białko (np. odpady poubojowe) daje dwa mechanizmy inhibicji naraz: LCFA i amoniak.^[3][4]
unikaj
substraty: bogaty w tłuszcze — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Fusy kawowe (zużyta kawa), Osad wstępny (pierwotny), Nasiona słonecznika, Wytłoki z oliwek (pomace, alperujo)
Łączenie tłuszczu zwierzęcego z innym tłuszczem (olej, FOG, soapstock) kumuluje ładunek LCFA; limit dla sumy lipidów, nie dla każdego osobno.^[5][1]

Dawkowanie

Orientacyjny limit z literaturydo 2% masy świeżej wsadu^[1]

Podstawa: udział tłuszczu w mieszaninie zasilającej (masa świeża). Pitkä i in. (2014): w mezofilowej kofermentacji z gnojowicą mleczną tłuszcz techniczny dodany jako jedyny dodatek lipidowy powyżej 2% mieszaniny powodował powstawanie pływających granul (lipidy i sole wapniowe LCFA) i spadek sprawności procesu. 2% to zatem próg, od którego zaobserwowano problemy w jednym badaniu laboratoryjnym, a nie wartość optymalna ani gwarancja dla instalacji. Wprowadzać stopniowo, małymi dawkami dziennymi, kontrolując LKT i pienienie; limit dotyczy łącznego ładunku lipidów.

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

Wymagania praktyczne

UPPZ kat. 3 (art. 10 rozp. 1069/2009; do biogazowni dopuszczone art. 14): przed komorą higienizacja w nieomijalnym węźle — rozdrobnienie do maks. 12 mm, temperatura w całej masie min. 70 °C przez min. 60 min bez przerwy (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. I sekcja 1 i rozdz. III sekcja 1); instalacja wymaga zatwierdzenia przez właściwy organ (art. 24 ust. 1 lit. g rozp. 1069/2009).
Higienizowanego substratu nie podawać do komory na gorąco (FNR 2010, rozdz. 3 — higienizacja).
Kontrolować kożuch i osad: przy podawaniu ciał stałych bezpośrednio do komory ryzyko ich powstania zależy od substratu (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Tłuszcze zwierzęce powstają głównie w ubojniach, zakładach mięsnych i przy przetwórstwie: to tłuszcz poubojowy, słonina, łój, a także zużyte tłuszcze z kuchni i przemysłu. W zestawieniu jest kilka rekordów: tłuszcz poubojowy, tłuszcz wieprzowy oraz zużyty tłuszcz zwierzęcy, pochodzące z kilku różnych prac. Część tłuszczów ma wartość handlową, np. dla przemysłu paszowego lub oleochemicznego, więc do biogazowni trafiają zwykle frakcje gorszej jakości.

Właściwości istotne dla fermentacji

Tłuszcz to materiał niemal bez wody, bogaty w trójglicerydy o bardzo dużej gęstości energetycznej. Po hydrolizie powstają glicerol i długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (LCFA), z których część, zwłaszcza w nadmiarze, hamuje bakterie octanogenne i archeony metanowe. Skutkiem są spadek produkcji metanu, akumulacja kwasów i flotacja biomasy z pienieniem. Tłuszcze zwierzęce są w temperaturze pokojowej stałe lub półpłynne, więc trzeba je podgrzewać, aby je pompować i równomiernie rozprowadzać. Wprowadzanie powinno być stopniowe, a dawka dostosowana do obciążenia i adaptacji mikroflory.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy dotyczą tłuszczów o różnym pochodzeniu i stopniu czystości, od surowego tłuszczu poubojowego po tłuszcz zużyty. Skład kwasów tłuszczowych, zawartość wody i zanieczyszczeń oraz sposób przygotowania próbki (emulgowanie, rozpuszczanie) wpływają na wynik. W testach periodycznych szczególnie istotny jest stosunek substratu do inokulum, bo zbyt duży ładunek tłuszczu powoduje inhibicję i zaniża wynik, a zbyt mały daje obraz zależny głównie od metody. Do tego dochodzą różnice inokulum, długości testu oraz temperatury, której w jednym ze źródeł nie podano.

W praktyce biogazowni

Tłuszcze zwierzęce są kuszące ze względu na wysoki uzysk biogazu z jednostki masy, ale wymagają specjalnego traktowania: ogrzewanego zbiornika, dozowania małymi porcjami, kontroli lotnych kwasów tłuszczowych, odczynu i pienienia. Jako uboczny produkt zwierzęcy materiał podlega przepisom unijnym i krajowym, obejmującym klasyfikację do kategorii, wymaganą obróbkę (np. pasteryzację w przypadku kategorii 3), dokumentację i zezwolenie instalacji. Konkretne wymagania zależą od kategorii i pochodzenia, więc przed przyjęciem należy je sprawdzić. Ze względu na zmienność partii warto wykonać test BMP.

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

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.