Metodologia Kontakt
Pryzma świeżych zrębków drzewnych złożona na trawniku przy ogrodzie, z widocznymi kawałkami kory i drewna.

Badania BMPDrewno i biomasa drzewna

Trociny i zrębki drzewne — BMP: 6 badań, średnia ważona 130 m³ CH₄/t s.m.o.

Trociny i zrębki drzewne to suchy, ubogi w azot materiał lignocelulozowy o niskiej podatności na fermentację; badano trociny z Mozambiku i zrębki ze ściółki.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Geo Lightspeed7 / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
130m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
73–178m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
6badań
Publikacje
4źródła
Temperatury
38 °Ctestu

Metan w biogazie

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

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 6 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Trociny i zrębki drzewneSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 6 rekordów oraz średnia ważona 130 m³ CH₄/t s.m.o.. 6 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0501001502000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 1: 178 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 2: 153 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 3: 175 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Mabecua i in. (2021) · 1: 73 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Mabecua i in. (2021) · 2: 129 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Naji i in. (2023): 77 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia130

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 (130); 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
Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 1 DOI17838 °C · mezofilowybrykiety z trocin brzozowych, bez dodatków (oryg.: „Birch sawdust briquettes (no additives)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 2 DOI15338 °C · mezofilowystare trociny (reaktory 6 L) (oryg.: „Old sawdust”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dubrovskis i Dubrovskis (2023) · 3 DOI17538 °C · mezofilowyświeże trociny (reaktory 6 L) (oryg.: „Fresh sawdust”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mabecua i in. (2021) · 1 DOI73—trociny (Mozambik) (oryg.: „Sawdust SD2 (manometric)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mabecua i in. (2021) · 2 DOI129—trociny (Mozambik) (oryg.: „Sawdust SD1 (manometric)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Naji i in. (2023) DOI77—zrębki drzewne (ściółka) (oryg.: „Wood chips (WC)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona130średnia arytmetyczna 131, SD 47

Właściwości procesowe

  • włóknisty
  • wolny rozkład
  • bogaty w węgiel
  • ubogi w azot
  • tworzy kożuch
  • zmienny skład
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 130 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 141; zakres 73–178; 6 rekordów z 4 źródeł).

Wady i ryzyka

  • Świeże trociny dawały wyższy wynik niż stare (Dubrovskis 2023) — magazynowanie zmniejsza wartość.

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki. W pracy Dubrovskis 2023 stosowano trociny jako ściółkę z odchodami drobiowymi i odpadami z uboju — nie jest to dowód na maksymalny udział; traktować jako niewielki dodatek, po teście BMP.

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. Dubrovskis, V.; Dubrovskis, D. (2023) Biogas production from fresh and old sawdust litter with chicken manure. Engineering for Rural Development 22
  2. Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
  3. Dahunsi, S. (2019) Mechanical pretreatment of lignocelluloses for enhanced biogas production: Methane yield prediction from biomass structural components. Bioresource Technology 280, 18–26
  4. Dubrovskis, V.; Dubrovskis, D. (2023) Methane production from briquettes of birch sawdust. Engineering for Rural Development 22
  5. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  6. Mabecua, F.; Schwede, S.; Lucas, C.; Klintenberg, P. (2021) Agro-Waste, a Solution for Rural Electrification? Assessing Biomethane Potential of Agro-Waste in Inhambane Province, Southern Mozambique. Water 13(7), 939
  7. Naji, A.; Rechdaoui, S.G.; Jabagi, E.; Lacroix, C.; Azimi, S.; Rocher, V. (2023) Horse Manure and Lignocellulosic Biomass Characterization as Methane Production Substrates. Fermentation 9(6), 580
  8. 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

Trociny powstają przy cięciu i obróbce drewna w tartakach i zakładach stolarskich, a zrębki przy rozdrabnianiu drewna zrębarkami. Są dostępne w dużych ilościach, ale zagospodarowuje się je głównie jako surowiec do płyt wiórowych, brykietów, peletów lub ściółkę. W zbiorze są trociny z Mozambiku, badane metodą manometryczną, oraz zrębki drzewne ze ściółki, a więc próbki o ograniczonym zakresie.

Właściwości istotne dla fermentacji

Trociny i zrębki mają skład zbliżony do drewna: celulozę, hemicelulozy i ligninę, przy czym to lignina głównie ogranicza rozkład. Materiał jest suchy, ma bardzo wysoki stosunek C/N i niewiele składników mineralnych, co sprzyja niedoborom azotu i pierwiastków śladowych. Trociny chłoną wodę i mogą zwiększać lepkość zawiesiny. Drobna frakcja ma większą powierzchnię, ale może też unosić się na powierzchni. Zrębki ze ściółki mogą dodatkowo zawierać odchody zwierzęce, co zmienia właściwości materiału.

Jak czytać rozrzut wyników

Różnice wynikają z gatunku drewna (iglaste, liściaste, tropikalne), wielkości cząstek, wilgotności i pochodzenia: świeże trociny z cięcia lub ściółka z odchodami. Wpływa też metoda pomiaru (test manometryczny lub objętościowy), temperatura i inokulum. Zbiór zawiera niewiele rekordów, dlatego rozrzut nie opisuje w pełni zmienności materiału w praktyce. Przeniesienie wyniku z trocin tropikalnych na polskie trociny iglaste wymaga ostrożności.

W praktyce biogazowni

Trociny i zrębki mogą pełnić funkcję materiału strukturalnego lub sorbentu, ale nie są sensownym źródłem metanu. Duża ilość drewna w fermentorze grozi wzrostem lepkości i osadzaniem. Jeżeli występują w ściółce odchodów, trzeba je uwzględnić w bilansie suchej masy. Odpady drzewne są cenniejsze jako biomasa spalana lub surowiec przemysłowy. Wymogi prawne zależą od tego, czy materiał jest odpadem, produktem ubocznym, czy częścią ściółki.

Trzeba też pamiętać o zanieczyszczeniach: trociny z drewna impregnowanego, malowanego lub klejonego nie nadają się do fermentacji, a ich pochodzenie powinno być dobrze udokumentowane, zanim materiał trafi do instalacji.

Dlatego przed jakimkolwiek zastosowaniem należy sprawdzić pochodzenie i skład 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 = 0,039 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Tong i in. (1990): 2× (mediana 0.059 d⁻¹); Chynoweth i in. (1993): 7× (mediana 0.030 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. Dubrovskis, V.; Dubrovskis, D. (2023). Methane production from briquettes of birch sawdust. Engineering for Rural Development 22. DOI: 10.22616/erdev.2023.22.tf124 DOI
  2. Dubrovskis, V.; Dubrovskis, D. (2023). Biogas production from fresh and old sawdust litter with chicken manure. Engineering for Rural Development 22. DOI: 10.22616/erdev.2023.22.tf123 DOI
  3. Mabecua, F.; Schwede, S.; Lucas, C.; Klintenberg, P. (2021). Agro-Waste, a Solution for Rural Electrification? Assessing Biomethane Potential of Agro-Waste in Inhambane Province, Southern Mozambique. Water 13(7), 939. DOI: 10.3390/w13070939 DOI
  4. Naji, A.; Rechdaoui, S.G.; Jabagi, E.; Lacroix, C.; Azimi, S.; Rocher, V. (2023). Horse Manure and Lignocellulosic Biomass Characterization as Methane Production Substrates. Fermentation 9(6), 580. DOI: 10.3390/fermentation9060580 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Drewno i biomasa drzewna”