Badania BMPUprawy energetyczne i całe rośliny (GPS)

Trzcina energetyczna (mieszańce Saccharum, energycane) — BMP: 19 badań, średnia ważona 281 m³ CH₄/t s.m.o.

Trzcina energetyczna (energycane, mieszańce Saccharum) to wysokoplonująca trawa tropikalna o większej ilości włókna niż trzcina cukrowa. Zestawienie opiera się na kilku starszych pracach.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 12 kwietnia 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona: 281m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 228–320m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 19badań
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 35 °Ctestu

Metan w biogazie

≈51–54% CH₄

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 19 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 (281); 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

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Chynoweth i in. (1993) · 1 DOI	228	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 2 DOI	240	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 3 DOI	245	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 4 DOI	246	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 5 DOI	251	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Dried 40% moisture -R10	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 6 DOI	253	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Dried to 20% moisture R7	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 7 DOI	261	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 8 DOI	265	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Ensiled	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 9 DOI	277	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: brak (oznaczenie próbki w źródle: R2)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 10 DOI	279	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: brak (oznaczenie próbki w źródle: R1)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 11 DOI	290	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 12 DOI	293	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”) · obróbka: przygotowanie/przechowanie: Dried 40% moisture -R5	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 13 DOI	294	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 14 DOI	298	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 15 DOI	299	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Chynoweth i in. (1993) · 16 DOI	320	35 °C · mezofilowy	(oryg.: „Energycane”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Deren i in. (1991) · 1 DOI	270	35 °C · mezofilowy	mieszańce Saccharum (plantacja/odrosty) (oryg.: „Saccharum hybrids”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Deren i in. (1991) · 2 DOI	290	35 °C · mezofilowy	mieszańce Saccharum (plantacja/odrosty) (oryg.: „Saccharum hybrids US 72-1288”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Deren i in. (1991) · 3 DOI	310	35 °C · mezofilowy	mieszańce Saccharum (plantacja/odrosty) (oryg.: „Saccharum hybrids US84-1009”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	281	średnia arytmetyczna 274, SD 26

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 41,5% (zakres 39–44)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: CROPGEN D4); sucha masa: 2 oznaczenia, sucha masa organiczna: 0 oznaczeń.

Źródła: Deren i in. (1991).

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 281 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 277; zakres 228–320; 19 rekordów z 2 źródeł).
Mieszańce Saccharum (energycane) badane w pracach Chynoweth 1993 i Deren 1991.

Wady i ryzyka

Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 26 przy średniej 274 m³ CH₄/t s.m.o. (19 rekordów z 2 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
grupa: Odchody zwierzęce (gnojowica, obornik, pomiot)
Współfermentacja z odchodami (gnojowica/obornik) to standardowy układ dla biomasy roślinnej: dostarczają zasadowości i mikroflory.^[1][2]

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”).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Energycane to mieszańce trzciny cukrowej (Saccharum) selekcjonowane nie na zawartość sacharozy, lecz na wysoki plon biomasy i dużą zawartość włókna. Są odporniejsze i bardziej wytrzymałe niż trzcina cukrowa i mogą rosnąć na uboższych glebach. Zestawienie obejmuje kilkanaście rekordów z kilku starszych prac z początku lat dziewięćdziesiątych, w tym dla plantacji i odrostów, w warunkach 35 °C.

Właściwości istotne dla fermentacji

Materiał jest silnie lignocelulozowy, z dużym udziałem celulozy i hemiceluloz oraz ligniny. Zawartość łatwo dostępnych cukrów jest niższa niż w trzcinie cukrowej, ale wyższa niż w typowych słomach. Przebieg fermentacji jest zatem pośredni: początkowo szybszy dzięki cukrom, potem wolniejszy z powodu włókna. Zielona masa jest wilgotna, wymaga zakiszenia lub szybkiego użycia i rozdrobnienia. Niska zawartość białka oznacza wysokie C/N. Roślina jest wrażliwa na mrozy.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy pochodzą z kilku prac, a większość z jednej serii badań, więc nie są w pełni niezależne. Różnice wynikają z klonu lub odmiany, wieku plantacji, odrostów, terminu zbioru i frakcji roślin. Dochodzą protokoły badawcze z lat dziewięćdziesiątych, które mogły się różnić od dzisiejszych w sposobie przeliczania i długości testu. Dlatego dane są punktem odniesienia historycznym, a nie opisem współczesnych odmian.

W praktyce biogazowni

W Polsce energycane nie ma praktycznego znaczenia. Informacje o nim pomagają zrozumieć rozwój badań nad tropikalnymi trawami energetycznymi i dają punkt odniesienia dla materiałów lignocelulozowych. W krajach uprawy rozważa się ją jako surowiec do biogazu i bioetanolu, przy czym kluczowe są rozdrobnienie, zakiszanie i mieszanie z substratami azotowymi. Każde zastosowanie powinno opierać się na teście BMP materiału z docelowej plantacji. Jako materiał porównawczy ma ona sens przy zestawianiu z trzciną cukrową, bagassą i słomą trzciny cukrowej, które w kompendium opisano osobno. Różnice między tymi strumieniami pokazują, jak bardzo na właściwości biomasy wpływa udział cukrów rozpuszczalnych względem włókna. W praktyce oznacza to, że dane mają głównie wartość poznawczą i służą do porównań, a nie do planowania instalacji w Polsce.

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

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.