Metodologia Kontakt
Wiechy trzciny pospolitej (Phragmites australis) w zimowym trzcinowisku nad jeziorem Wörthersee w Karyntii.

Badania BMPRośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskie

Trzcina pospolita (Phragmites australis) — BMP: 15 badań, średnia ważona 170 m³ CH₄/t s.m.o.

Trzcina pospolita (Phragmites australis) to powszechna roślina mokradeł, pozyskiwana jako biomasa z paludikultury; wyniki zależą od terminu zbioru i genotypu.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Johann Jaritz / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0 at, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
170m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
138–244m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
15badań
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 15 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Trzcina pospolita (Phragmites australis)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 15 rekordów oraz średnia ważona 170 m³ CH₄/t s.m.o.. 15 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0100200300051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Moeller i in. (2018): 169 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Baute i in. (2018): 140 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 1: 195 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 2: 200 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 3: 208 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 4: 223 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 5: 224 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 6: 225 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 7: 230 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 8: 233 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 9: 234 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 10: 236 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Eller i in. (2020) · 11: 244 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Czubaszek i in. (2021) · 1: 138 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Czubaszek i in. (2021) · 2: 160 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia170

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 (170); 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 (3)

Rekordy i źródła

Pobierz CSV
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Moeller i in. (2018) DOI169—trzcina pospolita (Niemcy) (oryg.: „Reed (Phragmites australis), sample 21”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Baute i in. (2018) DOI14038 °C · mezofilowytrzcina pospolita, średnia (Kanada) (oryg.: „Phragmites australis (species mean)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 1 DOI195—trzcina pospolita, genotyp IT, nawożenie B (oryg.: „Phragmites australis IT genotype, fertilization B”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 2 DOI200—trzcina pospolita, genotyp NL, nawożenie A (oryg.: „Phragmites australis NL genotype, fertilization A”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 3 DOI208—trzcina pospolita, genotyp NL, nawożenie B (oryg.: „Phragmites australis NL genotype, fertilization B”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 4 DOI223—trzcina pospolita, genotyp IT, nawożenie C (oryg.: „Phragmites australis IT genotype, fertilization C”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 5 DOI224—trzcina pospolita, genotyp DK, nawożenie A (oryg.: „Phragmites australis DK genotype, fertilization A”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 6 DOI225—trzcina pospolita, genotyp IT, nawożenie A (oryg.: „Phragmites australis IT genotype, fertilization A”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 7 DOI230—trzcina pospolita, genotyp RO, nawożenie A (oryg.: „Phragmites australis RO genotype, fertilization A”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 8 DOI233—trzcina pospolita, genotyp RO, nawożenie C (oryg.: „Phragmites australis RO genotype, fertilization C”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 9 DOI234—trzcina pospolita, genotyp RO, nawożenie B (oryg.: „Phragmites australis RO genotype, fertilization B”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 10 DOI236—trzcina pospolita, genotyp NL, nawożenie C (oryg.: „Phragmites australis NL genotype, fertilization C”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Eller i in. (2020) · 11 DOI244—trzcina pospolita, genotyp DK, nawożenie C (oryg.: „Phragmites australis DK genotype, fertilization C”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Czubaszek i in. (2021) · 1 DOI138—fermentacja sucha (oryg.: „Phragmites australis (PA), dry fermentation”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Czubaszek i in. (2021) · 2 DOI160—fermentacja mokra (oryg.: „Phragmites australis (PA), wet fermentation”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona170średnia arytmetyczna 204, SD 36

Właściwości procesowe

  • włóknisty
  • wolny rozkład
  • sezonowy
  • tworzy kożuch
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 170 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 223; zakres 138–244; 15 rekordów z 4 źródeł).
  • Najlepiej opisana roślina mokradłowa w zbiorze (15 rekordów); średni wynik 226 ± 19 L CH4/kg s.m.o. dla genotypów europejskich (Eller 2020).

Wady i ryzyka

  • Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 36 przy średniej 204 m³ CH₄/t s.m.o. (15 rekordów z 4 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki. W pracach porównawczych trzcinę fermentowano jako monosubstrat w testach BMP — to nie jest dowód dawki kofermentacyjnej.

Wymagania praktyczne

  • Rozdrabniać: rozdrobnienie zwiększa powierzchnię dostępną dla rozkładu i przyspiesza go, ale niekoniecznie podnosi końcowy uzysk gazu (FNR 2010, rozdz. 3 „Triturado”).
  • Przewidzieć usuwanie piasku i ciężkich zanieczyszczeń: piasek bywa mocno związany z materią organiczną i uwalnia się dopiero w komorze, a osady zmniejszają jej pojemność użytkową, więc potrzebny jest zgarniacz lub spust denny (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

  1. Eller, F.; Ehde, P.M.; Oehmke, C.; Ren, L.; Brix, H.; Sorrell, B.K.; Weisner, S.E.B. (2020) Biomethane Yield from Different European Phragmites australis Genotypes, Compared with Other Herbaceous Wetland Species Grown at Different Fertilization Regimes. Resources 9(5), 57
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Baute, K.; Van Eerd, L.L.; Robinson, D.E.; Sikkema, P.H.; Mushtaq, M.; Gilroyed, B.H. (2018) Comparing the Biomass Yield and Biogas Potential of Phragmites australis with Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum Grown in Canada. Energies 11(9), 2198
  4. Herrmann, C. i in. (2016) Biogas crops grown in energy crop rotations: Linking chemical composition and methane production characteristics. Bioresource Technology
  5. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  6. Moeller, L.; Bauer, A.; Wedwitschka, H.; Stinner, W.; Zehnsdorf, A. (2018) Crop Characteristics of Aquatic Macrophytes for Use as a Substrate in Anaerobic Digestion Plants—A Study from Germany. Energies 11(11), 3016
  7. Czubaszek, R.; Wysocka-Czubaszek, A.; Wichtmann, W.; Banaszuk, P. (2021) Specific Methane Yield of Wetland Biomass in Dry and Wet Fermentation Technologies. Energies 14(24), 8373
  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

Trzcina pospolita (Phragmites australis) rośnie na brzegach jezior, rzek, na mokradłach i w oczyszczalniach roślinnych w całej Polsce i Europie. Biomasę pozyskuje się tradycyjnie jako surowiec na poszycia dachów, a obecnie także jako materiał energetyczny i tzw. paludikulturę, czyli uprawę na zawodnionych glebach organicznych. W badaniach opisano trzcinę z Niemiec, Kanady oraz z eksperymentu genotypów (IT, NL) przy różnym nawożeniu.

Właściwości istotne dla fermentacji

Trzcina to materiał lignocelulozowy o wysokiej zawartości celulozy, hemicelulozy i ligniny, a niskiej zawartości cukrów rozpuszczalnych. Skład zależy od terminu zbioru: biomasa letnia jest bardziej zielona, zawiera więcej białka i wody, a zimowa jest sucha, zdrewniała i uboższa w azot. Dlatego strawność jest niższa dla zbiorów zimowych. Struktura bez rozdrobnienia jest słabo dostępna, a długie łodygi zapychają układy podawania. Wysoki C/N wymaga dodatku azotu. Materiał może zawierać ziemię i muł z siedliska.

Jak czytać rozrzut wyników

Piętnaście rekordów z kilku źródeł obejmuje próbki z różnych krajów, średnie dla gatunku oraz genotypy uprawiane przy dwóch poziomach nawożenia, więc rozrzut wynika z realnej zmienności materiału. Największe znaczenie mają termin zbioru, genotyp, nawożenie, wiek łodyg, stopień rozdrobnienia, czas trwania testu i inokulum. Część rekordów nie podaje temperatury, jeden to warunki mezofilowe 38 °C.

W praktyce biogazowni

Trzcina jest dodatkiem o ograniczonym potencjale, który wymaga rozdrobnienia i często obróbki wstępnej. Dobrze łączy się z gnojowicą i materiałem o szybkiej hydrolizie. Zbiór zimowy jest wygodny logistycznie, ale daje biomasę mniej strawną. Dostępność zależy od polityki ochrony mokradeł i rewitalizacji torfowisk. W obszarach chronionych pozyskiwanie trzciny podlega ograniczeniom środowiskowym, które trzeba sprawdzić przed planowaniem dostaw.

Dodatkowo trzcina z oczyszczalni roślinnych może zawierać zwiększone ilości metali ciężkich i biogenów zgromadzonych podczas oczyszczania wód, co trzeba sprawdzić przed jej użyciem i przed zastosowaniem pofermentu. Z tego względu pochodzenie partii jest równie ważne jak wynik BMP.

Wreszcie kwestia sezonowego dostępu do trzcinowisk: zbiór zimowy wymaga zamarzniętego podłoża lub specjalistycznych maszyn, a termin koszenia w okresie lęgowym ptaków bywa ograniczany, co wpływa na realną podaż biomasy.

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

Bibliografia

  1. Moeller, L.; Bauer, A.; Wedwitschka, H.; Stinner, W.; Zehnsdorf, A. (2018). Crop Characteristics of Aquatic Macrophytes for Use as a Substrate in Anaerobic Digestion Plants—A Study from Germany. Energies 11(11), 3016. DOI: 10.3390/en11113016 DOI
  2. Baute, K.; Van Eerd, L.L.; Robinson, D.E.; Sikkema, P.H.; Mushtaq, M.; Gilroyed, B.H. (2018). Comparing the Biomass Yield and Biogas Potential of Phragmites australis with Miscanthus x giganteus and Panicum virgatum Grown in Canada. Energies 11(9), 2198. DOI: 10.3390/en11092198 DOI
  3. Eller, F.; Ehde, P.M.; Oehmke, C.; Ren, L.; Brix, H.; Sorrell, B.K.; Weisner, S.E.B. (2020). Biomethane Yield from Different European Phragmites australis Genotypes, Compared with Other Herbaceous Wetland Species Grown at Different Fertilization Regimes. Resources 9(5), 57. DOI: 10.3390/resources9050057 DOI
  4. Czubaszek, R.; Wysocka-Czubaszek, A.; Wichtmann, W.; Banaszuk, P. (2021). Specific Methane Yield of Wetland Biomass in Dry and Wet Fermentation Technologies. Energies 14(24), 8373. DOI: 10.3390/en14248373 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Rośliny dziko rosnące, inwazyjne i zielarskie”