Badania BMPGlony i rośliny wodne

Sałata morska (Ulva) — BMP: 2 badania, średnia ważona 247 m³ CH₄/t s.m.o.

Sałata morska (Ulva) to zielony makroglon obecny w wyrzutach przybrzeżnych; opisano dwa testy termofilowe z różnych prac, a sól i siarka są głównym ograniczeniem.

CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 24 czerwca 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Holger Krisp / Wikimedia Commons, licencja CC BY 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 247m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 152–343m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 53 °C, 55 °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 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 (247); 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
Koçer i Özçimen (2018) DOI	343	55 °C · termofilowy	sałata morska z wyrzutów przybrzeżnych, rozdrobniona (oryg.: „Ulva lactuca (coastal macroalgal waste)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Nielsen i Heiske (2011) DOI	152	53 °C · termofilowy	sałata morska, test termofilowy 53 °C (oryg.: „Ulva lactuca (Denmark)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	247	średnia arytmetyczna 247, SD 135

Właściwości procesowe

sezonowy
zmienny skład
bogaty w siarkę
klasyfikacja redakcji

Zalety

Wydajność metanowa w kompendium: mediana 247 (zakres 152–343) m³ CH₄/t s.m.o., 2 rekordów z 2 prac (ważona średnia 247).
Maceracja zwiększała wydajność metanu z Ulva lactuca o 68% (Nielsen i in. (2011))
Kofermentacja Ulva z gnojowicą bydlęcą w reaktorze CSTR zwiększyła tempo produkcji metanu o 48% przy 40% s.m.o. Ulvy we wsadzie (Nielsen i in. (2011))

Wady i ryzyka

Zwiększenie udziału Ulvy z 40 do 50% s.m.o. nie dało dalszego wzrostu produkcji metanu, co ogranicza zastosowanie w dużych biogazowniach (Nielsen i in. (2011))
Wydajność Ulvy rośnie z temperaturą i maleje ze wzrostem wielkości cząstek (Koçer i in. (2018))
Po stabilizacji biogaz z kofermentacji Ulva sp. z gnojowicą świńską (48/52 w/w) zawierał 3,5% H2S i wymagał oczyszczenia; molibdenian potasu obniżył H2S tylko czasowo (Peu i in. (2011))
Większy udział Ulva lactuca w mieszance z gnojowicą mleczną prowadził do inhibicji, szybkiej akumulacji LKT i wymusił zmniejszenie obciążenia (FitzGerald i in. (2015))

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
grupa: Odchody zwierzęce (gnojowica, obornik, pomiot)
Kofermentacja Ulvy z gnojowicą bydlęcą zwiększyła tempo produkcji metanu o 48% przy 40% s.m.o. Ulvy.^[1]
uważaj
substraty: bogaty w siarkę — np. Osad biologiczny z przemysłu celulozowo-papierniczego, Gnojowica świńska, Osad ściekowy komunalny (mieszany, nieokreślony), Makroglony wyrzucane na plaże (mieszanina), Obornik i odchody świńskie (stałe)
Ulva dostarcza siarki: biogaz z kofermentacji z gnojowicą świńską zawierał 3,5% H2S; przy dodatkowych źródłach siarki ryzyko rośnie.^[2][3]

Dawkowanie

Orientacyjny limit z literaturydo 40% s.m.o. wsadu^[1]

Podstawa: udział Ulvy w s.m.o. wsadu. Nielsen i in. (2011): w reaktorze CSTR z gnojowicą bydlęcą 40% s.m.o. Ulva lactuca zwiększyło tempo produkcji metanu o 48%, a zwiększenie do 50% nie dało dalszego efektu. Wartość 40% jest więc punktem, powyżej którego nie ma korzyści (dane z jednej pracy), a nie udokumentowanym progiem toksyczności. Peu i in. (2011) w pilotażu trzymiesięcznym kofermentowali Ulva sp. z gnojowicą świńską 48/52 w/w bez wyraźnego zakłócenia procesu, ale biogaz zawierał 3,5% H2S; FitzGerald i in. (2015) opisali inhibicję i szybką akumulację LKT przy większym udziale Ulvy w mieszance z gnojowicą mleczną, co wymusiło zmniejszenie obciążenia. Traktować 40% jako górną orientację i wprowadzać stopniowo.

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

Wymagania praktyczne

Ocenić stosunek C:S surowca — model Peu i in. wskazuje C:S co najmniej 40 dla H2S poniżej 2% w biogazie; przewidzieć odsiarczanie biogazu (Peu i in. (2012); Peu i in. (2011))
Rozdrabniać drobno (optymalnie ok. 200 µm w teście termofilowym) (Koçer i in. (2018))

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Ulva lactuca, zwana sałatą morską, to zielony makroglon o cienkim, blaszkowatym plesze. W wodach przybrzeżnych bogatych w azot i fosfor może rozwijać się masowo, tworząc tzw. zielone przypływy, które po wyrzuceniu na brzeg wymagają usuwania. W zbiorze jest kilka rekordów: glony z wyrzutów przybrzeżnych oraz materiał z duńskiej pracy. Nie jest to substrat typowy dla Polski.

Właściwości istotne dla fermentacji

Biomasa Ulvy jest uboga w ligninę, a zawiera polisacharydy ścienne (ulwan), białka i sole mineralne. Dobra dostępność dla bakterii sprzyja szybkiemu początkowemu rozkładowi, lecz sól i siarka stanowią zagrożenie: wysokie zasolenie hamuje metanogeny, a siarczany są redukowane do siarkowodoru. Odpad z plaży może zawierać piasek, muszle i inne zanieczyszczenia, które obciążają zbiornik osadem i nie dają metanu.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy pochodzą z kilku niezależnych prac i oba dotyczą warunków termofilowych, ale z różną biomasą: jedna praca badała glony z wyrzutów, druga materiał z Danii. Na wynik wpływają skład sezonowy i miejsce zbioru, zasolenie, stopień płukania, rozdrobnienie, sposób konserwacji i adaptacja inokulum do soli. Dlatego różnice między rekordami nie powinny być interpretowane jako rozrzut pomiarowy tego samego materiału.

W praktyce biogazowni

Ulva bywa traktowana jako uzupełnienie miksu w instalacjach nadmorskich. Zwykle wymaga płukania, redukcji piasku i obserwacji siarkowodoru oraz soli w układzie. Podaż jest sezonowa i nieprzewidywalna, więc rzadko stanowi podstawę biznesplanu. Przed użyciem partii trzeba sprawdzić zawartość metali ciężkich i zanieczyszczeń oraz zgodność z lokalnymi przepisami dotyczącymi odpadów.

Przy ocenie opłacalności należy uwzględnić koszty zbioru i transportu mokrej biomasy, która w większości składa się z wody. Wyniki z literatury są dobrym punktem odniesienia do porównań, ale nie zastępują testu własnej partii, zwłaszcza że skład glonów wyrzucanych na brzeg zmienia się z sezonu na sezon oraz zależy od tego, jak długo leżały na plaży.

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 = 0,102 d⁻¹ (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 16× (mediana 0.102 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.