Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczego

Wytłoki z manioku (pozostałość po produkcji skrobi) — BMP: 4 badania, średnia ważona 170 m³ CH₄/t s.m.o.

Wytłoki z manioku to włóknisto-skrobiowa pozostałość po wydzielaniu skrobi; wyniki są silnie zmienne, bo zależą od skuteczności ekstrakcji i pozostałej skrobi.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 26 sierpnia 2022Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona: 170m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 34–363m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 4badania
Publikacje: 3źródła
Temperatury: 37 °C, 55 °Ctestu

Metan w biogazie

≈52–54% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,2 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 1,3 % s.m. × 6,25)) 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 umiarkowany, ale ograniczony słabym rozkładem masy organicznej (89 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Koszty obsługi: włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

+1potencjał 89 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 170 × s.m. 57,1 % × s.m.o. 91,2 %); niski stopień rozkładu s.m.o. (BMP 170 m³ CH₄/t s.m.o.) — punkty ograniczone

Stabilność procesu −0,5

−0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −0,5

−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 4 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 (170); 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
Cu i in. (2014) DOI	34	37 °C · mezofilowy	(oryg.: „cassava residue”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mabecua i in. (2021) · 1 DOI	326	—	włókno (wytłoki) z manioku (oryg.: „Cassava fiber CF2 (manometric)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Mabecua i in. (2021) · 2 DOI	363	—	włókno (wytłoki) z manioku (oryg.: „Cassava fiber CF1 (manometric)”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Zhang i in. (2011) DOI	132	55 °C · termofilowy	pozostałości z manioku (oryg.: „cassava”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	170	średnia arytmetyczna 214, SD 157

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 57,1% (zakres 18,6–95,6)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 91,2 % s.m. (zakres 84,3–98,1)
Azot: 1,3 % s.m.

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 2 oznaczenia, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny.

Źródła: Cu i in. (2014); Zhang i in. (2011).

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

Właściwości procesowe

łatwo rozkładalny
włóknisty
ubogi w azot
sezonowy
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 zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 170.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 157.1; 4 rekordów, 3 źródeł).
Skrobia i włókno; mieszany profil rozkładu (Hendriks i Zeeman 2009).

Wady i ryzyka

Szybko kwaśnieje i pleśnieje (Hagos i in. 2017).
Wysokie C/N: wymaga azotu.

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 dostarcza N i zasadowości, równoważąc wysokie C/N materiału.^[1][2]

Dawkowanie

Brak źródłowego progu.

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

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Przy przemysłowej produkcji skrobi z manioku bulwy są ścierane, a skrobia wypłukiwana. Pozostałość, zwana wytłokami lub włóknem manioku (cassava residue, cassava pulp), zawiera włókno komórkowe i niewydobytą skrobię. Powstaje w ogromnych ilościach w krajach takich jak Tajlandia, Wietnam, Indonezja, Brazylia i Nigeria. W Polsce nie ma takiej produkcji, a odpowiednikiem technologicznym jest miazga ziemniaczana z krochmalni, która jest osobnym materiałem.

Właściwości istotne dla fermentacji

Wytłoki łączą dwie frakcje: łatwo dostępną skrobię i trudniej rozkładalne włókno (celuloza, hemiceluloza, niewielka ilość ligniny). Proporcja zależy od skuteczności ekstrakcji, więc skład jest zmienny. Białka i tłuszczu jest niewiele, co daje wysoki stosunek C/N. Skrobia hydrolizuje szybko i może zakwaszać fermentor, jeśli jej udział jest duży. Wytłoki są wilgotne, a przy przechowywaniu szybko kwaśnieją i pleśnieją. Resztki glikozydów cyjanogennych występują, ale zwykle w niewielkiej ilości po obróbce przemysłowej.

Jak czytać rozrzut wyników

Rozrzut wyników jest jednym z największych w tej grupie. W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym rekordy mezofilowe, rekordy dla włókna manioku (oznaczenia CF1 i CF2) bez podanej temperatury oraz rekord w warunkach termofilowych. Różnice wynikają przede wszystkim z zawartości skrobi resztkowej, która zależy od zakładu i technologii, a także z odmiany manioku, wysuszenia, rozdrobnienia, temperatury i inokulum. Dlatego uśrednianie wyników z różnych zakładów ma ograniczoną wartość.

W praktyce biogazowni

Wytłoki z manioku wprowadza się do kofermentacji z obornikiem lub wywarem, w stopniowych porcjach, kontrolując pH i kwasy lotne. W krajach produkcji bywają łączone z wodami popłucznymi z krochmalni, które mają duży ładunek organiczny. Materiał trzeba wykorzystać szybko lub zakisić. Konkurencja z paszownictwem i spalaniem może ograniczać dostępność. Dla instalacji w Polsce jest to materiał porównawczy.

Z tego względu bezpieczną praktyką jest oznaczanie zawartości skrobi w każdej dostawie i dostosowywanie dawki do niej. Partia o wysokiej zawartości skrobi zachowuje się jak odpad skrobiowy, a partia z dużą ilością włókna jak materiał lignocelulozowy, więc planowanie bez analizy prowadzi do wahań pH i produkcji gazu.

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

Wyniki po obróbce wstępnej (1) — poza średnią

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Obróbka	Próbka
Zhang i in. (2011)	260	unspecified	(oryg.: „cassava”)

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.