Metodologia Kontakt
Metalowa szufelka nabierająca mąkę pełnoziarnistą z widocznymi ciemniejszymi drobinkami otrąb.

Badania BMPZiarno, otręby, pasze i karmy

Ziarno zbóż i mąka (partie odpadowe) — BMP: 4 badania, średnia ważona 350 m³ CH₄/t s.m.o.

Ziarno zbóż i mąka z partii odpadowych to skoncentrowany, skrobiowy substrat o szybkiej fermentacji. Wymaga ostrożnego dawkowania i dobrego rozdrobnienia.

ocena: bardzo dobryCH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
350m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
247–386m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
4badania
Publikacje
3źródła
Temperatury
36 °C, 38 °Ctestu

Metan w biogazie

Niska 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 0,7 % s.m. × 6,25)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

bardzo dobry — ocena redakcji dla biogazowniWarto go przyjąć nawet za darmo lub z dopłatą dla oddającego

Potencjał na tonę masy świeżej bardzo wysoki (273 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: zakwaszenie. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

  • +3potencjał 273 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 350 × s.m. 87 % × s.m.o. 89,6 %)

Stabilność procesu −0,5

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

Obsługa i koszty 0

  • 0brak czynników

Suma punktów: 2,5 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: wysoka · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 4 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Ziarno zbóż i mąka (partie odpadowe)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 4 rekordów oraz średnia ważona 350 m³ CH₄/t s.m.o.. 4 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0100200300400500051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Lallement i in. (2023) · 1: 247 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Lallement i in. (2023) · 2: 325 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Luna-delRisco i in. (2011): 386 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2020): 378 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia350

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 (350); 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
Lallement i in. (2023) · 1 DOI24738 °C · mezofilowyziarno kukurydzy (oryg.: „maize beans”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Lallement i in. (2023) · 2 DOI32538 °C · mezofilowymąka kukurydziana (oryg.: „maize flour”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Luna-delRisco i in. (2011)38636 °C · mezofilowymąka z młyna zbożowego (oryg.: „grain mill - Flour”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2020) DOI378—mąka pszenna (produkt ze sklepu) (oryg.: „Wheat flour”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona350średnia arytmetyczna 334, SD 64

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
87% (zakres 42–91,2)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
89,6 % s.m. (zakres 87–98)
Azot
0,7 % s.m.
Stosunek C/N
90,2

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 3 oznaczenia, sucha masa organiczna: 3 oznaczenia. Zakres s.m. obejmuje próbki świeże oraz podsuszone/suszone przed testem – dla materiału świeżego właściwa jest dolna część zakresu, najlepiej pomiar własny. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Lallement i in. (2023); Luna-delRisco 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
  • bogaty w węgiel
  • wysoka sucha masa
  • zmienny skład
  • klasyfikacja redakcji

Zalety

  • Potencjał metanowy w bazie: średnia ważona 350 m³ CH₄/t s.m.o. (mediana 352; zakres 247–386; 4 rekordów z 3 źródeł).
  • Partie odpadowe ziarna i mąki – skoncentrowane źródło energii (Lunadelrisco 2011, Lallement 2023); mąka oceniana jako kontrola dodatnia (Koch 2020).

Wady i ryzyka

  • Szybka hydroliza skrobi grozi zakwaszeniem (Chen 2008).
  • Rozrzut wyników w bazie: odchylenie standardowe 64 przy średniej 334 m³ CH₄/t s.m.o. (4 rekordów z 3 źródeł).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki.

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

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

  1. Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Lallement, A.; Peyrelasse, C.; Lagnet, C.; Barakat, A.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2023) A Detailed Database of the Chemical Properties and Methane Potential of Biomasses Covering a Large Range of Common Agricultural Biogas Plant Feedstocks. Waste 1(1), 195–227
  4. Luna-delRisco, M.; Normak, A.; Orupõld, K. (2011) Biochemical methane potential of different organic wastes and energy crops from Estonia. Agronomy Research 9(1–2), 331–342
  5. Koch, K.; Hafner, S.; Astals, S.; Weinrich, S. (2020) Evaluation of Common Supermarket Products as Positive Controls in Biochemical Methane Potential (BMP) Tests. Water 12(5), 1223
  6. 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

Ziarno zbóż i mąka to podstawowe produkty przemysłu zbożowo-młynarskiego. Do biogazowni trafiają, gdy partie zostały zepsute, zawilgocone, zanieczyszczone lub zakwalifikowane jako odpad z powodu przeterminowania albo nieodpowiedniej jakości. W zestawieniu jest kilka rekordów z kilku prac: ziarno kukurydzy, mąka kukurydziana, mąka z młyna zbożowego i mąka pszenna ze sklepu. Są to materiały o zbliżonym charakterze skrobiowym, lecz o różnej budowie fizycznej.

Właściwości istotne dla fermentacji

Ziarno i mąka składają się głównie ze skrobi, z udziałem białka i niewielką ilością tłuszczu. Skrobia ulega szybkiej hydrolizie, co daje szybki wzrost produkcji biogazu, ale też ryzyko przeciążenia i zakwaszenia, jeśli dawka jest zbyt duża. Całe ziarno jest twarde i słabo dostępne dla mikroorganizmów, dlatego bez śrutowania część skrobi wolniej się rozkłada, a część może przechodzić przez układ niewykorzystana. Mąka jest dostępna od razu, ale pyli i skleja się w grudki, więc potrzebne jest dobre mieszanie z płynnym substratem. Dla niskiej zawartości mikroelementów korzystna jest kofermentacja z gnojowicą.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy opisują różne produkty (ziarno, mąka kukurydziana, mąka pszenna, produkt z młyna), więc rozrzut wynika po części z odmiennego składu i stopnia rozdrobnienia. Dochodzą gatunek zboża, zawartość białka i tłuszczu, wilgotność, zepsucie oraz protokół testu: inokulum, stosunek substratu do inokulum, długość i temperatura (w jednej pracy nie podano jej wprost). Dla substratów szybko fermentujących ważny jest także bufor w inokulum, bo przeciążenie obniża wynik testu.

W praktyce biogazowni

Ziarno i mąka z partii odpadowych mogą być wygodnym uzupełnieniem energetycznym, zwłaszcza gdy trzeba szybko podnieść produkcję biogazu. Dawkować należy stopniowo, z kontrolą pH i lotnych kwasów tłuszczowych, a ziarno śrutować przed podaniem. Mąka wymaga ograniczenia pylenia, w tym zasad bezpieczeństwa dla pyłów organicznych w pomieszczeniach załadunku. Przy zakupie lub przyjęciu odpadu trzeba sprawdzić jego klasyfikację i zgodność z zezwoleniem instalacji. Wydajność partii potwierdza test BMP.

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 = 0,257 d−1 (mediana z: dopasowanie B(t)=B0(1−e^(−kt)) do średnich krzywych mierzonych: Pasza granulowana dla królików i gryzoni k=0.257 d⁻¹ (R²=0.991, 11 krzywych), Nasiona słonecznika k=0.162 d⁻¹ (R²=0.997, 11 krzywych), Pasza dla ptaków (mieszanka ziaren) k=0.338 d⁻¹ (R²=0.995, 10 krzywych)).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

  1. Lallement, A.; Peyrelasse, C.; Lagnet, C.; Barakat, A.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2023). A Detailed Database of the Chemical Properties and Methane Potential of Biomasses Covering a Large Range of Common Agricultural Biogas Plant Feedstocks. Waste 1(1), 195–227. DOI: 10.3390/waste1010014 DOI
  2. Luna-delRisco, M.; Normak, A.; Orupõld, K. (2011). Biochemical methane potential of different organic wastes and energy crops from Estonia. Agronomy Research 9(1–2), 331–342. https://www.semanticscholar.org/paper/25cf2d7bba4758136830a9a02caf3ecd997173bb źródło
  3. Koch, K.; Hafner, S.; Astals, S.; Weinrich, S. (2020). Evaluation of Common Supermarket Products as Positive Controls in Biochemical Methane Potential (BMP) Tests. Water 12(5), 1223. DOI: 10.3390/w12051223 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Ziarno, otręby, pasze i karmy”