Metodologia Kontakt
Bulwy ziemniaka o czerwonawej skórce rozłożone na stole po wykopkach w Siedmiogrodzie.

Badania BMPOwoce, warzywa i ich odpady

Ziemniaki (bulwy) — BMP: 5 badań, średnia ważona 376 m³ CH₄/t s.m.o.

Ziemniaki (bulwy) to skrobiowy odpad rolniczy i przetwórczy, łatwo fermentujący i podatny na zakwaszenie; wyniki z kilku źródeł są dość spójne.

CH₄ ≈ 53 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

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

Średnia ważona
376m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
289–515m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
5badań
Publikacje
5źródeł
Temperatury
35 °C, 38 °C, 55 °Ctestu

Metan w biogazie

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 1,6 % s.m. × 6,25)) 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 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Ziemniaki (bulwy)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 5 rekordów oraz średnia ważona 376 m³ CH₄/t s.m.o.. 5 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0200400600051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Yan i in. (2021): 315 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Buffiere i in. (2006): 427 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Dubrovskis i in. (2018): 515 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Kouas i in. (2017): 289 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Labatut i in. (2011): 334 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia376

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 (376); 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
Yan i in. (2021) DOI315—(oryg.: „Potato (Solanum tuberosum) – Whole”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Buffiere i in. (2006) DOI42755 °C · termofilowy(oryg.: „Potato”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dubrovskis i in. (2018) DOI51538 °C · mezofilowyodpady ziemniaków odm. Vineta (oryg.: „Potatoes Vineta waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kouas i in. (2017) DOI28935 °C · mezofilowy(oryg.: „potato”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Labatut i in. (2011) DOI33435 °C · mezofilowycałe bulwy (oryg.: „Potatoes”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona376średnia arytmetyczna 376, SD 93

Typowy skład

Sucha masa organiczna (s.m.o.)
93,3 % s.m. (zakres 92–94,7)
Azot
1,6 % s.m.
Stosunek C/N
26

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: BCBPD, MY-D); sucha masa: 0 oznaczeń, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia. Brak s.m. w źródłach – kalkulator musi poprosić o wartość. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Yan i in. (2021); Labatut i in. (2011).

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

Właściwości procesowe

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Brak opublikowanych badań procesowych

Literatura, z której korzystamy, nie opisuje zalet ani wad fermentacji tego substratu poza wynikami testów BMP. Poniżej cechy procesowe przypisane na podstawie rodzaju materiału — klasyfikacja redakcji, nie wynik badań.

łatwo rozkładalny
cukry, skrobia, glicerol → szybka hydroliza i zakwaszenie (LKT), wymaga buforu
bogaty w węgiel
wysoki C/N → niedobór azotu; dobrze łączyć z substratami bogatymi w azot
ubogi w azot
wysoki C/N → niedobór azotu; dobrze łączyć z substratami bogatymi w azot
ubogi w mikroelementy
ubogi w mikroelementy — monofermentacja wymaga suplementacji
sezonowy
dostępność sezonowa — wymaga magazynowania

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowych limitów dawki dla tego substratu.

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

Źródła danych procesowych

  1. Improvement of fruit and vegetable waste anaerobic digestion performance and stability with co-substrates addition
  2. Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates
  3. Compositional components and methane production potential of typical vegetable wastes
  4. Towards new indicators for the prediction of solid waste anaerobic digestion properties
  5. Methane production from bread Kursu and potatoes Vineta waste and effect of catalyst metaferm
  6. Robust assessment of both biochemical methane potential and degradation kinetics of solid residues in successive batches
  7. Lab-scale anaerobic digestion of cassava peels: the first step of energy recovery from cassava waste and water hyacinth
  8. Effects of size and thermophilic pre-hydrolysis of banana peel during anaerobic digestion, and biomethanation potential of key tropical fruit wastes
  9. Effect of particle size on biogas generation from biomass residues

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Ziemniak (Solanum tuberosum) jest w Polsce jedną z głównych roślin okopowych. Odpadowe bulwy pochodzą z sortowni (bulwy zielone, pęknięte, zbyt małe), przechowalni (porażone i zgniłe), przetwórstwa (frytki, chipsy, skrobia) oraz z pól po zbiorze. Są także rozważane jako surowiec dla biogazowni rolniczych przy nadwyżkach produkcji. Obierki i wytłoki z przetwórstwa traktuje się osobno.

Właściwości istotne dla fermentacji

Bulwy zawierają około osiemdziesięciu procent wody, a sucha masa to głównie skrobia. Zawartość białka, tłuszczu i włókna jest niska, a ligniny praktycznie brak. Dzięki temu hydroliza przebiega szybko i daje dużo łatwo dostępnego węgla, ale grozi zakwaszeniem fermentora, jeśli dawka jest zbyt wysoka lub zbyt gwałtowna. Stosunek C/N jest wysoki, więc korzystne jest łączenie z materiałem azotowym. Bulwy zielone i kiełkujące zawierają glikoalkaloidy (solaninę i czakoninę), jednak ich wpływ na fermentację przy typowych udziałach nie jest uważany za istotny. Ziemia przylegająca do bulw wnosi piasek.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym testy termofilowe i takie bez podanej temperatury, pozostałe mezofilowe. Rozrzut jest umiarkowany. Wynik zależy od odmiany i zawartości skrobi, stanu bulw (zdrowe, porażone, kiełkujące), rozdrobnienia, sposobu przygotowania próbki oraz inokulum i obciążenia. W przypadku materiałów skrobiowych krótki test lub zbyt wysokie obciążenie może zaniżać wynik przez zakwaszenie.

W praktyce biogazowni

Ziemniaki trzeba rozdrobnić i myć lub odsiewać piasek, bo cała bulwa może zapychać układy podawania. Dozowanie powinno być stopniowe, w mieszaninie z gnojowicą lub kiszonką. Zepsute bulwy szybko fermentują w pryzmach, wydzielają zapachy i soki, więc nie powinny leżeć długo. Odpady z przetwórstwa i handlu są odpadami, więc ich przyjęcie wymaga odpowiednich uprawnień; własne bulwy z gospodarstwa traktuje się jak produkt rolny. W mieszaninach z dużym udziałem skrobi ważna jest ciągła kontrola kwasów lotnych.

W biogazowniach rolniczych bulwy ziemniaka bywają traktowane jako substrat awaryjny przy nadwyżkach lub po przymrozkach, kiedy partia traci wartość handlową. Wtedy jej jakość jest bardzo różna, a bezpieczniej jest mierzyć suchą masę każdej dostawy i dostosowywać dawkę do aktualnego stanu fermentora.

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 = 0,245 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 4× (mediana 0.231 d⁻¹); Nogueira i in. (2026): 1× (mediana 0.445 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. Yan, H.; Cai, F.; Wang, L.; Chen, C.; Liu, G. (2021). Compositional components and methane production potential of typical vegetable wastes. Environmental Science and Pollution Research 28(38), 54177–54186. DOI: 10.1007/s11356-021-15798-y DOI
  2. Buffiere, P.; Loisel, D.; Bernet, N.; Delgenes, J.P. (2006). Towards new indicators for the prediction of solid waste anaerobic digestion properties. Water Science and Technology 53(8), 233–241. DOI: 10.2166/wst.2006.254 DOI
  3. Dubrovskis, V.; Plume, I.; Straume, I. (2018). Methane production from bread Kursu and potatoes Vineta waste and effect of catalyst metaferm. Engineering for Rural Development. DOI: 10.22616/erdev2018.17.n414 DOI
  4. Kouas, M.; Torrijos, M.; Sousbie, P.; Steyer, J.P.; Sayadi, S.; Harmand, J. (2017). Robust assessment of both biochemical methane potential and degradation kinetics of solid residues in successive batches. Waste Management 70, 59–70. DOI: 10.1016/j.wasman.2017.09.001 DOI
  5. Labatut, R.A.; Angenent, L.T.; Scott, N.R. (2011). Biochemical methane potential and biodegradability of complex organic substrates. Bioresource Technology 102(3), 2255–2264. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.10.035 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Owoce, warzywa i ich odpady”