BMP w Etiopii: łuski, miąższ i śluz kawowy oraz hiacynt wodny jako substraty biogazowe

Pozostałości z przerobu kawy w Etiopii mają zróżnicowany potencjał metanowy: w badaniu z 2018 r. średni uzysk wynosił od ok. 31 NmL CH₄/g VS dla pergaminu do ok. 295 dla śluzu, a miąższ osiągnął ok. 245. Wyniki pokazują, że frakcje różnią się między sobą znacząco, więc o przydatności decyduje to, którą część pozostałości ma się do dyspozycji.

Co zbadano

Chala i współautorzy opublikowali w czasopiśmie Sustainability (2018) wyniki testów BMP pozostałości z pierwotnego przerobu kawy: łusek (powstają przy metodzie suchej) oraz miąższu, pergaminu i śluzu (przy metodzie mokrej). Testy wykonano w 37 °C, czyli w warunkach mezofilowych. Średnie uzyski metanu wyniosły 159,4 ± 1,8 (łuski), 244,7 ± 6,4 (miąższ), 31,1 ± 2,0 (pergamin) i 294,5 ± 9,6 (śluz) L/kg VS. Różnice odzwierciedlają skład: śluz miał najmniej hemicelulozy (0,8%) i ligniny (5%), a pergamin najwięcej ligniny (32%) i włókna neutralnego (96%), dlatego rozkłada się bardzo słabo; autorzy uznali go za nieprzydatny do fermentacji. Oszacowali także, że w skali Etiopii fermentacja łusek, miąższu i śluzu mogłaby dawać nawet 68 mln m³ metanu rocznie, co po przeliczeniu na kogenerację odpowiada 238 tys. MWh energii elektrycznej i 273 tys. MWh ciepła. Jest to potencjał teoretyczny, a nie prognoza produkcji.

Jak czytać takie wyniki

Wartości BMP z laboratorium nie przenoszą się wprost na biogazownię. Na wynik wpływają odmiana, sposób przerobu (mokry lub suchy), czas składowania pozostałości, rozdrobnienie i inokulum. Zasady te omawiamy w wpisach Rozrzut wyników BMP między laboratoriami oraz BMP a uzysk w skali technicznej. Dodatkowo odpady z mokrego przerobu kawy są kwaśne i mogą zawierać związki fenolowe oraz kofeinę i taniny, które w wyższych stężeniach hamują fermentację, dlatego praktycznie stosuje się je w mieszaninach (kofermentacja), a nie jako jedyny wsad.

Hiacynt wodny: drugi etiopski i wschodnioafrykański surowiec

Hiacynt wodny jest inwazyjną rośliną wodną, która zarasta jeziora Afryki Wschodniej. Jako biomasa jest atrakcyjny, bo „wyrasta” za darmo, ale ma wysoką wilgotność i dużo włókna. Keche i współpracownicy (RSC Advances, 2022) badali hiacynt z jeziora Abaya w Etiopii; według streszczenia obróbka wstępna mocznikiem zwiększyła potencjał biometanowy i poprawiła jakość pofermentu jako bionawozu. Oduor i in. (Heliyon, 2022) badali w Kenii współfermentację odpadów żywności (w tym kraju odpady żywności to według autorów 57% odpadów komunalnych) z hiacyntem w warunkach mezofilowych (37 °C), by złagodzić zakwaszanie typowe dla fermentacji samych odpadów żywności.

Inne tropikalne odpady z regionu

Abstrakt konferencyjny z Tropentag 2017 (Awiszus, Latif, Müller) oceniał skórki manioku z Tanzanii i miazgę maniokową: uzysk metanu to ok. 0,225 m³N na kg suchej masy (DM) dla skórek i 0,224 dla miazgi. Autorzy zwracali uwagę, że zawartość mikroelementów jest niska i do stabilnego procesu potrzebne są ich uzupełnienia, np. przez mieszanie z obornikiem. To tylko abstrakt, a nie pełna praca recenzowana, więc wartości traktujemy orientacyjnie.

Wnioski praktyczne

1. Pozostałości z przetwórstwa kawy mają znaczący potencjał, ale najlepiej sprawdzają się w mieszaninie z substratem buforującym (np. obornikiem).
2. Każdy projekt biogazowy w oparciu o taki surowiec wymaga własnych testów BMP na próbkach z zakładu, nie wartości z literatury.
3. Biomasę o wysokiej wilgotności (hiacynt) trzeba odwodnić lub podsuszyć, a koszt zbioru i transportu może przeważyć nad zyskiem energetycznym.
4. Wyniki należy przedstawiać z jednostką (NmL CH₄/g VS) i opisem warunków testu, aby można je było porównać. Szerszy kontekst: Co to jest BMP.

Analogie dla Polski

W Polsce podobną rolę jak odpady z przerobu kawy w Etiopii pełnią pozostałości z przetwórstwa owoców: wytłoki jabłkowe, pulpa czy wywar. Ich cechą jest sezonowość (produkowane w krótkich kampaniach), kwaśny odczyn i szybka biodegradacja. Praktyka eksploatacyjna jest zbliżona: magazynowanie lub kiszenie, dawkowanie stopniowe i kontrola pH oraz FOS/TAC.

Uwaga o porównywalności

Wyniki z różnych publikacji można porównywać tylko wtedy, gdy podano temperaturę, czas trwania testu, stosunek inokulum do substratu oraz sposób przeliczenia na warunki normalne. Dlatego przy korzystaniu z danych literaturowych warto zawsze wrócić do oryginału artykułu i sprawdzić te parametry.