BMP-UntersuchungenEnergiepflanzen und Ganzpflanzensilage (GPS)
Jerusalem artichoke biomass — BMP: 11 Studien, gewichteter Mittelwert 384 m³ CH₄/t oTS
Jerusalem artichoke biomass: 11 Datensätze an BMP-Daten aus 5 Publikationen, gewichteter Mittelwert 384 m³ CH₄/t oTS, Spanne 252–680.
Foto JackyM59 / Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 4.0, Quelldatei; Änderungen: Zuschnitt
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- Gewichteter Mittelwert
- 384m³ CH₄/t oTS
- Spanne
- 252–680m³ CH₄/t oTS
- Datensätze
- 11Studien
- Publikationen
- 5Quellen
- Temperaturen
- 35 °C, 36 °C, 37 °C, 38 °Cdes Tests
Methan im Biogas
Hoher Methangehalt · ≈ 6,5 kWh/m³ Biogas
gemessen Mittelwert aus 2 Studien BMP, Spanne 61,1–68,4 %; im Batch-Test fällt der CH₄-Anteil tendenziell höher aus als in einer Anlage.
Bewertung für Biogasanlagen
gut — redaktionelle Bewertung für BiogasanlagenStabil, wird in der Regel ohne Gebühr angenommen
Potenzial je Tonne Frischmasse: hoch (94 m³ CH₄/t); Prozessrisiko: Versäuerung. Kein zusätzlicher Handhabungsaufwand.
Warum? Bewertungsfaktoren
Potenzial je Tonne +2
- +2Potenzial 94 m³ CH₄/t Frischmasse (BMP 384 × TS 27,1 % × oTS 90 %)
Prozessstabilität −0,5
- −0,5Versäuerung: schneller Abbau / saurer pH-Wert, Risiko der Anreicherung flüchtiger Fettsäuren (FOS), erfordert Pufferung
Handhabung und Kosten 0
- 0keine Faktoren
Punkte insgesamt: 1,5 · Schwellen: ≥ 2,5 sehr gut, ≥ 1 gut, darunter — neutral; negativ bei kumuliertem Prozessrisiko.
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BMP-Kurven aus 11 Studien
Gewichteter Mittelwert Einzelne Datensätze
Gestrichelte Linien sind eine Modellkurve (Kinetik erster Ordnung, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); der Endpunkt stammt aus der Publikation. Alle Kurven sind Modellkurven.
Kumulierte Methanproduktion im Testverlauf [m³ CH₄/t oTS]. Die dicke Linie ist der gewichtete Mittelwert aller Datensätze (384); Punkte markieren die in den Publikationen angegebenen Endwerte. Fahren Sie mit der Maus über das Diagramm, um Werte abzulesen; ein Klick auf einen Legendeneintrag blendet einen Datensatz aus oder ein.
Datensätze und Quellen
CSV herunterladen| Quelle | BMP m³ CH₄/t oTS | CH₄ im Biogas Vol.-%, gemessen | Temperatur | Probe | Kurve |
|---|---|---|---|---|---|
| Lehtomaki (2006) · 1 | 360 | — | 35 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Lehtomaki (2006) · 2 | 370 | — | 35 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Zubr (1986) · 1 DOI | 301 | 68,4 % | 35 °C · mesophil | Jerusalem artichoke · Vorbehandlung: Silage: Air tight glass jars , fermented 30-40 days at 20 oC. | Endpunkt (Modellkurve) |
| Zubr (1986) · 2 DOI | 309 | 61,1 % | 35 °C · mesophil | Jerusalem artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Gunnarson et al. (1985) · 1 DOI | 650 | — | 37 °C · mesophil | Jerusalem artichoke · Vorbehandlung: Ensiled | Endpunkt (Modellkurve) |
| Gunnarson et al. (1985) · 2 DOI | 680 | — | 37 °C · mesophil | Jerusalem artichoke · Vorbehandlung: Ensiled | Endpunkt (Modellkurve) |
| Luna-delRisco et al. (2011) | 310 | — | 36 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Ruf i Emmerling (2018) · 1 DOI | 252 | — | 38 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Ruf i Emmerling (2018) · 2 DOI | 269 | — | 38 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Ruf i Emmerling (2018) · 3 DOI | 278 | — | 38 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Ruf i Emmerling (2018) · 4 DOI | 301 | — | 38 °C · mesophil | Jerusalem Artichoke | Endpunkt (Modellkurve) |
| Gewichteter Mittelwert | 384 | 64,8 % | arithmetischer Mittelwert 371, SD 150 | ||
Typische Zusammensetzung
- Trockensubstanz (TS)
- 27,1% (Spanne 13,6–91,1)
- Organische Trockensubstanz (oTS)
- 90 % TS (Spanne 83–95,2)
- Stickstoff
- 0,7 % TS
- C/N-Verhältnis
- 49
Median und Spanne der Bestimmungen, die in den Publikationen zu den BMP-Datensätzen dieses Substrats angegeben sind (abgelesen aus: CROPGEN D4, MY-D); Trockensubstanz: 10 Bestimmungen, organische Trockensubstanz: 6 Bestimmungen. Die TS-Spanne umfasst frische Proben sowie vor dem Test teilweise getrocknete oder getrocknete Proben – für Frischmaterial gilt der untere Teil der Spanne, idealerweise Ihre eigene Messung.
Quellen: Lehtomaki (2006); Zubr (1986); Gunnarson et al. (1985); Luna-delRisco et al. (2011); Ruf et al. (2018).
Die Zusammensetzung des Rohstoffs schwankt zwischen Chargen — für Anlagenberechnungen verwenden Sie die Analyse Ihrer eigenen Probe. Der Rechner trägt typische Werte automatisch ein.
Prozesseigenschaften
Kofermentation — womit kombinieren, worauf achten
- gut kombinierbar
Substrate: hohe Alkalinität (Puffer) — z. B. Cattle manure, Pig slurry, Cattle slurry, Duck slurry, Rumen and digestive tract content
Dosierung
Schrittweise einführen, mit einer kleinen Dosis beginnen und den Prozess überwachen (z. B. FOS/TAC, pH-Wert, Gaszusammensetzung).
Quellen der Prozessdaten
- Chen, Y.; Cheng, J.J.; Creamer, K.S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresource Technology
- Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
- Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006) Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy
- Zubr, J. (1986) Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171
- Gunnarson, S.; Malmberg, A.; Mathisen, B.; Theander, O.; Thyselius, L.; Wünsche, U. (1985) Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) for biogas production. Biomass 7(2), 85–97
- 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
- Ruf, T.; Emmerling, C. (2018) Site-adapted production of bioenergy feedstocks on poorly drained cropland through the cultivation of perennial crops. A feasibility study on biomass yield and biochemical methane potential. Biomass and Bioenergy 119, 429–435
- FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)
- Herrmann et al. (2011). Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresour. Technol.
Der Kofermentationsrechner bewertet eine konkrete Mischung mit diesem Substrat.
Was die Zusammenstellung zeigt
Die Zusammenstellung umfasst 11 Datensätze zum Methanpotenzial (BMP) des Substrats „Jerusalem artichoke biomass“ aus 5 Publikationen, veröffentlicht 1985–2018. Die Ergebnisse reichen von 252 bis 680 m³ CH₄/t oTS, der gewichtete Mittelwert beträgt 384 m³ CH₄/t oTS (arithmetischer Mittelwert 371, Standardabweichung 150).
Die Tests wurden bei 35, 36, 37, 38 °C (Temperaturbereich: mesophil) durchgeführt. Unterschiede bei Temperatur, Impfschlamm, Testdauer und Probenvorbereitung sind typische Ursachen für die Streuung der Ergebnisse zwischen Laboren.
Für 11 Datensätze gibt die Publikation nur den Endwert an. Die Linie im Diagramm ist dann eine Modellkurve (Kinetik erster Ordnung) und dient nur dem Vergleich der Kurvenformen — nur der Endpunkt stammt aus der Publikation.
So nutzen Sie diese Daten
BMP beschreibt das Potenzial, das im Batch-Test unter Laborbedingungen erzielt wird. In einer großtechnischen Anlage hängt der Ertrag zusätzlich von Verweilzeit, Fermenterbelastung, Durchmischung und Zusammensetzung der Einsatzstoffe ab. Für Vorberechnungen empfiehlt sich der gewichtete Mittelwert, für die Risikobewertung die gesamte Spanne der Ergebnisse. Bei der Planung eines konkreten Einsatzstoffs lohnt es sich, einen eigenen BMP-Test an einer repräsentativen Probe zu beauftragen.
Methodik in Kürze
BMP ist die Methanmenge, die im Batch-Test aus der organischen Trockensubstanz (oTS) gewonnen wird, angegeben in m³ CH₄ pro Tonne oTS (numerisch identisch mit NmL CH₄/g oTS in den Publikationen) und auf Normbedingungen (0 °C, 101,325 kPa) umgerechnet. Der gewichtete Mittelwert gibt jeder Publikation ein Gesamtgewicht von 1, das gleichmäßig auf ihre Ergebnisse für das Substrat verteilt wird — eine Arbeit, die zwanzig Sorten testet, wiegt also nicht schwerer als eine Arbeit mit einer einzigen Probe. Bei Ringversuchen ist die Einheit das Labor (Gesamtgewicht 1), und innerhalb des Labors steigt das Gewicht eines Tests mit der Zahl der Flaschen (Replikate). Ergebnisse nach einer Vorbehandlung (z. B. thermisch, chemisch, enzymatisch) werden gesondert ausgewiesen und gehen nicht in den Mittelwert ein.
Durchgezogene Linien sind in den Tests gemessene Kurven. Gibt eine Publikation nur das Endergebnis an, zeichnen wir ein kinetisches Modell erster Ordnung, B(t) = B₀·(1 − e−kt): Nur der Endpunkt stammt aus der Publikation, die Kurvenform dient ausschließlich der Visualisierung — die Produktion an einem bestimmten Tag lässt sich daraus nicht ablesen. Für dieses Substrat wurde k = 0,085 d−1 angenommen (Median der in den Quellen angegebenen und/oder an die mittleren gemessenen Kurven angepassten Geschwindigkeitskonstanten k).
Die Statistiken beschreiben die Streuung veröffentlichter Ergebnisse — eine deskriptive Zusammenstellung, keine Metaanalyse und keine Garantie für den Anlagenertrag.
Literaturverzeichnis
- Lehtomaki, A. Viinikainen, T.A. Rintala, J.A (2006). Screening boreal energy crops and crop residues for methane biofuel production. Submitted to Biomass and Bioenergy.
- Zubr, J. (1986). Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171. DOI: 10.1016/0144-4565(86)90064-8 DOI
- Gunnarson, S.; Malmberg, A.; Mathisen, B.; Theander, O.; Thyselius, L.; Wünsche, U. (1985). Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) for biogas production. Biomass 7(2), 85–97. DOI: 10.1016/0144-4565(85)90036-8 DOI
- 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 Quelle
- Ruf, T.; Emmerling, C. (2018). Site-adapted production of bioenergy feedstocks on poorly drained cropland through the cultivation of perennial crops. A feasibility study on biomass yield and biochemical methane potential. Biomass and Bioenergy 119, 429–435. DOI: 10.1016/j.biombioe.2018.10.007 DOI
Alle Quellen des Portals: Literaturverzeichnis.
Weitere Substrate in der Gruppe „Energiepflanzen und Ganzpflanzensilage (GPS)“
Hemp, stalks and whole plant — BMP: 3 Studien, gewichteter Mittelwert 242 m³ CH₄/t oTS
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≈52 %
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271 m³ CH₄/t oTS gewichteter Mittelwert aus 5 Studien
≈52 %
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