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Ensayos BMPPajas y residuos de cosecha

Maize stover — BMP: 10 estudios, media ponderada 298 m³ CH₄/t SV

Maize stover: 10 registros de datos BMP procedentes de 7 publicaciones, media ponderada 298 m³ CH₄/t SV, rango 241–417.

valoración: buenaCH₄ ≈ 52 % (estimación)

Publicado Actualizado 2 min de lecturaRedacción FeedstockData

Foto Royalbroil / Wikimedia Commons, licencia CC BY-SA 3.0, archivo de origen; cambios: recorte

Media ponderada
298m³ CH₄/t SV
Rango
241–417m³ CH₄/t SV
Registros
10estudios
Publicaciones
7fuentes
Temperaturas
35 °C, 37 °C, 38 °C, 40 °Cdel ensayo

Metano en el biogás

Contenido medio de metano · ≈ 5,2 kWh/m³ de biogás

estimación según el tipo de sustrato Los estudios recopilados no contienen ninguna medición. El intervalo se deduce de la composición aproximada (proteína a partir del nitrógeno total (N 1,2 % MS × 6,25)) y de los rendimientos de los grupos de compuestos según la FNR.

Cómo lo calculamos y qué significan las zonas

Valoración para plantas de biogás

buena — valoración editorial para plantas de biogásEstable, normalmente se acepta sin tarifa

Potencial por tonelada de materia fresca: muy alto (235 m³ CH₄/t); sin amenazas particulares para la estabilidad. Costes de manipulación: fibras, capa flotante, degradación lenta.

¿Por qué? Factores de la valoración

Potencial por tonelada +3

  • +3potencial 235 m³ CH₄/t de materia fresca (BMP 298 × MS 84,9 % × SV 93 %)

Estabilidad del proceso 0

  • 0sin factores

Manipulación y costes −1

  • −0,5fibras, capa flotante: trituración y mezcla intensiva
  • −0,5degradación lenta: largo tiempo de retención

Puntos totales: 2 · umbrales: ≥ 2,5 muy buena, ≥ 1 buena, por debajo: neutra; negativa si hay riesgo acumulado para el proceso.

Valoración editorial según la metodología · fiabilidad de la valoración: alta · sin tener en cuenta los precios de mercado

Añadir a la calculadora de codigestión Datos CSV

Curvas BMP de 10 estudios

Media ponderada Registros individuales

Curvas BMP: Maize stoverProducción acumulada de metano a lo largo del tiempo para 10 registros y la media ponderada de 298 m³ CH₄/t SV. 10 de las curvas son curvas de modelo (cinética de primer orden).0100200300400500051015202530tiempo [d]m³ CH₄/t SVFernández-Rodríguez et al. (2022): 256 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Tong et al. (1990): 360 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Lallement et al. (2023) · 1: 279 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Lallement et al. (2023) · 2: 286 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Li et al. (2013): 241 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)López-Dávila et al. (2022): 417 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Menardo et al. (2012) · 1: 246 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Menardo et al. (2012) · 2: 254 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Menardo et al. (2012) · 3: 272 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Chevalier et al. (2023): 272 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)media298

Las líneas discontinuas son una curva de modelo (cinética de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); el punto final procede de la publicación. Todas las curvas son curvas de modelo.

Producción acumulada de metano a lo largo del ensayo [m³ CH₄/t SV]. La línea gruesa es la media ponderada de todos los registros (298); los puntos marcan los valores finales indicados en las publicaciones. Sitúe el cursor sobre el gráfico para leer los valores; haga clic en un elemento de la leyenda para ocultar o mostrar un registro.

Registros y fuentes

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FuenteBMP
m³ CH₄/t SV		TemperaturaMuestraCurva
Fernández-Rodríguez et al. (2022) DOI25638 °C · mesófilountreated corn stoverpunto final (curva de modelo)
Tong et al. (1990) DOI36035 °C · mesófiloCorn (stover) · pretratamiento: air driedpunto final (curva de modelo)
Lallement et al. (2023) · 1 DOI27938 °C · mesófilomaize residuespunto final (curva de modelo)
Lallement et al. (2023) · 2 DOI28638 °C · mesófilomaize leafpunto final (curva de modelo)
Li et al. (2013) DOI24137 °C · mesófiloCorn stoverpunto final (curva de modelo)
López-Dávila et al. (2022) DOI417—Corn strawpunto final (curva de modelo)
Menardo et al. (2012) · 1 DOI24640 °C · mesófiloMaize stalkspunto final (curva de modelo)
Menardo et al. (2012) · 2 DOI25440 °C · mesófiloMaize stalkspunto final (curva de modelo)
Menardo et al. (2012) · 3 DOI27240 °C · mesófiloMaize stalkspunto final (curva de modelo)
Chevalier et al. (2023) DOI272—Corn stover (CS), milled control (CM)punto final (curva de modelo)
Media ponderada298media aritmética 288, SD 56

Composición típica

Materia seca (MS)
84,9% (rango 37,8–89,6)
Sólidos volátiles (SV)
93 % MS (rango 89–97)
Nitrógeno
1,2 % MS
Relación C/N
43,6

Mediana y rango de las determinaciones indicadas en las publicaciones en que se basan los registros BMP de este sustrato (leídas de: CROPGEN D4, MY-D); materia seca: 5 determinaciones, sólidos volátiles: 5 determinaciones. La relación C/N se calculó como cociente entre los contenidos de C y N (% MS) de la misma fuente. El rango de MS incluye tanto muestras frescas como muestras parcialmente secadas o secadas antes del ensayo; para el material fresco corresponde la parte inferior del rango, idealmente una medición propia.

Fuentes: Tong et al. (1990); Lallement et al. (2023); Li et al. (2013); Menardo et al. (2012).

La composición de la materia prima varía entre lotes: para los cálculos de la planta utilice un análisis de su propia muestra. La calculadora inserta automáticamente valores típicos.

Propiedades del proceso

  • fibroso
  • degradación lenta
  • rico en carbono
  • pobre en nitrógeno
  • estacional
  • forma una capa flotante
  • clasificación editorial

Codigestión: con qué combinarlo y qué vigilar

Dosificación

Fuentes de los datos del proceso

  1. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  2. Menardo, S.; Airoldi, G.; Balsari, P. (2012) The effect of particle size and thermal pre-treatment on the methane yield of four agricultural by-products. Bioresource Technology 104, 708–714
  3. Li, Y.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C.; He, Y.; Liu, X. (2013) Comparison of methane production potential, biodegradability, and kinetics of different organic substrates. Bioresource Technology 149, 565–569
  4. Fernández-Rodríguez, M.J.; Mushtaq, M.; Tian, L.; Jiménez-Rodríguez, A.; Rincón, B.; Gilroyed, B.H.; Borja, R. (2022) Evaluation and modelling of methane production from corn stover pretreated with various physicochemical techniques. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy 40(6), 698–705
  5. Tong, X.; Smith, L.H.; McCarty, P.L. (1990) Methane fermentation of selected lignocellulosic materials. Biomass 21(4), 239–255
  6. Hendriks, A.T.W.M.; Zeeman, G. (2009) Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology
  7. 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
  8. López-Dávila, E.; Jiménez Hernández, J.; López González, L.M.; Barrera Cardoso, E.L.; Bravo Amarante, E.; Contreras Velázquez, L.M.; Romero-Romero, O. (2022) Biochemical methane potential of agro-wastes as a renewable source alternative for electrical energy production in Cuba. Ciencia & Tecnología Agropecuaria 23(1)
  9. Chevalier, A.; Evon, P.; Monlau, F.; Vandenbossche, V.; Sambusiti, C. (2023) Twin-Screw Extrusion Mechanical Pretreatment for Enhancing Biomethane Production from Agro-Industrial, Agricultural and Catch Crop Biomasses. Waste 1(2), 497–514
  10. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)

La calculadora de codigestión evaluará una mezcla concreta que contenga este sustrato.

Qué muestra la compilación

La compilación reúne 10 registros del potencial de metano (BMP) del sustrato «Maize stover» procedentes de 7 publicaciones publicados en 1990–2023. Los resultados van de 241 a 417 m³ CH₄/t SV y la media ponderada es de 298 m³ CH₄/t SV (media aritmética 288, desviación típica 56).

Los ensayos se realizaron a 35, 37, 38, 40 °C (régimen: mesófilo). Las diferencias de temperatura, inóculo, duración del ensayo y preparación de la muestra son causas habituales de la dispersión de resultados entre laboratorios.

En 10 registros la publicación solo indica el valor final. La línea del gráfico es entonces una curva de modelo (cinética de primer orden) y sirve únicamente para comparar formas: solo el punto final procede de la publicación.

Cómo utilizar estos datos

El BMP describe el potencial obtenido en un ensayo discontinuo en condiciones de laboratorio. En una planta a escala real, el rendimiento depende además del tiempo de retención, la carga del digestor, la mezcla y la composición de la alimentación. Para los cálculos preliminares conviene utilizar la media ponderada y, para evaluar el riesgo, todo el rango de resultados. Al planificar una alimentación concreta, merece la pena encargar un ensayo BMP propio con una muestra representativa.

La metodología en breve

El BMP es la cantidad de metano obtenida a partir de los sólidos volátiles (SV) en un ensayo discontinuo, expresada en m³ de CH₄ por tonelada de SV (numéricamente igual a NmL CH₄/g SV en las publicaciones) y convertida a condiciones normales (0 °C, 101,325 kPa). La media ponderada asigna a cada publicación un peso total de 1, repartido a partes iguales entre sus resultados para el sustrato: un artículo que ensaya veinte variedades no pesa más que uno con una sola muestra. En los programas interlaboratorio la unidad es el laboratorio (peso total 1) y, dentro de él, el peso de un ensayo crece con el número de botellas (réplicas). Los resultados posteriores a un pretratamiento (p. ej. térmico, químico o enzimático) se muestran por separado y no se incluyen en la media.

Las líneas continuas son curvas medidas en los ensayos. Cuando una publicación solo indica el resultado final, dibujamos un modelo cinético de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt): solo el punto final procede de la publicación y la forma de la curva es una mera visualización; no debe leerse en ella la producción de un día concreto. Para este sustrato se supuso k = 0,136 d−1 (mediana de las constantes de velocidad k indicadas en las fuentes y/o ajustadas a las curvas medias medidas).

Las estadísticas describen la dispersión de los resultados publicados: una compilación descriptiva, no un metaanálisis ni una garantía del rendimiento de la planta.

Metodología completa y política de correcciones

Resultados tras pretratamiento (1): excluidos de la media
FuenteBMP
m³ CH₄/t SV		PretratamientoMuestra
Menardo et al. (2012)267unspecifiedMaize stalks

Bibliografía

  1. Fernández-Rodríguez, M.J.; Mushtaq, M.; Tian, L.; Jiménez-Rodríguez, A.; Rincón, B.; Gilroyed, B.H.; Borja, R. (2022). Evaluation and modelling of methane production from corn stover pretreated with various physicochemical techniques. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy 40(6), 698–705. DOI: 10.1177/0734242x211038185 DOI
  2. Tong, X.; Smith, L.H.; McCarty, P.L. (1990). Methane fermentation of selected lignocellulosic materials. Biomass 21(4), 239–255. DOI: 10.1016/0144-4565(90)90075-u DOI
  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. DOI: 10.3390/waste1010014 DOI
  4. Li, Y.; Zhang, R.; Liu, G.; Chen, C.; He, Y.; Liu, X. (2013). Comparison of methane production potential, biodegradability, and kinetics of different organic substrates. Bioresource Technology 149, 565–569. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.09.063 DOI
  5. López-Dávila, E.; Jiménez Hernández, J.; López González, L.M.; Barrera Cardoso, E.L.; Bravo Amarante, E.; Contreras Velázquez, L.M.; Romero-Romero, O. (2022). Biochemical methane potential of agro-wastes as a renewable source alternative for electrical energy production in Cuba. Ciencia & Tecnología Agropecuaria 23(1). DOI: 10.21930/rcta.vol23_num1_art:1890 DOI
  6. Menardo, S.; Airoldi, G.; Balsari, P. (2012). The effect of particle size and thermal pre-treatment on the methane yield of four agricultural by-products. Bioresource Technology 104, 708–714. DOI: 10.1016/j.biortech.2011.10.061 DOI
  7. Chevalier, A.; Evon, P.; Monlau, F.; Vandenbossche, V.; Sambusiti, C. (2023). Twin-Screw Extrusion Mechanical Pretreatment for Enhancing Biomethane Production from Agro-Industrial, Agricultural and Catch Crop Biomasses. Waste 1(2), 497–514. DOI: 10.3390/waste1020030 DOI

Todas las fuentes del sitio: bibliografía.

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