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Test BMPColture energetiche e piante intere (WCS)

Jerusalem artichoke biomass — BMP: 11 studi, media ponderata 384 m³ CH₄/t SV

Jerusalem artichoke biomass: 11 record di dati BMP tratti da 5 pubblicazioni, media ponderata 384 m³ CH₄/t SV, intervallo 252–680.

valutazione: buonaCH₄ 65 %

Pubblicato Aggiornato 2 min di letturaRedazione FeedstockData

Foto JackyM59 / Wikimedia Commons, licenza CC BY-SA 4.0, file di origine; modifiche: ritaglio

Media ponderata
384m³ CH₄/t SV
Intervallo
252–680m³ CH₄/t SV
Record
11studi
Pubblicazioni
5fonti
Temperature
35 °C, 36 °C, 37 °C, 38 °Cdel test

Metano nel biogas

Alto contenuto di metano · ≈ 6,5 kWh/m³ di biogas

misurata media di 2 studi BMP, intervallo 61,1–68,4 %; in un test in batch la quota di CH₄ tende a essere più alta che in un impianto.

Come lo calcoliamo e che cosa significano le zone

Valutazione per gli impianti di biogas

buona — valutazione redazionale per gli impianti di biogasStabile, di solito accettato senza tariffa

Potenziale per tonnellata di sostanza fresca: alto (94 m³ CH₄/t); rischio di processo: acidificazione. Nessun requisito aggiuntivo di gestione.

Perché? Fattori della valutazione

Potenziale per tonnellata +2

  • +2potenziale 94 m³ CH₄/t di sostanza fresca (BMP 384 × SS 27,1 % × SV 90 %)

Stabilità del processo −0,5

  • −0,5acidificazione: rapida degradazione / pH acido, rischio di accumulo di AGV, richiede tamponamento

Gestione e costi 0

  • 0nessun fattore

Punteggio totale: 1,5 · soglie: ≥ 2,5 molto buona, ≥ 1 buona, sotto — neutra; negativa in caso di rischio di processo cumulativo.

Valutazione redazionale secondo la metodologia · affidabilità della valutazione: alta · esclusi i prezzi di mercato

Aggiungi al calcolatore di codigestione Dati CSV

Curve BMP da 11 studi

Media ponderata Singoli record

Curve BMP: Jerusalem artichoke biomassProduzione cumulata di metano nel tempo per 11 record e la media ponderata di 384 m³ CH₄/t SV. 11 delle curve sono curve del modello (cinetica del primo ordine).02004006008000510152025303540tempo [d]m³ CH₄/t SVLehtomaki (2006) · 1: 360 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Lehtomaki (2006) · 2: 370 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Zubr (1986) · 1: 301 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Zubr (1986) · 2: 309 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Gunnarson et al. (1985) · 1: 650 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Gunnarson et al. (1985) · 2: 680 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Luna-delRisco et al. (2011): 310 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Ruf i Emmerling (2018) · 1: 252 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Ruf i Emmerling (2018) · 2: 269 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Ruf i Emmerling (2018) · 3: 278 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Ruf i Emmerling (2018) · 4: 301 m³ CH₄/t SV (curva del modello)media384

Le linee tratteggiate sono una curva del modello (cinetica del primo ordine, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); il punto finale proviene dalla pubblicazione. Tutte le curve sono curve del modello.

Produzione cumulata di metano nel corso del test [m³ CH₄/t SV]. La linea spessa è la media ponderata di tutti i record (384); i punti indicano i valori finali riportati nelle pubblicazioni. Posizionare il puntatore sul grafico per leggere i valori; fare clic su una voce della legenda per nascondere o mostrare un record.

Record e fonti

Scarica il CSV
FonteBMP
m³ CH₄/t SV		CH₄ nel biogas
% vol., misurato		TemperaturaCampioneCurva
Lehtomaki (2006) · 1360—35 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Lehtomaki (2006) · 2370—35 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Zubr (1986) · 1 DOI30168,4 %35 °C · mesofiloJerusalem artichoke · pretrattamento: Silage: Air tight glass jars , fermented 30-40 days at 20 oC.punto finale (curva del modello)
Zubr (1986) · 2 DOI30961,1 %35 °C · mesofiloJerusalem artichokepunto finale (curva del modello)
Gunnarson et al. (1985) · 1 DOI650—37 °C · mesofiloJerusalem artichoke · pretrattamento: Ensiledpunto finale (curva del modello)
Gunnarson et al. (1985) · 2 DOI680—37 °C · mesofiloJerusalem artichoke · pretrattamento: Ensiledpunto finale (curva del modello)
Luna-delRisco et al. (2011)310—36 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Ruf i Emmerling (2018) · 1 DOI252—38 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Ruf i Emmerling (2018) · 2 DOI269—38 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Ruf i Emmerling (2018) · 3 DOI278—38 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Ruf i Emmerling (2018) · 4 DOI301—38 °C · mesofiloJerusalem Artichokepunto finale (curva del modello)
Media ponderata38464,8 %media aritmetica 371, SD 150

Composizione tipica

Sostanza secca (SS)
27,1% (intervallo 13,6–91,1)
Solidi volatili (SV)
90 % SS (intervallo 83–95,2)
Azoto
0,7 % SS
Rapporto C/N
49

Mediana e intervallo delle determinazioni riportate nelle pubblicazioni alla base dei record BMP di questo substrato (lette da: CROPGEN D4, MY-D); sostanza secca: 10 determinazioni, solidi volatili: 6 determinazioni. L’intervallo di SS comprende sia campioni freschi sia campioni parzialmente essiccati o essiccati prima del test: per il materiale fresco vale la parte inferiore dell’intervallo, meglio ancora una misurazione propria.

Fonti: Lehtomaki (2006); Zubr (1986); Gunnarson et al. (1985); Luna-delRisco et al. (2011); Ruf et al. (2018).

La composizione della materia prima varia da un lotto all’altro: per i calcoli dell’impianto utilizzare l’analisi di un campione proprio. Il calcolatore inserisce automaticamente valori tipici.

Proprietà di processo

  • stagionale
  • facilmente degradabile
  • classificazione redazionale

Codigestione — con che cosa abbinarlo, a che cosa prestare attenzione

Dosaggio

Introdurlo gradualmente, iniziando con una dose ridotta e monitorando il processo (ad es. FOS/TAC, pH, composizione del gas).

Fonti dei dati di processo

  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. 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
  4. Zubr, J. (1986) Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. Biomass 11(3), 159–171
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)
  9. Herrmann et al. (2011). Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresour. Technol.

Il calcolatore di codigestione valuterà una specifica miscela contenente questo substrato.

Che cosa mostra la raccolta

La raccolta comprende 11 record del potenziale metanigeno (BMP) per il substrato “Jerusalem artichoke biomass” tratti da 5 pubblicazioni relativi al periodo 1985–2018. I risultati vanno da 252 a 680 m³ CH₄/t SV e la media ponderata è 384 m³ CH₄/t SV (media aritmetica 371, deviazione standard 150).

I test sono stati condotti a 35, 36, 37, 38 °C (regime: mesofilo). Le differenze di temperatura, inoculo, durata del test e preparazione del campione sono cause tipiche della dispersione dei risultati tra i laboratori.

Per 11 record la pubblicazione riporta solo il valore finale. La linea nel grafico è allora una curva del modello (cinetica del primo ordine) e serve solo a confrontare le forme: dalla pubblicazione proviene soltanto il punto finale.

Come utilizzare questi dati

Il BMP descrive il potenziale ottenuto in un test in batch in condizioni di laboratorio. In un impianto a scala reale la resa dipende inoltre dal tempo di ritenzione, dal carico del digestore, dalla miscelazione e dalla composizione dell’alimentazione. Per i calcoli preliminari conviene utilizzare la media ponderata, mentre per la valutazione del rischio l’intero intervallo dei risultati. Nella pianificazione di una specifica alimentazione conviene commissionare un proprio test BMP su un campione rappresentativo.

La metodologia in breve

Il BMP è la quantità di metano ottenuta dai solidi volatili (SV) in un test in batch, espressa in m³ CH₄ per tonnellata di SV (numericamente uguale a NmL CH₄/g SV nelle pubblicazioni) e convertita in condizioni normali (0 °C, 101,325 kPa). La media ponderata attribuisce a ogni pubblicazione un peso complessivo pari a 1, ripartito in parti uguali tra i suoi risultati per il substrato: un articolo che testa venti varietà non pesa più di un articolo con un solo campione. Nei programmi interlaboratorio l’unità è il laboratorio (peso complessivo 1) e, al suo interno, il peso di una prova cresce con il numero di bottiglie (repliche). I risultati dopo pretrattamento (ad es. termico, chimico, enzimatico) sono presentati separatamente e non rientrano nella media.

Le linee continue sono curve misurate nei test. Quando una pubblicazione riporta solo il risultato finale, tracciamo un modello cinetico del primo ordine, B(t) = B₀·(1 − e−kt): dalla pubblicazione proviene soltanto il punto finale e la forma della curva serve unicamente come visualizzazione: da essa non si deve ricavare la produzione di un determinato giorno. Per questo substrato si è assunto k = 0,085 d−1 (mediana delle costanti di velocità k riportate nelle fonti e/o adattate alle curve medie misurate).

Le statistiche descrivono la dispersione dei risultati pubblicati: una raccolta descrittiva, non una meta-analisi né una garanzia della resa dell’impianto.

Metodologia completa e politica di correzione

Bibliografia

  1. 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.
  2. 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
  3. 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
  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. https://www.semanticscholar.org/paper/25cf2d7bba4758136830a9a02caf3ecd997173bb fonte
  5. 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

Tutte le fonti del sito: bibliografia.

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