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Test BMPPaglie e residui colturali

Maize stover — BMP: 10 studi, media ponderata 298 m³ CH₄/t SV

Maize stover: 10 record di dati BMP tratti da 7 pubblicazioni, media ponderata 298 m³ CH₄/t SV, intervallo 241–417.

valutazione: buonaCH₄ ≈ 52 % (stima)

Pubblicato Aggiornato 2 min di letturaRedazione FeedstockData

Foto Royalbroil / Wikimedia Commons, licenza CC BY-SA 3.0, file di origine; modifiche: ritaglio

Media ponderata
298m³ CH₄/t SV
Intervallo
241–417m³ CH₄/t SV
Record
10studi
Pubblicazioni
7fonti
Temperature
35 °C, 37 °C, 38 °C, 40 °Cdel test

Metano nel biogas

Contenuto medio di metano · ≈ 5,2 kWh/m³ di biogas

stima in base al tipo di substrato Gli studi raccolti non contengono misurazioni. L’intervallo deriva dalla composizione approssimativa (proteine dall’azoto totale (N 1,2 % SS × 6,25)) e dalle rese dei gruppi di composti secondo la FNR.

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: molto alto (235 m³ CH₄/t); nessuna minaccia particolare per la stabilità. Costi di gestione: fibre, strato galleggiante, degradazione lenta.

Perché? Fattori della valutazione

Potenziale per tonnellata +3

  • +3potenziale 235 m³ CH₄/t di sostanza fresca (BMP 298 × SS 84,9 % × SV 93 %)

Stabilità del processo 0

  • 0nessun fattore

Gestione e costi −1

  • −0,5fibre, strato galleggiante — triturazione e miscelazione intensa
  • −0,5degradazione lenta — lungo tempo di ritenzione

Punteggio totale: 2 · 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 10 studi

Media ponderata Singoli record

Curve BMP: Maize stoverProduzione cumulata di metano nel tempo per 10 record e la media ponderata di 298 m³ CH₄/t SV. 10 delle curve sono curve del modello (cinetica del primo ordine).0100200300400500051015202530tempo [d]m³ CH₄/t SVFernández-Rodríguez et al. (2022): 256 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Tong et al. (1990): 360 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Lallement et al. (2023) · 1: 279 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Lallement et al. (2023) · 2: 286 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Li et al. (2013): 241 m³ CH₄/t SV (curva del modello)López-Dávila et al. (2022): 417 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Menardo et al. (2012) · 1: 246 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Menardo et al. (2012) · 2: 254 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Menardo et al. (2012) · 3: 272 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Chevalier et al. (2023): 272 m³ CH₄/t SV (curva del modello)media298

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 (298); 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		TemperaturaCampioneCurva
Fernández-Rodríguez et al. (2022) DOI25638 °C · mesofilountreated corn stoverpunto finale (curva del modello)
Tong et al. (1990) DOI36035 °C · mesofiloCorn (stover) · pretrattamento: air driedpunto finale (curva del modello)
Lallement et al. (2023) · 1 DOI27938 °C · mesofilomaize residuespunto finale (curva del modello)
Lallement et al. (2023) · 2 DOI28638 °C · mesofilomaize leafpunto finale (curva del modello)
Li et al. (2013) DOI24137 °C · mesofiloCorn stoverpunto finale (curva del modello)
López-Dávila et al. (2022) DOI417—Corn strawpunto finale (curva del modello)
Menardo et al. (2012) · 1 DOI24640 °C · mesofiloMaize stalkspunto finale (curva del modello)
Menardo et al. (2012) · 2 DOI25440 °C · mesofiloMaize stalkspunto finale (curva del modello)
Menardo et al. (2012) · 3 DOI27240 °C · mesofiloMaize stalkspunto finale (curva del modello)
Chevalier et al. (2023) DOI272—Corn stover (CS), milled control (CM)punto finale (curva del modello)
Media ponderata298media aritmetica 288, SD 56

Composizione tipica

Sostanza secca (SS)
84,9% (intervallo 37,8–89,6)
Solidi volatili (SV)
93 % SS (intervallo 89–97)
Azoto
1,2 % SS
Rapporto C/N
43,6

Mediana e intervallo delle determinazioni riportate nelle pubblicazioni alla base dei record BMP di questo substrato (lette da: CROPGEN D4, MY-D); sostanza secca: 5 determinazioni, solidi volatili: 5 determinazioni. Il rapporto C/N è stato calcolato come rapporto tra il contenuto di C e di N (% SS) dalla stessa fonte. 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: Tong et al. (1990); Lallement et al. (2023); Li et al. (2013); Menardo et al. (2012).

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

  • fibroso
  • a lenta degradazione
  • ricco di carbonio
  • povero di azoto
  • stagionale
  • forma uno strato galleggiante
  • classificazione redazionale

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

Dosaggio

Fonti dei dati di processo

  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)

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

Che cosa mostra la raccolta

La raccolta comprende 10 record del potenziale metanigeno (BMP) per il substrato “Maize stover” tratti da 7 pubblicazioni relativi al periodo 1990–2023. I risultati vanno da 241 a 417 m³ CH₄/t SV e la media ponderata è 298 m³ CH₄/t SV (media aritmetica 288, deviazione standard 56).

I test sono stati condotti a 35, 37, 38, 40 °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 10 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 = 0,136 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

Risultati dopo pretrattamento (1) — esclusi dalla media
FonteBMP
m³ CH₄/t SV		PretrattamentoCampione
Menardo et al. (2012)267unspecifiedMaize stalks

Bibliografia

  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

Tutte le fonti del sito: bibliografia.

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