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Test BMPSottoprodotti dell’industria agroalimentare

Spent coffee grounds — BMP: 18 studi, media ponderata 262 m³ CH₄/t SV

Spent coffee grounds: 18 record di dati BMP tratti da 3 pubblicazioni, media ponderata 262 m³ CH₄/t SV, intervallo 110–413.

valutazione: neutraCH₄ ≈ 65 % (stima)

Pubblicato Aggiornato 2 min di letturaRedazione FeedstockData

Foto ПростоУчастник / Wikimedia Commons, licenza CC0 1.0, file di origine; modifiche: ritaglio

Media ponderata
262m³ CH₄/t SV
Intervallo
110–413m³ CH₄/t SV
Record
18studi
Pubblicazioni
3fonti
Temperature
37 °C, 38 °C, 58 °Cdel test

Metano nel biogas

Alto contenuto di metano · ≈ 6,5 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 2,8 % SS × 6,25); ricco di grassi (classificazione di processo)) 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

neutra — valutazione redazionale per gli impianti di biogasNessun vantaggio evidente: conviene applicare una tariffa per il conferimento

Potenziale per tonnellata di sostanza fresca: moderato (40 m³ CH₄/t); rischio di processo: grassi, inibitori, formazione di schiuma. Costi di gestione: fibre, strato galleggiante.

Perché? Fattori della valutazione

Potenziale per tonnellata +1

  • +1potenziale 40 m³ CH₄/t di sostanza fresca (BMP 262 × SS 16 % × SV 95,7 %)

Stabilità del processo −1,75

  • −1grassi: rischio di accumulo di acidi grassi a catena lunga (LCFA), flottazione e sovraccarico
  • −0,5inibitori: naturali o residui (ad es. limonene, polifenoli, antibiotici, metalli)
  • −0,25formazione di schiuma: tendenza a produrre schiuma nel digestore

Gestione e costi −0,5

  • −0,5fibre, strato galleggiante — triturazione e miscelazione intensa

Punteggio totale: −1,25 · 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: media · esclusi i prezzi di mercato

Aggiungi al calcolatore di codigestione Dati CSV

Curve BMP da 18 studi

Media ponderata Singoli record

Curve BMP: Spent coffee groundsProduzione cumulata di metano nel tempo per 18 record e la media ponderata di 262 m³ CH₄/t SV. 18 delle curve sono curve del modello (cinetica del primo ordine).01002003004005000510152025303540tempo [d]m³ CH₄/t SVCazaudehore et al. (2021) · 1: 294 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Cazaudehore et al. (2021) · 2: 301 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 1: 127 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 2: 217 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 3: 252 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 4: 266 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 5: 311 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 6: 320 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 7: 322 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 8: 329 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 9: 336 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 10: 338 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 11: 350 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 12: 362 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 13: 370 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Dias et al. (2023) · 14: 413 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Velasquez-Pinas et al. (2023) · 1: 110 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Velasquez-Pinas et al. (2023) · 2: 251 m³ CH₄/t SV (curva del modello)media262

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 (262); 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.

  • Mostra i restanti record nella legenda (6)

Record e fonti

Scarica il CSV
FonteBMP
m³ CH₄/t SV		TemperaturaCampioneCurva
Cazaudehore et al. (2021) · 1 DOI29438 °C · mesofilospent coffeepunto finale (curva del modello)
Cazaudehore et al. (2021) · 2 DOI30158 °C · termofilospent coffeepunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 1 DOI12737 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 2 DOI21737 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 3 DOI25237 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 4 DOI26637 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 5 DOI31137 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 6 DOI32037 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 7 DOI32237 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 8 DOI32937 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 9 DOI33637 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 10 DOI33837 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 11 DOI35037 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 12 DOI36237 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 13 DOI37037 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Dias et al. (2023) · 14 DOI41337 °C · mesofiloindustrial spent coffee groundpunto finale (curva del modello)
Velasquez-Pinas et al. (2023) · 1 DOI11037 °C · mesofiloground coffee wastepunto finale (curva del modello)
Velasquez-Pinas et al. (2023) · 2 DOI25137 °C · mesofilodischard coffeepunto finale (curva del modello)
Media ponderata262media aritmetica 293, SD 79

Composizione tipica

Sostanza secca (SS)
16% (intervallo 6,3–97,2)
Solidi volatili (SV)
95,7 % SS (intervallo 95,1–96,3)
Azoto
2,8 % SS
Rapporto C/N
17,5

Mediana e intervallo delle determinazioni riportate nelle pubblicazioni alla base dei record BMP di questo substrato (lette da: MY-D); sostanza secca: 9 determinazioni, solidi volatili: 2 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: Cazaudehore et al. (2021); Dias et al. (2023); Velasquez-Pinas et al. (2023).

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

  • ricco di grassi
  • fibroso
  • contiene inibitori
  • tendenza a formare schiuma
  • 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. Hagos et al. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Long et al. (2012). Anaerobic co-digestion of fat, oil, and grease (FOG): A review of gas production and process limitations. Process Saf. Environ. Prot.
  4. Lane (1983). Anaerobic digestion of spent coffee grounds. Biomass
  5. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.

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

Che cosa mostra la raccolta

La raccolta comprende 18 record del potenziale metanigeno (BMP) per il substrato “Spent coffee grounds” tratti da 3 pubblicazioni relativi al periodo 2021–2023. I risultati vanno da 110 a 413 m³ CH₄/t SV e la media ponderata è 262 m³ CH₄/t SV (media aritmetica 293, deviazione standard 79).

I test sono stati condotti a 37, 38, 58 °C (regime: mesofilo, termofilo). Le differenze di temperatura, inoculo, durata del test e preparazione del campione sono cause tipiche della dispersione dei risultati tra i laboratori.

Per 18 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 = 0,091 d−1 (nessun dato cinetico per il gruppo – è stata utilizzata la mediana di tutte le costanti di velocità k disponibili (93 valori)).

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. Cazaudehore, G.; Monlau, F.; Gassie, C.; Lallement, A.; Guyoneaud, R. (2021). Methane production and active microbial communities during anaerobic digestion of three commercial biodegradable coffee capsules under mesophilic and thermophilic conditions. Science of The Total Environment 784, 146972. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.146972 DOI
  2. Dias, M.; Takeda, P.; Fuess, L.; Tommaso, G. (2023). Inoculum-to-substrate ratio and solid content effects over in natura spent coffee grounds anaerobic digestion. Journal of Environmental Management 325, 116486. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.116486 DOI
  3. Velasquez-Pinas, J.A.; Ampese, L.C.; Di Domenico Ziero, H.; Radis Steinmetz, R.L.; Belt, C.; Forster-Carneiro, T. (2023). Circular bioeconomy of coffee industries: Energy and techno-economic approach based on biogas and biomethane production. Journal of Cleaner Production 418, 138045. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138045 DOI

Tutte le fonti del sito: bibliografia.

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