Verhouding inoculum tot substraat (I/S) in de BMP-test: hoe de inweeg te bepalen

De I/S (ISR, inoculum-to-substrate ratio) is de verhouding van de massa VS (organische droge stof, oDS) van het inoculum tot de massa VS van het substraat in de fles. Richtlijnen adviseren een I/S van ten minste 2 (VS/VS), en voor zeer goed afbreekbare substraten hogere waarden, om verzuring en inhibitie te voorkomen, die het resultaat verlagen. Een te hoge I/S schaadt het proces niet, maar vergroot de bijdrage van de endogene achtergrond en daarmee de onzekerheid bij het aftrekken van de blanco proef.

Formule

I/S = (m_inok · VS_inok) / (m_substr · VS_substr), waarbij VS wordt uitgedrukt als fractie van de verse massa (kg VS/kg FM), m — verse massa in de fles.

Inweeg van het substraat met een gegeven I/S:

m_substr = (m_inok · VS_inok) / (I/S · VS_substr).

Voorbeeld

Aannames: in de fles 200 g inoculum met VS = 2,5% (0,025 kg VS/kg); substraat: kuilvoer met TS 33% en VS 31% van de verse massa (0,31 kg VS/kg); streef-I/S = 3.

• massa VS inoculum = 200 × 0,025 = 5,0 g,
• massa VS substraat = 5,0 / 3 = 1,67 g,
• inweeg verse massa = 1,67 / 0,31 ≈ 5,4 g.

Als iemand VS verwart met verse massa en 1,67 g kuilvoer afweegt, bedraagt de I/S ongeveer 10 — de test zal werken, maar het signaal van het substraat is klein ten opzichte van de achtergrond.

Waarom niet te laag

Bij een lage I/S produceert de snelle acidogenese zuren sneller dan de methanogenen deze kunnen verbruiken. De pH daalt, de methanogenese stopt, de methaanproductie wordt verlaagd of vertraagd (lange lag-fase). Dit uit zich in een grote spreiding tussen herhalingen en een onjuiste vorm van de curve. Dit geldt vooral voor substraten met een hoog gehalte aan suikers, zetmeel, vetten en voedselresten.

Waarom niet te hoog

Bij een zeer hoge I/S is het signaal van het substraat klein in vergelijking met de endogene productie van het inoculum. De relatieve fout bij het aftrekken van de achtergrond neemt toe. Bovendien is de massa van het substraat zo klein dat de inhomogeniteit van het monster het resultaat beïnvloedt. Een compromis is een I/S van ongeveer 2–4 voor de meeste materialen.

Praktische aanbevelingen naar type substraat

Beperking van volume en pH

De fles moet inoculum, substraat, water en vrije ruimte voor gas bevatten. Een te groot vloeistofvolume verkleint de gasruimte en bemoeilijkt de meting. Als het substraat een lage pH of hoge VZV heeft, wordt de pH vooraf gecorrigeerd en een buffer toegevoegd (bijv. bicarbonaat), waarbij dit in het rapport wordt vermeld.

Verificatie na de test

Controleer na afloop de pH in de flessen (moet binnen het neutrale bereik blijven), VZV (laag), en de afwezigheid van een ongebruikelijk lange lag-fase. Als de pH onder ongeveer 6,8 is gedaald, is het resultaat verdacht en wordt de test herhaald met een hogere I/S.

Checklist

• [ ] VS inoculum gemeten in dezelfde partij.
• [ ] VS substraat gemeten met inachtneming van vluchtige verliezen, indien relevant.
• [ ] I/S berekend en genoteerd.
• [ ] Inweeg binnen de grenzen van pipetteren/wegen.
• [ ] Begine-pH binnen het neutrale bereik.
• [ ] Herhaalde test gepland bij verzuring.

De aanbevolen I/S-waarden in richtlijnen zijn gebaseerd op interlaboratoriumervaringen, maar het is altijd zinvol deze te verifiëren voor specifieke substraten, vooral ongebruikelijke.

Serie verdunningen voor onzekere materialen

Voor een nieuw, ongebruikelijk of potentieel inhiberend substraat is het zinvol een test uit te voeren op verschillende I/S-niveaus (bijv. 1, 2, 4). Als de BMP stijgt met de I/S en vervolgens stabiliseert, veroorzaakte de laagste I/S inhibitie. Als het resultaat constant blijft, is het substraat veilig in het hele bereik. Deze aanpak kost meer flessen, maar levert een sterke onderbouwing voor de gekozen inweeg.

Omrekening van I/S naar massa TS

In sommige publicaties wordt I/S opgegeven op basis van TS of CZV. Bij het vergelijken van rapporten moet de basis worden gecontroleerd, omdat dezelfde inweeg verschillende waarden oplevert afhankelijk van de definitie. De omrekeningsfactor vereist kennis van de VS/TS-verhouding van beide componenten.

Meest voorkomende fouten bij het bepalen van I/S

1. Berekening van I/S op basis van verse massa in plaats van VS.
2. Gebruik van VS van het inoculum uit een andere partij dan die in de flessen.
3. Vaste inweeg voor alle substraten "omdat we dat altijd zo doen".
4. Geen controle van de pH na de test, ondanks een verdachte curvevorm.
5. Onnauwkeurig wegen van zeer kleine inweegmassa’s met grote inhomogeniteit (bijv. stro, afval) zonder voorafgaande verkleining.

Het vermijden van deze fouten is eenvoudiger dan het achteraf verklaren van lage of sterk uiteenlopende resultaten.