Increase in biogas yield from whole crop maize silage prepared with the addition of inoculant Lactosil Biogaz Plus

• Autorzy: Zielińska K. J. , Fabiszewska A. U. , Wróbel B.

Warianty tytułu

PL

Wzrost wydajności biogazu z całych roślin kukurydzy kiszonych z dodatkiem inokulanta Lactosil Biogaz Plus

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to evaluate the biogas profitability of silages made of whole crop maize ensiled with the addition of inoculant, containing strains of Lactobacillus genus from species that stimulate the synthesis and/or metabolism of 1,2- propanediol to propionic acid. As a result of the experiments on the synergistic action of bacterial strains an inoculant composition Lactosil Biogas Plus has been developed, which contains the following bacterial strains: L. buchneri A KKP 2047 p, L. diolivorans K KKP 2057 p and L. reuteri M KKP 2048 p. Silages made of whole crop maize with the addition of the inoculant Lactosil Biogas Plus were prepared under production conditions at the experimental station. Based on the results of the silage analyses, it was found that the effect of inoculant in the ensiling process resulted in the improvement of their microbiological purity expressed by pathogenic bacteria elimination such as bacteria of the genus Salmonella and Escherichia coli species and by fivefold reduction of molds. In the experimental silages increased content of acetic acid, 1,2- propanediol and propionic acid was observed and their aerobic stability was 192 hours, while the aerobic stability of silages prepared without the addition of inoculant was only 96 hours. Thus the experimental silages subject to methane fermentation by laboratory method allowed to achieve the biogas yield higher by 60.2 NI kg dry organic matter-1, the methane content of the biogas higher by 6.4 percent relative to the standard silage without the addition of the inoculant.

PL

Celem badań była ocena biogazodochodowości kiszonek z całych roślin kukurydzy konserwowanych z dodatkiem inokulanta, zawierającego szczepy bakterii z rodzaju Lactobacillus z gatunków, które stymulują syntezę i/lub metabolizm 1,2-propanodiolu do kwasu propionowego. W wyniku badań dotyczących synergizmu działania szczepów bakterii opracowano skład inokulanta Lactosil Biogaz Plus, który zawiera następujące szczepy bakterii: L. buchneri A KKP 2047 p, L. diolivorans K KKP 2057 p i L. reuteri M KKP 2048 p. Kiszonki z całych roślin kukurydzy z dodatkiem inokulanta Lactosil Biogaz Plus sporządzono w warunkach produkcyjnych w gospodarstwie doświadczalnym. Na podstawie wyników analizy kiszonek, stwierdzono, że działanie inokulanta w procesie kiszenia roślin spowodowało poprawę ich czystości mikrobiologicznej wyrażającej się wyeliminowaniem bakterii patogennych z rodzaju Salmonella i gatunku Escherichia coli i obniżoną pięciokrotnie liczbą pleśni. W kiszonkach doświadczalnych nastąpił wzrost zawartości kwasu octowego, 1,2-propanodiolu i kwasu propionowego, a ich stabilność tlenowa wynosiła 192 godziny, podczas gdy stabilność tlenowa kiszonek bez dodatku inokulanta tylko 96 godzin. W efekcie poddania kiszonek doświadczalnych laboratoryjnej fermentacji metanowej metodą spfm, uzyskano wzrost wydajności biogazu o 60,2 jednostek NI kg smo., wzrost zawartości metanu w biogazie o 6,4 procent w stosunku do kiszonki standardowej, bez dodatku inokulanta.

Słowa kluczowe

EN

biogas yield; inoculant; silages; whole crop; maize

PL

inokulant; kiszonka; cała roślina; kukurydza; wydajność biogazu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, nr 3
• Strony: 157--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zielińska K. J.

• Prof. Wacław Dąbrowski Institute of Agricultural and Food Biotechnology, Poland

autor

Fabiszewska A. U.

• Warsaw University of Life Sciences, Poland

autor

Wróbel B.

• Institute of Technology and Life Sciences Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Banemann D., Demmig C., Nelles M., Bock P., Mayrhuber E.: Silages as feedstock for biogaz: novel perspective for silage additives, In: Jambor V., Jamborova S., Vosynkova P., Prochazka P., Vosynkova D., Kumprechtova D. (eds) Conference Proceedings, 14 th International Symposium Forage Conservation. Brno Czech Republic. 2010, 114-116.
• [2] Charley R., Kung J. R.: Treatment of silage with Lactobacillus diolivorans. Patent No US 2005/0281917 A1, 2005.
• [3] Fugol M., Prask H., Porównanie uzysku metanu z kiszonki z kukurydzy, trawy i lucerny. Inżynieria Rolnicza, 2011, 9.
• [4] Jatkauskas J., Vrotniakiene V., Ohlsson C., Lund B.: The effects of three silage inoculants on aerobic stability in grass, clover grass, lucerne and maize silages. Agric. Food Sci., 2013, 22, 137-144.
• [5] Herrmann C., Heirmann M., Idler C.: Effects of ensiling, silage additives and storage period of methane formation of biogas crops. Biores. Technol., 2011, 102(8), 5153-5161.
• [6] Herrmann C., Idler C., Heirmann M.: Improving aerobic stability and biogas production of maize silage using silage additives. Bioresource Technology, 2015, 197, 393-403.
• [7] Honig H.: Determination of aerobic deterioration System Volkenrode- Institut fur Grunland- und Futterpflanzenforschung der Bundesforsungsanstalt fur Landwirtschaft Braunschweig-Volkenrode, 1985.
• [8] Krooneman J., Faber F., Alderkamp A. C., Qude Elferink S. J. H. W., Driehuis F., Cleenwerck I., Swings J., Gottschal J. C., Vancanneyt M.: Lactobacillus diolivorans sp. nov. a 1,2-propanedioldegrading bacterium isolated from aerobically stable maize silage. Int. J. Sys. Evol. Microbiol., 2002, 52, 639-646.
• [9] Lara E.C., Basso F.C., Rabelo C.H.S., Souza F.A., Godoy H.P., Goncaves G.S., Reis R.A.: Fermentation losses and dry matter recovery of corn silage inoculated Lactobacillus buchneri and exogenous enzymes. In: Proceedings of the XVI International Silage Conference, 2-4 July 2012, Hameenlinna, Finland. MTT Agrifood Research Finland, University of Helsinki, 2012, 366-367.
• [10] Myczko R., Musiał R, Krych M.: Sprawozdanie z badań uzysku biogazu z substratu rolniczego- kiszonki z kukurydzy. Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Poznań, 2014.
• [11] Nussbaum H.: Effects of silage additives based of homo- or heterofermentative lactic acid bacteria on methane yields in the biogas processing. In: Proceedings of the XVI International Silage Conference, 2-4 July 2012, Hameenlinna, Finland. MTT Agrifood Research Finland, University of Helsinki. 2012, 452-453.
• [12] Quide Elferink S.J.H.W., Krooneman J., Gottschal J.C., Spolestra S.F., Faber F., Driehuis F.: Anaerobic conversionof lactic acid to acetic acid and 1,2-propanediol by Lactobacillus buchneri. Appl. Environ. Microbiol., 2011, 67, 125-132.
• [13] Santos F., Vera J.L., van der Heijden R., Valdez G. de Vos W.M., Sesma F., Hugenholtz J.: The comlete coenzyme B12 biosynthesis gene cluster of Lactobacillus reuteri CRL1098, Microbiol., 2008, 154, 81-93.
• [14] Soucaille P., Meynial-Salles I., Voelker F., Figge R.: Microorganisms and methods for production of 1,2-propanediol and acetol. USA Patent Application No.US9051588 B2. 2015.
• [15] Sriramulu D.D., Liang M., Hernandez-Romero D., RauxDeery E., Lunsdorf H., Parsons J.B., Warren M.J., Prentice M.B.: Lactobacillus reuteri DSM 20016 Produces Cobalamin-Dependent Diol Dehydratase in Metabolosomes and Metabolizes 1,2-propanediol by Disproportionation. J. Bacteriol., 2008, 190(13), 4559-4567.
• [16] Szlachta J., Fugol M.: Analiza możliwości produkcji biogazu na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy. Inżynieria Rolnicza, 2009, 114(5), 275-280.
• [17] Toraya T.: The structure and mechanism of action coenzyme B12 dependent diol dehydratase. J. Mol. Catal. B Enzym., 2000, 10, 87-106.
• [18] Zielińska K., Fabiszewska A., Stecka K., Świątek M.: A new strain of Lactobacillus buchneri A, composition, a multi-component preparation for starch-rich plant preservation, their use and a method for plant preservation. Patent No. EP 2785826, 2014.
• [19] Zielińska K., Miecznikowski A., Stecka K., Stefańska I., Fabiszewska A., Kupryś-Caruk M., Bartosiak E.: Badania nad poprawą aktywności biologicznej preparatów bakteryjnych do kiszenia roślin wysokoskrobiowych. Sprawozdanie z realizacji tematu BST o symbolu: 500-01-ZF-05. 2015.
• [20] Zielińska K., Fabiszewska A., Świątek M., SzymanowskaPowałowska D.: Evaluation of the ability to metabolize 1,2- propanediol by heterofermentative bacteria of the genus Lactobacillus. Electronic J. Biotechnol., 2017, 26, 60-63.
• [21] Zielińska K., Fabiszewska A., Wróbel B.: Impact of bacterial preparation on improvement of aerobic stability and biogaz yield from meadow sward silage. J. Res. Appl. Agric. Engng, 2017, 62(4), 219-222.