Impact of bacterial preparation on improvement of aerobic stability and biogas yield from meadow sward silage

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

Warianty tytułu

PL

Wpływ preparatu bakteryjnego na poprawę stabilności tlenowej i uzysk biogazu z kiszonej runi łąkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to evaluate the impact of bacterial preparation, containing strains of Lactobacillus genera that stimulate the synthesis of 1,2-propanediol and carboxylic acids of low molecular weight, on aerobic stability of meadow sward silages and biogas yield by means of heterofermentation. Lactobacillus buchneri, L. diolivorans and L. reuteri, which are synergistically active in the synthesis of acetic acid and products of its metabolism: 1,2-propanediol and propionic acid, have been selected in the earlier studies and their co-fermentation conditions have been determined. The composition of the Lactosil Biogas starter culture was designed to conserve renewable raw materials, including meadow grass, for the production of biogas. The preparation was used for ensiling on the production scale. Based on the results of the silage analysis it was found that the action of starter culture of the new bacterial preparation resulted in an increase in acetic acid, 1,2-propanediol and propionic acid content in experimental silages and prolongation of their aerobic stability against control silages during three months of ensiling. The application of the Lactosil Biogas to the meadow grass resulted in an increase in biogas yield of the silage, processed in methane fermentation of the plant material, by 39.9 NI kg dry organic matter-1, while increasing the content of methane by 3.7% and reducing the biogas contaminants.

PL

Celem badań było określenie wpływu preparatu bakteryjnego, zawierającego szczepy bakterii z rodzaju Lactobacillus, które stymulują syntezę 1,2-propanodiolu i niskocząsteczkowych kwasów karboksylowych, na poprawę stabilności tlenowej kiszonek z runi łąkowej i uzysku biogazu na drodze heterofermentacji. W wyniku wcześniejszych badań wyselekcjonowano szczepy bakterii z gatunków: Lactobacillus buchneri, L. diolivorans i L. reuteri, synergicznie działające w kierunku syntezy kwasu octowego i produktów jego metabolizmu: 1,2-propanodiolu oraz kwasu propionowego, i określono warunki ich kofermentacji. Opracowano skład kultury starterowej preparatu Lactosil Biogaz, przeznaczonego do konserwowania surowców odnawialnych, w tym runi łąkowej, w celu produkcji biogazu,. Preparat zastosowano do sporządzenia w skali produkcyjnej kiszonek z runi łąkowej. Na podstawie wyników analizy kiszonek stwierdzono, że działanie kultury starterowej nowego preparatu bakteryjnego w procesie trzymiesięcznego kiszenia spowodowało wzrost zawartości kwasu octowego, 1,2-propanodiolu i kwasu propionowego w kiszonkach doświadczalnych oraz przedłużyło czas ich stabilności tlenowej w stosunku do kiszonek kontrolnych. Zastosowanie preparatu Lactosil Biogas do kiszenia runi łąkowej, w efekcie poddania tego surowca fermentacji metanowej, spowodowało wzrost wydajności biogazu z kiszonki o 39,9 jednostek NI kg smo1 , przy jednoczesnym wzroście o 3,7 % zawartości metanu oraz obniżeniu zawartości zanieczyszczeń biogazu.

Słowa kluczowe

EN

bacterial preparation; silage; aerobic stability; biogas yield; biogas purity

PL

preparat bakteryjny; kiszonka; stabilność tlenowa; wydajność biogazu; czystość biogazu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 62, nr 4
• Strony: 219--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zielińska K. J.

• Prof. Wacław Dąbrowski Institute of Agricultural and Food Biotechnology ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warszawa, Poland

autor

Fabiszewska A. U.

• Warsaw University of Life Sciences, Department of Chemistry, Faculty of Food Sciences

autor

Wróbel B.

• Institute of Technology and Life Sciences, ul. Hrabska 3, 05-090 Falenty, Poland

Bibliografia

• [1] Abrahamsson T., Jacobssson T., Sinkiewicz G., Fredricsson M, Bjorksten B.: Intestinal microbiota in infants supplemented with the probiotic bacterium Lactobacillus reuteri. J. Pediatr. Gastroenteral. Nutr. 2005, 40 (5).
• [2] Biernat K., Gis W., Samson-Brek I.: Review of technology for cleaning biogas to natural gas quality. Combustion Engines, 2012, 1, 33-39.
• [3] Charley R., Kung J.R.: Treatment of silage with Lactobacillus diolivorans. Patent No US 2005/0281917 A1, 2005.
• [4] Fugol M., Prask H.: Porównanie uzysku metanu z kiszonki z kukurydzy, trawy i lucerny. Inżynieria Rolnicza, 2011, 9(134), 33-39.
• [5] Honig H.: Determination of aerobic deterioration System Volkenrode. Landbauforsch. Völkenrode, SH 2, 1990, 1-3.
• [6] 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-propanediol-degrading bacterium isolated from aerobically stable maize silage. International. J. Syst. Evol. Microbiol., 2002, 52, 639-646.
• [7] Myczko R., Kołodziejczyk T., Musiał R.: Ocena parametrów fermentacji biogazowej kiszonki z traw. Instytut TechnologicznoPrzyrodniczy. Sprawozdanie z badań nr LBTBR 01/17. Laboratorium Badawcze Akredytowane przez PCA, Poznań, 2017.
• [8] Quide Elferink S.J.H. W., Krooneman J., Gottschal J. C., Spolestra S.F., Faber F., Driehuis F.: Anaerobic conversion of lactic acid to acetic acid and 1,2-propanediol by Lactobacillus buchneri. Appl. Environ. Microbiol., 2001, 67, 125-132.
• [9] Santos F., Vera J. L., van der Heijden R., Valdez G. de Vos W.M., Sesma F., Hugenholtz J.: The complete coenzyme B12 biosynthesis gene cluster of Lactobacillus reuteri CRL1098. Microbiol., 2008, 154, 81-93.
• [10] Szlachta J., Fugol M.: Analiza możliwości produkcji biogazu na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy. Inżynieria Rolnicza, 2009, 5(114), 275-280.
• [11] Toraya T.: The structure and mechanism of action coenzyme B12 dependent diol dehydratase. J. Mol. Catal. B Enzym., 2011, 10, 87-106.
• [12] 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 2 785826, 2014.
• [13] 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, IBPRS w Warszawie, 2015.
• [14] Zielińska K., Fabiszewska A., Świątek M., SzymanowskaPowałowska D.: Evaluation of the ability to metabolize 1,2- propanediol by heterofermentative bacteria of the genus Lactobacillus. Electron. J. Biotechnol., 2017, 26, 60-63.
• [15] Zielińska K., Fabiszewska A., Kupryś-Caruk M., Miecznikowski A., Stecka K.: Biopreparat do konserwowania surowców odnawialnych przeznaczonych do produkcji biogazu. Patent PL nr 225911, 2016.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).