Przegląd stanu wiedzy z zakresu rozwiązywania problemów wtórnej fermentacji kiszonek przeznaczonych do produkcji biogazu

• Autorzy: Król A. , Oleszek M. , Tys J. , Kulik M.

Warianty tytułu

EN

Review of the state of knowledge on solving problems with secondary fermentation of silages dedicated for biogas production

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest przegląd najnowszej literatury dotyczącej problemu fermentacji wtórnej zachodzącej w materiale kiszonkarskim, będącym substratem do produkcji biogazu. Zakres pracy obejmuje podstawy konserwacji przez zakiszanie, charakterystykę procesu fermentacji wtórnej i niestabilności tlenowej, przyczyny i sposoby zapobiegania temu procesowi, jak również opis jego wpływu na wydajność produkcji biogazu. Zagadnienie jest istotne z punktu widzenia odbiorców kiszonek, którymi od dawna są hodowcy bydła, a w ostatnich latach także producenci biogazu rolniczego. Pogorszenie jakości surowca, wywołane fermentacją wtórną, powoduje straty jego wartości odżywczej i energetycznej, a w konsekwencji zmniejszenie wydajności produkcji biogazu w procesie fermentacji metanowej. Stosowanie odpowiednio dobranych dodatków kiszonkarskich przyczynia się do poprawy procesu kiszenia, zapobiegając niekorzystnym procesom związanym z psuciem się materiału roślinnego. Biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na wysokiej jakości substraty do produkcji biogazu, jak również konieczność ich odpowiedniej konserwacji i przechowywania, należy przypuszczać, że poruszane w artykule zagadnienie będzie nabierało coraz większego znaczenia.

EN

The aim of article is review of the newest literature considered problems with secondary fermentation occurring in silages, which are substrates for biogas production. The scope of work includes the basics of conservation by ensiling, characterization of secondary fermentation and lack of aerobic stability, causes and ways of preventing this process and description of its influence on efficiency of biogas production. This issue is very important from the point of view of customer of silages like cattle breeders and lately also producers of agricultural biogas. Deterioration of raw material caused by secondary fermentation induces the losses in nutrients and decrease in energy value and, in consequence, decrease in efficiency of biogas production in the methane fermentation process. The use of appropriately selected silage additives contributes to improvement of ensiling process prevents spoiling of plant material. Taking to account the rising demand for high quality substrates for biogas production, it should be assumed that the issue raised in the article will become increasingly important.

Słowa kluczowe

PL

kiszonka; fermentacja wtórna; stabilność tlenowa; biogaz; dodatek kiszonkarski

EN

silage; secondary fermentation; aerobic stability; biogas; silage additive

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Problemy Inżynierii Rolniczej
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 24, nr 1
• Strony: 53--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz.

Twórcy

autor

Król A.

• Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk w Lublinie, Zakład Fizycznych Właściwości Materiałów Roślinnych

autor

Oleszek M.

• Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie Zakład Fizycznych Właściwości Materiałów Roślinnych ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin, tel.: [phone] wew. 167

autor

Tys J.

• Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk w Lublinie, Zakład Fizycznych Właściwości Materiałów Roślinnych

autor

Kulik M.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Wydział Agrobioinżynierii, Katedra Łąkarstwa i Kształtowania Krajobrazu

Bibliografia

• BRZÓSKA F. 2003. Technologie produkcji kiszonek, ich wartość pokarmowa i przydatność w żywieniu krów mlecznych [Silage making techniques, silage nutritive value and suitability for feeding cows]. Zeszyty Naukowe. Przegląd Hodowlany. Nr 67 s. 187–203.
• BRZÓSKA F., ŚLIWIŃSKI B. 2011. Jakość pasz objętościowych w żywieniu przeżuwaczy i metody jej oceny. Cz. II. Metody analizy i oceny wartości pokarmowej pasz objętościowych [Quality of roughages in ruminant nutrition and methods for its evaluation part II. Methods for analysis and evaluation of nutritive value of roughages]. Wiadomości Zootechniczne. R. 49. Nr 4 s. 57–68.
• CAY Y., BENNO Y., OGAWA M., KUMAI S. 1999. Effects of applying lactic acid bacteria isolated from forage crops on fermentation characteristics and aerobic deterioration of silage. Journal of Dairy Science. Vol. 82. Iss. 3 s. 520–526.
• DANNER H., HOLZER M., MAYRHUBER E., BRAUN R. 2003. Acetic acid increases stability of silage under aerobic conditions. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 69. Iss. 1 s. 562–567.
• DAVIES D.R. 2010. Silage inoculants – where next? W: Conference Proceedings 14th Symposium Forage Conservation. Brno, Czech Republic, March 17–19, 2010. Mender University s. 32–39.
• DORSZEWSKI P. 2005. Wpływ różnych dodatków do zakiszania na rozwój drożdży i pleśni oraz niestabilność tlenową kiszonki [Effect of different additives to pickling the number of yasts, moulds and aerobic instability of maize silages]. Medycyna Weterynaryjna. Nr 61(8) s. 919–922.
• DORSZEWSKI P.A. 2009. Efektywność stosowania dodatków kiszonkarskich w konserwacji zielonek z mieszankami motylkowato-trawiastymi oraz z całych roślin kukurydzy [Effectiveness of silage additives in the preservation of green forage from legumineous-grass mixture and whole maize plants]. Rozprawy. Nr 136. Bydgoszcz. UTP. ISSN 0209-0597 ss. 125.
• DZWONKOWSKI W., KRZEMIŃSKI M., ŁOPACIUK W. 2012. Rynek pasz – stan i perspektywy [Feed market – state and perspectives]. Nr 31. Warszawa. IERiGŻ–PIB. ISSN 1428-1228 ss. 37.
• DZWONKOWSKI W., KRZEMIŃSKI M, ŁOPACIUK W. 2013. Rynek pasz – stan i perspektywy [Feed market – state and perspectives]. Nr 32. Warszawa. IERiGŻ–PIB. ISSN 1428-1228 ss. 38.
• HERRMANN C., HEIERMANN M., IDLER C. 2011. Effects of ensiling, silage additives and storage period on methane formation of biogas crops. Bioresource Technology. Vol. 102. Iss. 8 s. 5153–5161.
• HERRMANN C., IDLER C., HEIERMANN M. 2015. Improving aerobic stability and biogas production of maize silage using silage additives. Bioresource Technology. Vol. 197 s. 393–403.
• ILLEK J. 2006. Health risk posed by feeding low quality silage. W: XII International Symposium „Forage Conservation”. Brno, Czech Republic, April 3–5. Veterinární a farmaceutická univerzita, Brno s. 129–130.
• JALČ D., LAUKOVÁ A., SIMONOVÁ M., VÁRADYOVÁ Z., HOMOLKA P. 2009. The use of bacterial inoculants for grass silage: their effects on nutrient composition and fermentation parameters in grass silages. Czech Journal of Animal Science. Vol. 54. No. 2 s. 84–91.
• JANKOWSKA-HUFLEJT H., WRÓBEL B. 2008. Ocena przydatności pasz z użytków zielonych do produkcji zwierzęcej w badanych gospodarstwach ekologicznych [Evaluation of usefulness of forages from grasslands in livestock production in examined organic farms]. Journal of Research Applications in Agricultural Engineering Vol. 53. Iss. 3 s. 103–108.
• JEROCH H., LIPIEC A. (red.) 2012. Pasze i dodatki paszowe [Feeds and feed additives]. Warszawa. PWRiL. ISBN 978-83-09-01134-7 ss. 364.
• KIM S.C., ADESOGAN T. 2006. Influence of ensiling temperature, simulated rainfall, and delayed sealing on fermentation characteristics and aerobic stability of corn silage. Journal of Dairy Science. Vol. 89. Iss. 8 s. 3122–3132.
• KRUCZYŃSKA H., KRÓL H. 1998. Wartość pokarmowa kiszonki z kukurydzy [The nutritional value of corn silage]. Przegląd Hodowlany. Nr 5 s. 17–19.
• KWIETNIEWSKA E., TYS J. 2014. Process characteristics, inhibition factors and methane yields of anaerobic digestion process, with particular focus on microalgal biomass fermentation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 34 s. 491–500.
• LARA E.C., BASSO F.C., RABELO C.H.S., SOUZA F.A., GODOY H.P., GONCAVES G.S., REIS R.A. 2012. Fermentation losses and dry matter recovery of corn silage inoculated with Lactobacillus buchneri and exogenous enzymes. W: Proceedings of the 16th International Silage Conference. Hämeenlinna, Finland, 2–4 July 2012. Helsinki. MTT Agrifood Research Finland University s. 366–367.
• MAST B., LEMMER A., OECHSNER H., REINHARDT-HANISCH A., CLAUPEIN W., GRAEFF-HÖNNINGER S. 2014. Methane yield potential of novel perennial biogas crops influenced by harvest date. Industrial Crops and Products. Vol. 58 s. 194–203.
• MATYKA M., KSIĘŻAK J. 2012. Plonowanie wybranych gatunków roślin, wykorzystywanych do produkcji biogazu [Yielding of selected plant species used to biogas production]. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 1(75) s. 69–75.
• MCENIRY J., ALLEN E., MURPHY J. D., O'KIELY P. 2014. Grass for biogas production: The impact of silage fermentation characteristics on methane yield in two contrasting biomethane potential test systems. Renewable Energy. Vol. 63 s. 524–530.
• MIKOŁAJCZAK J., PODKÓWKA W. 1986. Czynniki wpływające na wtórną fermentację w kiszonce [Factors affecting refermentation in silage]. Postępy Nauk Rolniczych. Nr 4 s. 95–110.
• MIQUELETO A.P., DOLOSIC C.C., POZZI E., FORESTI E., ZAIAT M. 2010. Influence of carbon sources and C/N ratio on EPS production in anaerobic sequencing batch biofilm reactors for wastewater treatment. Bioresource Technology. Vol. 101. Iss. 4 s. 1324–1330.
• NKOSI B.D., MEESKE R. 2010. Effects of ensiling totally mixed potato hash rotation with or without a heterofermentative bacterial inoculant on silage fermentation, aerobic stability, growth performance and digestability in lambs. Animal Feed Science and Technology. Vol. 161 s. 38–48.
• NUSSBAUM H. 2012. Effects of silage additives based on homo- or heterofermentative lactic acid bacteria on methane yields in the biogas processing. W: Proceedings of the XVI International Silage Conference, 2–4 July 2012, Hämeenlinna, Finland. MTT Agrifood Research Finland, University of Helsinki s. 452–453.
• OUDE ELFERINK S.J.W.H., KROONEMAN J., GOTTSCHAL J.C., SPOELSTRA S.F. FABER F., DRIEHUIS F. 2001. Anaerobic conversion of lactic acid to acetic acid and 1,2-propanediol by Lactobacillus buchneri. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 67 s. 125–132.
• PLÖCHL M., ZACHARIAS H., HERRMANN C., HEIERMANN M., PROCHNOW A. 2009. Influence of silage additives on methane yield and economic performance of selected feedstock. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript 1123. Vol. 11 s. 1–16.
• PURWIN C., ŁANIEWSKA-TROKENHEIM Ł., WARMIŃSKA-RADYKO I., TYWOŃCZUK J. 2006. Jakość kiszonek – aspekty mikrobiologiczne, zdrowotne i produkcyjne [Silage quality: microbiological, health-promoting and production aspects]. Medycyna Weterynaryjna. Nr 62(8) s. 865–869.
• SZYSZKOWSKA A., KRZEWIECKI S., SOBCZYK I. 2010. Czynniki wpływające na intensywność wtórnej fermentacji w kiszonkach oraz wpływ skarmiania niestabilnych tlenowo kiszonek na ryzyko wystąpienia jednostek chorobowych u krów mlecznych [The factors effecting on secondary fermentation in silages and effect of the aerobicall unstable silages on the risk of different metabolic disease frequency of dairy cows]. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Biologia i Hodowla Zwierząt. T. 60. Nr 577 s. 205–216.
• WAGNER A., WEBER U. 2008. Bezpieczne magazynowanie surowców energetycznych: Biomasa w rękawach foliowych [Secure storage of energy feedstock: Biomass in silage bags]. Ag-bag News. Nr 8 s. 19–22.
• WEINBERG Z.G, ASHBELL G., HEN Y., AZRIELI A. 1993. The effect of applying lactic acid bacteria at ensiling on the aerobic stability of silage. Journal of Applied Microbiology. Vol. 75 Iss. 6 s. 512–518.
• WINTERS A.L., FYCHAN R., JONES R. 2001. Effect of formic acid and bacterial inoculants on the amino acid composition of grass silage and of animal performance. Grass and Forage Science. Vol. 56. Iss. 2 s. 181–192.
• WRÓBEL B. 2008. Quality and aerobic stability of big bale silage treated with bacterial inoculants containing Lactobacillus buchneri. Grassland Science in Europe. Vol. 13 s. 651–653.
• WRÓBEL B. 2012a. Ocena efektywności stosowania dodatków biologicznych w procesie zakiszania runi łąkowej [Evaluation of biological additives effectiveness in ensilage process of meadow sward]. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 57. Nr 4 s. 193–198.
• WRÓBEL B. 2012b. Wpływ stopnia przewiędnięcia runi łąkowej na jakość i wartość pokarmową kiszonek w belach cylindrycznych [Impact of the sward meadow pre-wilting degree on quality and nutritive value of the silages in cylindrical bales]. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 57. Nr 4 s. 199–204.
• ZASTAWNY P., JAŚNIEWICZ P. 2000. Jakość i stabilność kiszonek [The quality and stability of silage]. Przegląd Hodowlany. Nr 4 s. 20–25.
• ZIELIŃSKA K.J., STECKA K.M., SUTERSKA A.M., MIECZNIKOWSKI A.H. 2006. Ekologiczna metoda kiszenia pasz objętościowych [Ecological method of silage making from roughage of feeds]. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. Vol. 51. Nr 2 s. 219–223.

Uwagi

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