Effectiveness of biogas production from C3 (Festuca arundinacea Schreb.) and C4 (Spartina pectinata L.) perennial grasses

• Autorzy: Kupryś-Caruk M. , Kołodziejski R.

Warianty tytułu

PL

Efektywność produkcji biogazu z traw wieloletnich C3 (Festuca arundinacea Schreb.) i C4 (Spartina pectinata L.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to evaluate of Festuca arundinacea Schreb. spec. Rahela (Tall fescue) and Spartina pectinata L. suitability for biogas production. Biomass of investigated C3 and C4 grasses was grown in Experimental Station of Warsaw University of Life Sciences in Skierniewice, harvested on the 30th of June 2014 and ensilaged. Methane fermentation of experimental silages was carried out under mesophilic conditions (39°C) for at least 21 days. Fresh biomass of spartina contained higher amount of volatile solids, crude fiber and higher ratio of C/N compared to fescue biomass. Both grasses were susceptible to ensiling. Obtained silages were in good quality, secondary fermentation process was not detected. Silages from spartina contained much higher amount of acetic acid than lactic acid. After methane fermentation of silages prepared from spartina and fescue 734,1 ± 34,33 m3 · t-1dm and 722,7 ± 52,52 m3 · t-1dm of biogas with 55% of methane content was obtained respectively and differences were not significant (p >0,05). Taking into account higher biomass yield of spartina than fescue, examined C4 grass seems to be more suitable alternative source for biomethane production.

PL

Celem pracy była ocena przydatności wieloletnich traw o typie fotosyntezy C3 - kostrzewy trzcinowej (Festuca arundinacea Schreb., odmiana Rahela) i C4 - spartiny preriowej (Spartina pectinata L.) do produkcji biogazu. Biomasa traw zebrana została 30 czerwca 2014 roku z pola doświadczalnego w Skierniewicach, należącego do Katedry Fizjologii Roślin Wydziału Rolnictwa i Biologii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Po rozdrobnieniu biomasę zakiszono, a następnie poddano mezofilnej fermentacji metanowej (w temp. 39°C przez co najmniej 21 dni). Biomasa spartiny charakteryzowała się wyższym plonem suchej masy, wyższą zawartością suchej masy organicznej, włókna surowego oraz wyższym stosunkiem węgla do azotu w porównaniu do kostrzewy. Obie trawy były podatne na zakiszanie, uzyskane kiszonki były dobrej jakości bez oznak wtórnej fermentacji. Kiszonki ze spartiny charakteryzowały się znacznie większą zawartością kwasu octowego niż mlekowego. Z kiszonki ze spartiny otrzymano 734,1 ± 34,33 m3 · t-1 sm, a z kiszonki z kostrzewy 722,7 ± 52,52 m3 · t-1 sm biogazu o zawartości metanu średnio 55%. Różnice w uzysku biogazu z badanych traw nie były istotne statystycznie (p>0,05). Biorąc pod uwagę wyższy plon biomasy spartiny niż kostrzewy stwierdzono, że większą przydatność jako alternatywne źródło biometanu stanowi biomasa ze spartiny preriowej.

Słowa kluczowe

EN

perennial grasses; biogas; silages; Festuca arundinacea Schreb.; Spartina pectinata L.

PL

biogaz; trawy wieloletnie; kostrzewa trzcinowa; spartina preriowa; kiszonka

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, nr 1
• Strony: 44--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kupryś-Caruk M.

• Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego, Zakład Technologii Fermentacji, ul. Rakowiecka 36, 02-532 Warszawa, Poland
• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Katedra Fizjologii Roślin, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, Poland

autor

Kołodziejski R.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Katedra Fizjologii Roślin, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Amon T., Hackl E., Jeremic D., Amon B., Boxberger J.: Biogas production from animal wastes, energy plants and organic wastes. In: van Velsen, A.F.M., Verstraete, W.H. (Eds.), In: Proceedings of the Ninth World Congress Anaerobic Digestion. Technologisch Instituut Vzw, Antwerp, Belgium, 2001, 381-386.
• [2] Angelidaki I., Alves M., Bolzonella D., Borzacconi L., Campos J., Guwy A., Kalyuzhnyi S., Jenicek P., van Lier J.: Defining the biomethane potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: a proposed protocol for batch assays. Water Science & Technology-WST, 2009, 927-934.
• [3] Christ O., Widerer P., Angerhofer R.: Mathematical modeling of the hydrolysis of anaerobic processes. Water Sci. Technol., 41, 2000, 263-273.
• [4] Jędrczak A.: Biologiczne przetwarzanie odpadów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003.
• [5] Kacprzak A., Michalska K., Romanowska-Duda Z., Grzesik M.: Rośliny energetyczne jako cenny surowiec do produkcji biogazu. Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych, 2012, 61, 2 (295), 281-293.
• [6] Kalač P.: The required characteristics of ensiled crops used as a feedstock for biogas production: a review. J. Agrobiol., 2011, 28, 85-96.
• [7] Kuś J., Faber A.: Alternatywne kierunki produkcji rolniczej. Studia i Raporty IUNG-PIB, 2007, 7, 139-150.
• [8] Majtkowska G., Majtkowski W.: Obserwacje nad rozwojem traw o typie fotosyntezy C4 w warunkach Polski. Komunikat. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, 2003, 225, 387-392.
• [9] Mosier N., Wyman Ch., dale B., Elander R., Lee Y., Holtzapple M., Ladisch M.: Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresource, 2005, 96, 673-686.
• [10] Murphy J., Wall D., O’Kiely P.: Second generation biofuel: biomathane from co-digestion of grass and slurry. Proceedings of the 17th Symphosium of the European Grassland federation, Akureyri, Iceland, 23-26. 06. 2013, 505-513.
• [11] Podkówka Z. Podkówka W.: Substraty dla biogazowni rolniczych. Warszawa: Redakcja Agro Serwis, 2010.
• [12] Prochnow A., Heiermann M., Plochl M., Linke B., Idler C., Amon T., Hobbs P.: Bioenergy from permanent grassland - A review: 1. Biogas. Bioresource Technology, 2009, 100, 4931-4944.
• [13] Wyszyński Z., Michalska-Klimczak B., Pągowski K., Kamińska S.: Biomass as the main source of Renewable Energy in Poland. Materiały konferencyjne. Renewable Energy and Energy Efficiency, Latvia University of Agriculture, Jelgawa, 2012, 91-96.
• [14] Yadvika, Santosh, Sreekrishnan T., Kohli S., Rana V.: Enhancement of biogas production from solid substrates using different techniques - a review. Bioresource Technology, 2004, 95, 1-10.

Uwagi

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