BazTech - Yadda

1

Niedrzewne roślinne surowce włókniste stosowane współcześnie do produkcji przemysłowej papieru. Cz. 2, Słoma zbożowa, ryżowa i kukurydziana, esparto, bambus i trzcina pospolita

Jakucewicz Stefan

Przegląd Papierniczy

|

2020

|

R. 76, nr 10

569--573

PL

Artykuł stanowi kontynuację przeglądu niedrzewnych roślinnych surowców włóknistych [2]. W niniejszej części omówiono: słomę zbożową, ryżową i kukurydzianą, esparto, bambus i trzcinę pospolitą. Przedstawiono charakterystyki fizyczną i chemiczną tych surowców, obszary ich występowania i specyfikę. Całość zilustrowano fotografiami surowców oraz ich włókien.

EN

This article is the continuation of the survey of the fibrous raw materials from non-wood plants [2]. In this part the cereal straw, rice straw, corn straw, esparto, bamboo and common reed are presented. Their physical and chemical characteristics is discussed, the availability and specificity are presented as well. The photographs of plants and their fibers are included.

2

Efficiency of corn and poplar biomass saccharification after pretreatment with potassium hydroxide

Dąbkowska-Susfał Katarzyna

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2020

|

Vol. 27, nr 1

41--53

EN

Pretreatment is an essential step in the conversion of lignocellulosic biomass into valuable products. It aims to increase the biomass susceptibility to enzymatic saccharification to generate fermentable monosaccharides. In this study, the efficiency of 2 % potassium hydroxide (KOH) solution used as a pretreating agent for various lignocellulosic feedstocks, such as corn straw, corncob, and poplar wood, was evaluated. The influence of the pretreatment time, which varied from 0.5 to 24 h at 50 °C, on the alteration of biomass composition was investigated, as well as the enzymatic digestibility. Finally, the overall sugar yields were determined. For corncob, the yield on average amounted to 453.9 ±18.9 mg·g–1 raw (untreated) biomass, regardless of the pretreatment time. The overall sugar yield for both the corn straw and poplar wood biomass increased with increased pretreatment time and ranged from 333.0 to 438.4 mg·g–1 raw biomass and from 123.2 to 215.7 mg·g–1 raw biomass, respectively. Based on the results obtained, the most appropriate pretreatment times for all types of biomass were proposed. The results of this study may be useful for the development of lignocellulosic biomass processing technology.

3

Wpływ wstępnej obróbki słomy kukurydzianej gorącą wodą na jej skład chemiczny i hydrolizę enzymatyczną

Akus-Szylberg F., Antczak A., Bytner O., Radomski A., Krajewski K., Zawadzki J.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 11

1866--1869

PL

Przedstawiono wyniki badania składu chemicznego i hydrolizy enzymatycznej przeprowadzonej dla słomy kukurydzianej poddanej obróbce wstępnej metodą LHW w różnych temperaturach. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że wraz z rosnącą temperaturą procesu wzrastała zawartość otrzymywanej w hydrolizie enzymatycznej glukozy. Z kolei w przypadku ksylozy jej zawartość stopniowo malała. Stwierdzono również, że proces obróbki wstępnej metodą LHW miał korzystny wpływ na skład chemiczny słomy kukurydzianej jako potencjalnego substratu do produkcji bioetanolu.

EN

The shredded corn stover (chip size 0.43-1.0 mm) was treated with liq. hot H2O at 160-205°C and then treated with a com. enzyme in an aq. environment. The glucose and xylose contents in the hydrolyzates were detd. with high performance liq. chromatog. An increase of temp. in the thermal treatment resulted in an increase in glucose and decrease in xylose contents.

4

Alkaliczna obróbka wstępna lignocelulozowych odpadów kukurydzianych

Dąbkowska K.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2017

|

Nr 3

66--67

PL

Przedyskutowano wpływ wybranych warunków alkalicznej obróbki wstępnej odpadów kukurydzianych, tj. słomy oraz odziarnionych kolb, na efektywność hydrolizy enzymatycznej polisacharydów zawartych w biomasie. Alkaliczną obróbkę wstępną przeprowadzono z użyciem 2% NaOH oraz 2% H2O2 (pH 11,5) przez 2, 9 i 24 h. Wszystkie warianty alkalicznej obróbki wstępnej biomasy kukurydzianej pozwoliły otrzymać biomasę charakteryzującą się wysoką podatnością frakcji polisacharydowej na hydrolizę enzymatyczną. Wydajność scukrzania celulozy oraz hemiceluloz wyniosła ponad 80%.

EN

The influence of some process conditions of alkaline pretreatment of corn wastes, i.e. straw and ginned corncobs, on the effectiveness of enzymatic hydrolysis of polysaccharides contained in the pretreated biomass have been discussed. Pretreatment was carried out using 2% NaOH and 2% H2O2 (pH 11.5) for 2, 9 and 24 hours. All variants of alkaline-based pretreatment of corn biomass resulted in obtaining the biomass which was highly susceptible to enzymatic hydrolysis. In all investigated cases, the yield of cellulose and hemicellulose saccharification exceeded 80%.

5

Wykorzystanie słomy kukurydzianej do produkcji bioetanolu II generacji

Smuga-Kogut M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 1

507--518

PL

Słoma kukurydziana to potencjalny surowiec do produkcji biopaliw, który w Polsce występuje w znacznych ilościach (Styszko, Majewski, 2010). Dotychczas do produkcji bioetanolu wykorzystuje się surowce żywnościowe takie jak: ziarna zbóż, buraki cukrowe czy ziemniaki (Kupczyk, Wojdalski, 2010). Znane są również metody produkcji tego paliwa z surowców ligninocelulozowych z zastosowaniem kwasów lub zasad, ale ich stosowanie zagraża środowisku, a ponadto metody te są mało wydajne. Korzystniejszym rozwiązaniem byłoby stosowanie do obróbki wstępnej biomasy takich metod, które nie wpłynęłyby na generowanie toksycznych odpadów po procesie lub które można byłoby poddać recyklingowi. Do takiej grupy metod należy stosowanie obróbki wstępnej biomasy przy użyciu cieczy jonowych, należących do grupy: „zielonych rozpuszczalników”. Z tych powodów celem badań była ocena przydatności obróbki wstępnej octanem 1-etylo-3-metyloimidazolu i chlorkiem 1-etylo-3 metyloimidazolu w procesie otrzymywania bioetanolu ze słomy kukurydzianej. Zakres pracy obejmował badanie właściwości słomy kukurydzianej (sucha masa, zawartość celulozy i ligniny), obróbkę wstępną słomy kukurydzianej z zastosowaniem różnych cieczy jonowych, hydrolizę enzymatyczną słomy kukurydzianej oraz fermentację alkoholowa. Ciecze jonowe korzystnie wpływają na strukturę krystaliczną celulozy, powodując jej rozluźnienie oraz zwiększenie miejsc dostępnych dla enzymów celulolitycznych. Octan 1-etylo-3-metyloimidazoliowy oddziela wstępnie ligninę od pozostałych składników słomy kukurydzianej i nie stanowi bariery dla działania enzymów celulolitycznych oraz drożdży wykorzystywanych w badaniach. Badanie wydajności hydrolizy enzymatycznej słomy żytniej po obróbce wstępnej cieczami jonowymi pozwoliło na porównanie tych dwóch metod obróbki wstępnej. Korzystniejszym sposobem oczyszczania materiałów ligninocelulozowych było stosowanie octanu 1-etylo-3-metyloimidazoliowego niż chlorku 1-etylo-3-metyloimidazoliowego, ze względu na większą zawartość cukrów redukujących po hydrolizie enzymatycznej. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono również, że użycie cieczy jonowej – octanu 1-etylo-3-metyloimidazoliowego poprawiło uzysk bioetanolu ze słomy kukurydzianej.

EN

Corn stover, which occurs in Poland in large amounts, is a potential raw material for production of biofuels (Styszko, Majewski, 2010). Until now, staple food (food ingredients), cereals, potatoes or sugar beets have been used for biofuel production (Kupczyk, Wojdalski, 2010). However, more often, other methods employing lignocellulosic material and acids or bases are applied for ethanol production; however, these methods are not so efficient and their application carries a potential environmental risk. An application of methods that are safe (i.e. methods with minimized production of toxic waste after processing) and could be recycled sound like a better solution in this situation. As an example of such methods, we can propose techniques based on ionic fluids belonging to a group of “green solvents”. Therefore, in this study we evaluated an applicability of preprocessing phase using 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate and 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride in the process of biofuel production from corn stover. The study included determination of properties of corn stover (dry mass, cellulose and lignin content), preprocessing of corn stover using various ionic liquids, enzymatic hydrolysis of corn stover and alcohol fermentation. Ionic liquids beneficially affect the crystal structure of cellulose, leading to crystal structure loosening and increase in areas available for cellulosic enzymes. We noticed that 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate initially separated lignin from other content of corn stover and had no negative effect on the action of cellulosic enzymes and yeasts. The study of efficiency of enzymatic hydrolysis of rye stover after preprocessing with ionic liquids allowed to make comparison between abovementioned preprocessing methods. More beneficial cleaning process of lignocellulosic material was observed for 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate. This beneficial effect resulted from higher amount of reducing sugars after enzymatic hydrolysis. It was also found that the use of ionic liquid – 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate – improved the yield of biofuel production from corn stover.

6

Influence of maize straw content with sewage sludge on composting process

Czekała W., Dach J., Janczak D., Smurzyńska A., Kwiatkowska A., Kozłowski K.

Journal of Water and Land Development

|

2016

|

no. 30

43--49

EN

After entrance to EU in 2004, the management of sewage sludge has become more and more important problem for the new members. In Poland, one of the most promising technologies is composting process of sewage sludge with carbonaceous materials. However, the high price of typically used cereal straw forces the specialists to look for new and cheap materials used as donor of carbon and substrates creating good, porous structure of composted heap. This work presents the results of sewage sludge composting mixed with sawdust and maize straw used to create structure favorable for air exchange. The results show dynamic thermophilic phase of composting process in all cases where maize straw was used.

PL

Po przystąpieniu Polski do Unii Europejskiej w 2004 r. gospodarka osadami ściekowymi stała się dla nowych państw istotnym problemem. W Polsce jedną z najbardziej obiecujących technologii jest kompostowanie osadów ściekowych wraz z substratami bogatymi w węgiel. Jednakże wysoka cena słomy zbożowej stwarza konieczność poszukiwania tanich materiałów bogatych w węgiel i poprawiających porowatość kompostowanej pryzmy. W pracy zaprezentowano wyniki badań nad kompostowaniem osadów ściekowych z dodatkiem trocin oraz słomy kukurydzianej, używanej jako substrat umożliwiający lepszy przepływ powietrza. Doświadczenie zostało przeprowadzone w bioreaktorach do modelowania procesu kompostowania będących na wyposażeniu Instytutu Inżynierii Biosystemów. Wyniki dowiodły, że wystąpiła dynamicznie faza termofilna w każdej z prób, w której używano słomy kukurydzianej.

7

Określenie efektywności produkcji biogazu fermentacyjnego z kiszonki kukurydzy i kiszonki słomy kukurydzianej w oparciu o pomiary respirometryczne

Szwarc D., Zieliński M., Dębowski M., Kupczyk K., Rokicka M., Hajduk A.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

9836--9843, CD3

PL

Celem badań było określenie efektywności produkcji biogazu z dwóch rodzajów kiszonek: kiszonki kukurydzy i kiszonki słomy kukurydzianej. Eksperyment podzielony był na dwa warianty, w którym kryterium podziału był rodzaj substratu. Wariant 1 zakładał fermentację kiszonki słomy kukurydzianej, natomiast wariant 2 przetworzenie kiszonki kukurydzy. Równolegle przeprowadzono próbę kontrolną, w której wykorzystano sam osad beztlenowy bez dodatku substratu. Obciążenie osadu ładunkiem związków organicznych ustalono na 5 g/dm3. W celu przeprowadzenia procesu fermentacji metanowej na skalę laboratoryjną wykorzystano zestawy respirometryczne Oxi-Top Control firmy WTW. Pozwoliły one na przeprowadzenie pomiarów ilościowych produktów metabolizmu mikroorganizmów. Komory reakcyjne zaszczepione były wpracowanym osadem beztlenowym. Po zakończeniu pomiarów respirometrycznych uzyskany biogaz poddany był analizie składu jakościowego na chromatografie GC Agilent 7890A. Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło zaobserwować wyższą efektywność uzysku biogazu z kisznki kukurydzy. Współczynnik produkcji biogazu dla kiszonki kukurydzy wynosił 541,6 dm3/kgs.m.o., natomiast dla kiszonki słomy kukurydzianej 363,5 dm3/kgs.m.o.. Analiza składu jakościowego uzyskanego biogazu wykazała większą produkcję metanu w przypadku wariantu zasilanego kiszonką kukurydzy. Udział procentowy metanu dla wariantu 2 wynosił 53,1%, natomiast dla wariantu 1 52,2%.

EN

The aim of the study was to determine the efficiency of biogas production from two types of silage: maize silage and silage maize straw. The experiment was divided into two variants, in which the criterion of division was kind of substrate. Option 1 assumed the fermentation of silage maize straw, while option 2 processing the corn silage. In parallel, a control test was taken in which the same solid anaerobic without the addition of substrate was used. The load sludge-laden organic compounds was adjusted to 5 g/dm3. In order to carry out the methane fermentation process on a laboratory scale there were used sets of respiration Oxi-Top Control by WTW. They permitted to carry out quantitative measurements of metabolic products of microorganisms. Reaction chambers were inoculated with anaerobic sludge. After finishing the respirometric measurement the produced biogas was analyzed in qualitative composition with the use of the gas chromatograph Agilent 7890 GC. The experiment allowed to observe a higher yield efficiency of biogas from corn silage. Factor production of biogas from maize silage was 541,6 dm3/kg, and for silage corn stover 363,5 dm3/kg. analysis of the qualitative composition of the biogas obtained showed higher production of methane in the case of variant powered by corn silage. The percentage of methane for Option 2 was 53,1%, whereas for Option 1 52,2%.

8

Biogas yield of maize straw

Przybył J., Kot W., Wojcieszak D., Mioduszewska N., Durczak K.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 4, t. 2

103--111

EN

The paper presents the results of laboratory research of the effectiveness of biogas production from silage of maize straw with addition of the fermentation inoculum, which was post-fermentation pulp from agricultural biogas plant. Maize straw was ensiled naturally and with the use of artificial additives, the task of which was to ensure correct fermentation process. Two preparations were used for ensilage: Silomax (bacteria of lactic fermentation) and Labacsil Acid (the set of organic acids and potassium sorbate). The experiment was conducted in a multi-chamber biofermentator, monitoring biogas production and the minimum level of methane. It was found out that silage from maize straw without the ensiling preparations was characterised with the highest biogas yield. Whereas, with regard to methane production, maize straw silage with Labacsil Acid preparations was the most efficient.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki laboratoryjnych badań efektywności produkcji biogazu z kiszonki ze słomy kukurydzianej z dodatkiem zaszczepki fermentacyjnej, którą była pulpa pofermentacyjna z biogazowni rolniczej. Słomę kukurydzianą zakiszono w sposób naturalny i z zastosowaniem sztucznych dodatków, których zadaniem było zapewnienie prawidłowego procesu fermentacji. Zastosowano dwa preparaty do zakiszania: Silomax (bakterie fermentacji mlekowej) oraz Labacsil Acid (zestaw kwasów organicznych i sorbinian potasu). Doświadczenie przeprowadzono w wielokomorowym biofermentorze, monitorując produkcję biogazu i minimalny poziom metanu. Stwierdzono, że największą wydajnością biogazową charakteryzowała się kiszonka ze słomy kukurydzianej bez preparatu zakiszającego. Natomiast w odniesieniu do produkcji metanu najbardziej wydajna była kiszonka słomy kukurydzianej z preparatem Labacsil Acid.

9

Preliminary comparison of biogas productivity from maize silage and maize straw silage

Zhou Mo Zhou, Pilarski K.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2011

|

Vol. 56, nr 2

108-110

EN

The paper presents the comparison of biogas and biomethane production efficiency from maize silage (as typical biogas plant substrate) and maize straw silage in order to estimate the possibilities of maize straw application for biogas production. The experiment of biogas production was conducted in the 21-chamber biofermentor at the Institute of Agricultural Engineering. The results show that methane fermentation of typical maize silage can generate over 40% of biogas volume comparing with silage obtained from maize straw (calculated in dry matter of the substrates). However, because of the high market price of maize silage, usage of maize straw silage as a substrate for agricultural biogas plants can be more even interesting from economic point of view than typically used maize silage produced from whole maize plants.

PL

W pracy zaprezentowano wstępne wyniki badań nad efektywnością zastosowania jako substratu do biogazowni kiszonki z kukurydzy oraz kiszonki ze słomy kukurydzianej. Do badań użyto mieszanki kiszonek z gnojowicą świńską i dodatkiem zaszczepki fermentacyjnej. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem 21-komorowego biofermentora znajdującego się w laboratorium Ekotechnologii Instytutu Inżynierii Rolniczej UP w Poznaniu. Stwierdzono, że wydajność biogazowa typowej kiszonki z kukurydzy jest o ponad 40% wyższa niż kiszonki ze słomy kukurydzianej. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że cena rynkowa kiszonki z kukurydzy osiąga poziom 100 zł/tonę i jest ponad 2 razy większa od kosztu wyprodukowania kiszonki ze słomy kukurydzianej, zastosowanie tego drugiego materiału jako substratu do biogazowni wydaje się ekonomicznie uzasadnione.

10

Słoma kukurydziana jako surowiec do produkcji biogazu

Styszko L., Majewski A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2010

|

Tom 12

191-206

PL

Skojarzona uprawa kukurydzy na Pomorzu na ziarno z wykorzystaniem słomy jako surowca do biogazowi pozwoliła wyprodukować przeciętnie 4,81÷6,84 t ha-1 suchej masy słomy .2. Na zawartość suchej masy w słomie kukurydzy i jej plon największy wpływ miały czynniki losowe związane z przebiegiem pogody w latach i miejscowościach oraz odmiany i dawki azotu.3. Plon suchej masy słomy wzrastał różnie w seriach badań w miarę wzrostu dawki nawożenia azotem. W latach 2002÷2003 najwyższe plony słomy uzyskano na dawce 100 kg ha-1 N, a w latach 2005÷2006 na dawce 200 kgźha-1 N. Najwyższą zawartość suchej masy oraz włókna surowego w słomie uzyskano na obiektach bez nawożenia azotem, a najniższą - na dawce 200 kg ha-1 N. Odwrotne zależności były przy zawartości białka ogólnego oraz magnezu w suchej masie słomy. 5. Słoma odmian kukurydzy różniła się zawartością suchej masy, popiołu, białka, tłuszczu i włókna surowego oraz bezazotowych wyciągowych, a także metali alkalicznych.

EN

Maize is versatile. It can also be used as an energy plant in the form of grain or silage made of whole plants. A combined use of maize in the form of maize grain used as animal feed, and straw - for the power, mainly on biogas is also suggested. However, such use of corn is limited by content of dry mass and nutrients in the straw. The aim of this study was to assess the importance of growing seasons, locations, doses of nitrogen and variations in the variability of the chemical composition of straw during cultivation of grain maize in Pomerania. Material for analysis were the results of strict experiments conducted in the years 2002-2003 and 2006-2005 in three locations (Wolinia near Lebork and Mscice near Koszalin - region III of maize cultivation and Mieszkowice near Kostrzyna - region II) in private farms. Experiments were established on soil of grade class Illa-IVb, using method of randomized sub blocks in the dependent system in three repetitions, where level I sub blocks were four to five doses of nitrogen and level II - four to seven varieties of maize. After harvesting, content of dry mass and dry mass yield of straw were determined. Qualitative composition of straw was determined by analysing following parameters in the dry mass of straw: ash, protein, fat, crude fiber and nitrogenless liftings. Results of experiments show that the combined cultivation of maize grain in Pomerania with straw usage as raw material for production biogas allowed to produce average of 4.81-6.84 t ha"1 of straw dry mass. Randomness factors related with weather in years and locations, varieties and nitrogen doses had the biggest impact on the dry mass content in the maize straw and its yield. Straw dry mass yield increased differently in the series of experiments with increasing doses of nitrogen fertilization. In the years 2002-2003 the highest straw yield was obtained at a dose of 100 kg-ha"1 N, in the years 2005-2006 at a dose of 200 kgha"1 N. The highest content of dry mass and crude fibre in the straw was obtained for objects with no nitrogen fertilization, and the lowest - at a dose of 200 kg-ha"1 N. Inverse relationships were obtained at the contents of total protein and magnesium in the dry mass of straw. Straw of maize varieties differed in dry mass, ash, protein, fat and crude fibre and nitrogenless liftings, as well as alkali metals content.

11

Ocena właściwości energetycznych i mechanicznych brykietów z masy pożniwnej kukurydzy

Niedziółka I., Szymanek M., Zuchniarz A.

Inżynieria Rolnicza

|

2007

|

R. 11, nr 7 (95)

153-159

PL

W pracy przedstawiono średnie plony resztek pożniwnych kukurydzy pastewnej uprawianej na ziarno, wartość opałową poszczególnych frakcji tej biomasy oraz możliwość zagospodarowania jej do celów energetycznych. Określono także właściwości mechaniczne brykietów uzyskanych z masy pożniwnej kukurydzy oraz spadek ich gęstości w wyniku ekspansji zwrotnej po zagęszczeniu. Gęstość brykietów w ciągu godziny zmniejszyła się odpowiednio dla nacisku 10 t o 13,9%, dla nacisku 15 t o 11,1% oraz dla nacisku 20 t o 9,1%, w stosunku do uzyskanej gęstości bezpośrednio po ich zbrykietowaniu.

EN

This work presents the average crops of postharvest remains of the fodder maize which is grown for grain as well as the calorific value of individual fractions of this biomass and the possibility of using the biomass for energy production. Mechanical properties of briquettes made of the mass from postharvest maize and the decrease in their densities resulting from the turning expansion after condensation were determined. The density of briquettes within an hour dropped down to 13.9% for the pressure of 10 t, to 11.1% for the pressure of 15 t and 9.1% for the pressure of 20 t, with relation to the density just after briquetting.