Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Perspektywy upraw roślin energetycznych

Rucińska Zuzanna

Energia i Recykling : gospodarka obiegu zamkniętego

|

2024

|

nr 4

PL

Wkrótce spodziewane jest zwiększenie podaży biomasy stałej poprzez uprawę roślin energetycznych. Dane sugerują możliwość uprawy tych roślin na glebach średniej jakości. Bliższe środowisku metody pozyskiwania energii są obecnie jednym z głównych priorytetów naukowców.

2

Potential of Production of Energy Crops in Ukraine and their Processing on Solid Biofuels

Kaletnik Grigoriy, Pryshliak Natalia, Tokarchuk Dina

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2021

|

Vol. 22, iss. 3

59--70

EN

Renewable energy sources in Ukraine account for only 4% of the total energy consumption today. At the same time, Ukraine has favorable climatic conditions and fertile soils, as well as areas of agricultural land, which make it possible to meet the demand for food products both for domestic consumption and for export. The tendencies towards the depletion of traditional fuels and their rise in price determine the diversification of the fuel and energy sector and the search for reserves for the production of their own environmentally friendly energy. The paper describes the characteristics of energy crops for biofuel production. The advantages of growing bioenergy crops were presented. The characteristics of energy crops in relation to growing conditions were determined. Ukraine has a great potential for growing the most popular energy crops: miscanthus, switchgrass, energy willow, poplar without endangering food security but this potential has not been realized yet.

3

Estimation of the Biochar Effect on Annual Energy Crops Grown in Post-Mining Lands

Kharytonov Mykola, Klimkina Irina, Martynova Nadiia, Rula Irina, Gispert Maria, Pardini Giovanni

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2021

|

Vol. 22, iss. 2

15--26

EN

The ability of biochar as a soil additive to influence productivity, accumulation of heavy metals and thermal characteristics of energy crops was studied. Maize, Sudan grass and Sweet sorghum were grown in containers with low humus black soil and red-brown clay. It turned out that the addition of biochar improves seed germination from 1.5% to 15% and promotes an increase in the growth of aboveground biomass and roots. For Maize and Sweet sorghum plants, the most pronounced effect is revealed on red-brown clay, and for Sudan grass on black soil. Biochar indirectly affects the intensity of accumulation of heavy metals by reducing their mobility and availability to plants. In both variants of the experiment with Maize, the application of biochar had the greatest effect on the accumulation of zinc. In the experiment with Sudan grass on black soil, the greatest effect was observed for manganese, and on red-brown clay for zinc and lead. In the experiment with sugar sorghum, the most pronounced reaction took place for copper on both substrates, and for zinc only on red-brown clay. The biochar addition led to the more complete combustion of the Sweet sorghum biomass grown on black soil and, conversely, increasing the ash content of the biomass grown on red-brown clay. During the combustion of Sudan grass biomass in the trial with red-brown clay, the addition of biochar contributed to the significant reduction in thermolysis duration and shifting of the extremum point of cellulose decomposition to the area of lower temperatures. In the case of Maize biomass, a similar effect was observed, but only in the trial with black soil.

4

Energy efficiency of the phytoremediation process supported with the use of energy crops – P. arundinacea L. and Brassica napus L.

Włóka Dariusz, Smol Marzena, Kacprzak Małgorzata

Polityka Energetyczna

|

2019

|

T. 22, z. 3

119--136

EN

The objective of the experiment was to evaluate the energy efficiency of the phytoremediation process, supported using energy crops. The scope of conducted work includes the preparation of a field experiment. During the evaluation, 2 factors were into consideration – total energy demand and total energy benefit. The case study, used as an origin of data, consists a 3-years field study, conducted with the use of 2 energy crops – Phalaris arundinacea L. and Brassica napus L. The area subjected to the experiment was polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and herbicides, classified as phenoxy acids (2, 4 D). The experimental design consisted of 4 groups of fields, divided according to the used plant species and type of treatment. For each energy crop, 2 types of fertilization strategies were used. Therefore the 1st and 3rd sets of fields were not treated with any soil amendment while the 2nd and 4th sets were fertilized with compost. The obtained data allowed to observe that the cultivation of P. arundinacea L. and B. napus L. allowed a positive energy balance of the process to be achieved. However, it should be noted, that the B. napus L. growth in the first vegetation season was not sufficient to fully compensate a total energy demand. Such a goal, in the mentioned case, was possible after the 2nd vegetation season. The collected results show also that the best energetic potential combined with the most effective soil remediation were obtained on the fields with the cultivation of P. arundinacea L. fertilized with compost. The number of biofuels, collected from the 1 ha of such fields, can reach a value equal even to12.76 Mg of coal equivalent.

PL

Celem eksperymentu było dokonanie oceny efektywności energetycznej procesu fitoremediacji, wspieranego przez uprawy roślin energetycznych. Zakres prowadzonych prac obejmował przygotowanie badań polowych. Podczas oceny wzięto pod uwagę całkowite zużycie energii i całkowitą korzyść energetyczną uzyskaną z termicznej konwersji zebranych biopaliw. Badane studium przypadku składało się z trzyletniego doświadczenia, prowadzonego z użyciem 2 roślin energetycznych – P. arundinacea L. i B. napus L. Obszar objęty pracami zanieczyszczony był wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) oraz herbicydami (2,4 D). Eksperyment składał się z 4 grup poletek, podzielonych według stosowanego gatunku roślin i rodzaju wykonanego zabiegu pomocniczego. Dla każdej z wybranych roślin zastosowano dwa rodzaje strategii nawożenia: poletka 1 i 3 nie były nawożone, poletka 2 i 4 natomiast nawożono kompostem. Uzyskane dane pozwoliły zaobserwować, że uprawa P. arundinacea L. i B. napus L. pozwala osiągnąć dodatni bilans energetyczny procesu. Należy jednak zauważyć, że wzrost B. napus L. w pierwszym sezonie wegetacyjnym nie był wystarczający, aby w pełni zrekompensować całkowite zapotrzebowanie energetyczne. Osiągnięcie celu energetycznego we wspomnianym przypadku było możliwe po drugim sezonie wegetacyjnym. W doświadczeniu zaobserwowano również, że najlepszy potencjał energetyczny w połączeniu z najskuteczniejszą rekultywacją gleby uzyskano na polach z uprawą P. arundinacea nawożonego kompostem. Ilość biopaliwa zebranego z 1 ha pozwoliło osiągnąć wartość równą nawet 12,76 Mg ekwiwalentu węgla.

5

The Effect of Z-ion Zeolite Substrate on Growth of Zea mays L. as Energy Crop Growing on Marginal Soil

Chomczyńska Mariola, Zdeb Magdalena

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 9

253--260

EN

The presented study aimed at determining the influence of the increasing dose of new Z-ion zeolite substrate on the growth of maize (Zea mays L.) as species belonging to energy crops. In order to achieve the study aim, the pot experiment was carried out where the plants were grown on six series of media i.e.: on marginal soil (the control series I), on arable soil (the control series II) and on four mixtures of marginal soil with increasing Z-ion substrate addition (1%, 2%, 5%, 10 % v/v). The pot test was carried out in a phytotron with a 13/11 light/dark regime. After the end of the experiment, the mean values of the vegetative parameters (wet and dry biomass of roots and stems) characterizing the plant growth in particular media series were determined. The C:N ratio for maize stems was calculated as well. The obtained study results showed a favorable influence of Z-ion substrate additions on the vegetative growth of maize. Already a 1% (v/v) substrate addition to marginal soil increased the wet and dry stems biomass by 173–204%. At the same time, it turned out that in the sixth week of plant growth, a 5% substrate addition to the marginal soil enables to achieve the value of vegetation parameters at a level similar to that of the parameters characterizing the plant development on arable land. Thus, at an early stage of plant growth, a 5% substrate dose can be considered as one allowing a similar course of maize growing on marginal soil as in the case of arable soil. It is worth noting that at this substrate dose, the C:N ratio in maize stems reached the value of 13.05, at which the plant biomass is the substrate ensuring the fairly proper course of methane fermentation supplying fuel in the form of biogas.

6

Popioły ze spalania biomasy w kotłach fluidalnych

Gawlicki Marek, Jarosz-Krzemińska Elżbieta, Poluszyńska Joanna

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

7--19

PL

Uruchomienie w elektrowniach i elektrociepłowniach „zielonych bloków”, w kotłach których w złożu fluidalnym spalane są wyłącznie biopaliwa, spowodowało powstanie popiołów lotnych znacząco różniących się od pozostałych rodzajów ubocznych produktów spalania. Jako biopaliwa wykorzystywane są w Polsce głównie zrębki drzewne, ale mogą być również spalane różnego rodzaju pellety, oraz odpady z upraw i odpady z przetwarzania produktów rolnych, a także biomasa pozyskiwana z plantacji roślin energetycznych. W pracy omówiono skład chemiczny popiołów ze spalania wielu rodzaju roślin oraz porównano je ze składem chemicznym popiołów lotnych pobranych z instalacji przemysłowych zielonych bloków energetycznych.

EN

Biomass combustion in fluidized-bed boilers resulted in generation of an entirely new type of waste, which differs significantly from other types of combustion by-products. In Poland mainly wood chips are used as biofuel, but also various types of pellets, crop waste, processing waste of agricultural origin or biomass obtained from energy plantations. The paper discusses the chemical composition of ash from the combustion of several types of plants which were then compared with the chemical composition of fly ash derived from industrial installations so-called “green power units”.

7

Fauna biegaczowatych (Coleoptera, Carabidae) w uprawach rzepaku ozimego (Brassica napus L.) południowo-wschodniej Polski

Olbrycht T., Kucharska-Świerszcz M.

Polish Journal for Sustainable Development

|

2018

|

T. 22, cz. 2

117--124

PL

W publikacji przedstawiono pierwsze informacje na temat chrząszczy z rodziny biegaczowatych (Coleoptera, Carabidae) zasiedlających uprawy rzepaku ozimego w południowo-wschodniej Polsce. W efekcie obserwacji przeprowadzonych w latach 2009-2010 zebrano 2943 chrząszcze należące do 36 gatunków. Badane stanowiska okazały się zróżnicowane pod względem liczby zebranych biegaczowatych, jednak na wszystkich dominowały małe zoofagi. Osiem gatunków: Loricera pilicornis, Anisodactylus binotatus, Harpalus rufipes, Poecilus cupreus, Poecilus versicolor, Pterostichus melanarius, Anchomenus dorsalis i Chlaenius nitidulus odnotowano na wszystkich badanych polach. Duże zoofagi i gatunki charakterystyczne dla terenów leśnych liczniej wystąpiły na stanowiskach sąsiadujących z zadrzewieniami śródpolnymi i lasem.

EN

The publication presents the first information of carabid beetles (Coleoptera, Carabidae) inhabiting winter rape crops in south-eastern Poland. As a result of observations in 2009 and 2010, 2943 beetles belonging to 36 species were collected. The researched sites were diversified in terms of the number of caught beetles, however, small zoophags dominated on all of them. Eight species: Loricera pilicornis, Anisodactylus binotatus, Harpalus rufipes, Poecilus cupreus, Poecilus versicolor, Pterostichus melanarius, Anchomenus dorsalis, Chlaenius nitidulus were recorded in all studied fields. Large zoophages and species characteristic of forest areas occurred more frequently in the fields adjacent to woodlands and forests.

8

Skuteczność wytwarzania biogazu z wybranych gatunków roślin energetycznych w procesie fermentacji metanowej wspomaganej promieniowaniem mikrofalowym

Zieliński M., Dębowski M., Kisielewska M.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 4

43--48

PL

W pracy przedstawiono innowacyjną metodę mikrofalowego ogrzewania reaktorów beztlenowych do wytwarzania biogazu z roślin energetycznych (kiszonki kukurydzy (Zea maize), lucerny (Medicago L.), ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby), miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus) oraz sianokiszonka). Największą wydajnością wytwarzania biogazu wynoszącą 680 dm3/kg (w odniesieniu do suchej masy organicznej osadu) charakteryzowała się kiszonka kukurydzy, natomiast najmniej biogazu (331 dm3/kg) uzyskano podczas fermentacji kiszonki lucerny. Wykazano, że promieniowanie mikrofalowe poprawiło wydajność wytwarzania metanu z kiszonki kukurydzy, sianokiszonki i kiszonki miskanta, przy czym w przypadku kiszonki kukurydzy zawartość metanu w biogazie wzrosła o 18% (wydajność procesu zwiększyła się z 361 dm3/kg do 426 dm3/kg). W eksperymentach z użyciem kiszonki lucerny i ślazowca nie zaobserwowano wpływu promieniowania mikrofalowego na zwiększenie skuteczności wytwarzania biogazu i metanu w procesie fermentacji. Jakkolwiek natura atermicznych oddziaływań mikrofal nie została jeszcze jednoznacznie wyjaśniona, to jednak przeprowadzone badania wskazują na możliwość intensyfikacji procesów biochemicznych w reaktorach beztlenowych w celu zwiększenia skuteczności wytwarzania biogazu i metanu z roślin energetycznych.

EN

The paper presents an innovative method of microwave heating applied to anaerobic reactors for the manufacture of biogas from the energy crops silages (maize (Zea maize), alfalfa (Medicago L.), sida (Sida hermaphrodita (L) Rusby), giant miscanthus (Miscanthus x giganteus) and hay silage). Maize silage was demonstrated to be the most efficient in terms of biogas production, which amounted to 680 dm3/kg (per dry mass – VSS), while the least biogas (331 dm3/kg) was obtained during the fermentation of alfalfa silage. The microwave radiation clearly improved the capacity of maize, ray silage and of giant miscanthus to produce methane. For the maize silage, the methane content in the biogas increased by 18% (process performance increased from 361 dm3/kg to 426 dm3/kg). In case of alfalfa and sida silage, no effect of microwave radiation on the increase in effectiveness of methane and biogas production by fermentation process was observed. Though the nature of athermic microwave effects has not yet been clearly explained, the research conducted implies a possibility to intensify biochemical processes in anaerobic reactors in order to improve the effectiveness of biogas and methane production from the energy crops.

9

Potencjał energetyczny biomasy na gruntach ugorowanych i nieużytkach w Polsce

Igliński B., Cichosz M., Skrzatek M., Buczkowski R.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2018

|

T. 21, nr 1

79--87

EN

Technical potential of energy from biomass of energy crops on uncultivated lands and fallows in Poland was calculated. Altogether the area of uncultivated lands is 134.2 thousand ha and fallows is 63.4 thousand ha. A short characteristics of energy willow Salix viminalis and giant miscanthus Miscanthus giganteus was presented. The amount of energy from energy willow is 3,083 TJ and from giant miscanthus is 3,650 TJ. Giant miscanthus as a plant of photosynthesis cycle C-4 has bigger possibilities of biomass gain, however is it invasive species plant.

PL

Obliczono potencjał techniczny energii z biomasy roślin energetycznych na terenach ugorowanych i nieużytkach w Polsce. Łączna powierzchnia ugorów w Polsce to 134,2 tys. ha, zaś nieużytków 63,4 tys. ha. Przedstawiono krótką charakterystykę wierzby energetycznej Salix viminalis oraz miskanta olbrzymiego Miscanthus giganteus. Ilość energii z wierzby wiciowej, którą można pozyskać w Polsce wynosi 3083 TJ, zaś 3650 TJ w przypadku miskanta olbrzymiego. Miskant jako roślina o cyklu fotosyntetycznym C-4 ma większe możliwości przyrostu masy; jest to jednak gatunek obcy, dość inwazyjny.

10

Eco-investments - life cycle assessment of different scenarios of biomass combustion

Nitkiewicz T., Ociepa-Kubicka A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

Vol. 25, nr 2

307--322

EN

The article presents the results of life cycle assessment of different scenarios of biomass use to produce energy in a selected company. The study is made on the case of Lesaffre Polska S.A. and its facility in Wolczyn which is one of the most modern biomass plants in Central Europe. The company is one of the leaders of using the environmental criteria in its strategic decision-making. Its goal is to avoid any waste and to form its own circular business system. One of its recent investments is a biomass fired steam boiler that uses agricultural and woody biomass to produce energy. Previously, biomass was sold to power plant and co-fired with coal. The scope of the paper is to assess the actual change in the environmental impact of biomass use in the Wolczyn facility. For that purpose, the life cycle assessment is used with the ReCiPe endpoint indicator. The assessment is based on the comparison of two scenarios: one assuming the biomass combustion in a new boiler, and the second one, assuming co-firing biomass with coal. The results of the study show that the investment is making a significant difference as far as the overall environmental impact is. Through avoiding the co-firing related emissions the company makes a big step ahead towards the decrease of their environmental impacts. The analysis shows that the significant impact in the co-firing scenario is posed in such categories as fossil depletion, climate change with impacts on human health and on ecosystems, particulate matter formation and agricultural land occupation. In the biomass combustion scenario, the above categories are complemented with metal depletion, natural land transformation, urban land occupation and human toxicity categories but with 4 times decrease of the overall impact. The study also shows that the change of the combustion system makes the most significant difference, while all the other factors, like biomass cultivation and processing, biomass transport have much lesser impact.

11

Nakłady energetyczne podczas mielenia biomasy przygotowywanej do procesu peletowania

Wróbel M., Mudryk K., Gąsiorski A., Posyłek Z., Dróżdż T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 1

229--232

PL

Przygotowanie surowca lignocelulozowego do procesu peletowania lub brykietowania jest ważnym etapem w produkcji powszechnie dziś stosowanych paliw ekologicznych. W cenie peletu lub brykietów, oprócz kosztów materiałowych, istotnym czynnikiem jest koszt całkowity procesu produkcji, składowania i transportu. W tej pracy zajęto się tylko nakładami energetycznymi podczas przygotowania lignocelulozy do dalszej obróbki, dla wybranych rodzajów materiału. Nakłady energetyczne związane są tu przede wszystkim z pracą urządzeń elektrycznych i elektromechanicznych. Przy uwzględnieniu aktualnej ceny energii elektrycznej oraz rozłożonych kosztów ich remontów i wielkości amortyzacji pozwalają na szacowanie w prosty sposób rzeczywistych kosztów tej części produkcji peletów i brykietów.

EN

Preparation of lignocellulose raw material for pellet or briquette production is one of the key operations in production of widely used nowadays green fuels. Market price of agglomerated fuels (pellet or briquettes) is influenced not only by material cost, but also by costs related to production, transportation and storage. The paper concerns only costs related to preparation of lignocellulose for further operation, for selected types of materials. Energy consumption is related mainly to work of electrical and electromechanical devices. After taking into account energy and maintenance cost as well as amortisation of the apparatus, it is possible to define share of pellet or briquettes.

12

Zwiększenie potencjału zastosowania roślin energetycznych dla terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi

Werle S., Uchman W., Ziółkowski Ł., Chabiński M., Pogrzeba M.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

611--619

PL

Wykorzystanie paliw biomasowych jest jedną z technologii, która poddawana jest intensywnemu rozpoznaniu możliwości aplikacyjnych i wdrożeniowych. Jednym z czynników decydujących o możliwości prowadzenia upraw energetycznych jest brak konkurencji z uprawami na cele konsumpcyjne. Postuluje się, że produkcję biomasy na cele energetyczne można powiązać z wykorzystaniem nieużytków poprzemysłowych, terenów zdegradowanych i zanieczyszczonych metalami ciężkimi (chrom, ołów, cynk, kadm) poprzez wykorzystanie roślin energetycznych o zdolnościach fitoremediacyjnych. Dobrze rokującą metodą utylizacji pozyskanego paliwa jest proces zgazowania ze względu na możliwą akumulację związków toksycznych w produktach stałych, co umożliwia dalszą, bezpieczną utylizację przy zachowaniu zdolności produkcyjnych paliwa gazowego. Wykonano badania eksperymentalne procesu zgazowania miskanta olbrzymiego, który ma potencjał rekultywacji terenów zdegradowanych, aby określić możliwości zastosowania agroenergetyki do czynnego oczyszczania środowiska. Wykorzystano reaktor dolnociągowy ze złożem stałym o maksymalnym wsadzie 5 kg. W celu zwiększenia potencjału akumulacji zanieczyszczeń wykorzystano dodatek w postaci haloizytu. Rezultaty badań eksperymentalnych wskazują na znaczące zwiększenie udziału ołowiu w popiele.

EN

The use of biomass fuels is continually investigated, and the industry application possibilities are widely recognized. One of the determinants of energy crops cultivation is lack of competition with crops for consumption purposes. The production of biomass for energy purposes can be linked with the use of wastelands, degraded and heavy metals (chrome, lead, zinc, cadmium) contaminated areas through the use of energy crops with a phytoremediation potential. Gasification seems to be a good method of energy crops utilization due to the potential of retention in solid products of some heavy metals. This process also allows for the production of valuable gaseous fuel. Experimental research on the Miscanthus x giganteus gasification was carried out to determine the potential for agroenergetics to be used for active environmental protection. Fixed bed reactor was used. The maximum weight of the feedstock in the gasifier is 5 kg. To increase the potential of heavy metal accumulation in slag, the halloysite additive was used. The results of experimental studies present a significant increase of the lead share in slag.

13

Use of the FTIR-ATR technique for testing heavy metal contaminated energy crops

Werle S., Ziółkowski Ł., Tomescu C., Rusu V., Milandru A., Pogrzeba M.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

443--452

EN

Spectroscopic methods are one of the most popular tools for identifying and analysing the organic compound structure. They are characterized by high speed of measurement and a small amount of material necessary for testing. Attenuated Total Reflectance (ATR) is a relatively new technique for infrared spectroscopy. In contrast to classical transmission measurement, the ATR technique is a reflexive method. Its advantage is the lack of sample preparation and the possibility of testing various materials containing organic carbon such as biomass. In the paper, the FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) analyses of two energy crop feedstock were carried out: (1) grass Miscanthus x giganteus, MG - representative of the monocotyledonous plant, and (2) perennial plant Sida hermaphrodita, SH - representative of the diocotyledonous plant. Spectra were recorded using the Spectrum GX spectrometer with the ATR supplement from a Perkin Elmer company with the 32 scans and a 4 cm–1 resolution. Analysis of the spectra of both biomass samples indicates the presence of the groups -OH (3415 cm–1 for MG and 3412 cm–1 for SH). In addition, C = O (1733 cm–1 for MG and 1735 cm–1 for SH) are also present in ketones and quinones, C-C-O, C-H from aromatic rings and CH2 from saturated compounds. In addition, the spectra of both biomass samples were compared with library spectral masses of the coarse cardboard and cellulose with lignin. The similarity coefficient for MG is 87% for coarse cardboard and 85% for lignin and cellulose, and for SH - 86% for coarse cardboard and 81% for lignin and cellulose.

PL

Metody spektroskopowe są jednym z najpopularniejszych narzędzi do identyfikacji oraz badania budowy związków organicznych. Cechują się dużą szybkością wykonania pomiaru oraz niewielką ilością materiału niezbędnego do badania. Stosunkowo nową techniką spektroskopii w podczerwieni jest spektroskopia osłabionego całkowitego odbicia (ang. Attenuated Total Reflectance - ATR). W przeciwieństwie do klasycznego pomiaru metodą transmisyjną technika ATR należy do metod refleksyjnych. Jej zaletą jest brak konieczności przygotowania próbki oraz możliwość badania różnych materiałów zawierających węgiel organiczny, jak np. biomasa. W pracy wykonano analizy FTIR dwóch gatunków roślin energetycznych: (1) trawy z gatunku Miskant olbrzymi (łac. Miscanthus x giganteus, MG), przedstawiciela klasy jednoliściennych, oraz (2) byliny z gatunku Ślazowiec pensylwański (łac. Sida hermaphrodita, SH), przedstawiciela klasy dwuliściennych. Widma zarejestrowane zostały za pomocą spektrometru Spectrum GX z dostawką ATR firmy Perkin Elmer. Widma były rejestrowane w 32 powtórzeniach z rozdzielczością 4 cm–1. Analiza widm obu próbek biomasy wskazuje na obecność grup -OH (3415 cm–1 dla MG oraz 3412 cm–1 dla SH). Ponadto obecne są grupy C=O (1733 cm–1 dla MG oraz 1735 cm–1 dla SH), prawdopodobnie w ketonach i chinonach, C-C-O, C-H z pierścieni aromatycznych oraz CH2 ze związków nasyconych. Dodatkowo widma obu próbek biomasy zestawiono z widmami mas biblioteki wzorców kartonu oraz celulozy z ligniną. Współczynnik podobieństwa w przypadku MG wynosi 87% dla kartonu i 85% dla ligniny i celulozy, a w przypadku SH - 86% dla kartonu i 81% dla ligniny i celulozy.

14

Właściwości fizyczno-chemiczne stałych i ciekłych produktów odpadowych pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych zanieczyszczonych metalami ciężkimi

Werle S., Ziółkowski Ł., Pogrzeba M., Krzyżak J., Ratman-Kłosińska I., Burnete D.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 1

36--42

PL

Oczyszczanie gleb za pomocą roślin (tzw. fitoremediacja), skojarzone z produkcją biomasy na cele energetyczne, niesie za sobą szereg problemów istotnych z praktycznego i technicznego punktu widzenia. Dotyczą one przede wszystkim sposobu konwersji termicznej wyprodukowanej biomasy na energię w sposób efektywny i bezpieczny dla środowiska. Jednym ze sposobów może być zgazowanie. Proces ten polega na przekształcaniu substancji organicznej w palną mieszaninę gazów przez częściowe utlenienie w wysokiej temperaturze pod wpływem czynnika zgazowującego (powietrza, tlenu, pary wodnej lub mieszanin tych składników). Zgazowanie ma na celu uzyskanie palnego gazu. Niestety powstawaniu gazu towarzyszy również powstawanie stałych i ciekłych produktów odpadowych. W pracy przedstawiono rezultaty badań podstawowych właściwości fizyczno-chemicznych stałych (popiół) i ciekłych (smoły) produktów odpadowych pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych uprawianych na terenie zdegradowanym ekologicznie. Proces zgazowania prowadzono w laboratoryjnym reaktorze ze złożem stałym. Wykorzystano trzy rodzaje roślin energetycznych: Miskant olbrzymi, Ślazowiec pensylwański i Spartyna grzebieniasta. Rośliny pozyskano z gruntów ornych zanieczyszczonych metalami ciężkimi zlokalizowanych w okolicach Bytomia na Górnym Śląsku. Wyniki pokazują, że zgazowanie jako proces przekształcania substancji organicznej w gaz przy jednoczesnej produkcji stałych i ciekłych produktów odpadowych, promuje migrację szkodliwych związków, takich jak metale ciężkie, występujących w paliwie do fazy stałej i ciekłej.

EN

Treatment of the soil by plants (phytoremediation), associated with the production of biomass for energy purposes, carries a number of significant problems with a practical and technical point of view. They concern mainly the way of the thermal conversion of biomass to energy production in an efficient and environmentally safe way. One way may be gasification. This process involves the conversion of organic matter into a combustible gas mixture by partial oxidation at high temperature under the influence of gasifying agent (air, oxygen, steam, or mixtures of these components). Gasification aim is to obtain a combustible gas. Unfortunately, the formation of gas also accompanied by the formation of solid and liquid waste products. The paper presents the results of basic physico-chemical properties of solid (ash) and liquid (tar) waste products of the gasification process of the heavy metal contaminated energy crops. The gasification process has carried out in a laboratory fixed bed reactor. Three types of energy crops: Miscanthus x giganteus, Sida hermaphrodita and Spartina Pectinata were used. The experimental plots were established on heavy metal contaminated arable land located in Bytom (southern part of Poland, Silesian Voivodship). The results show that the gasification process, promotes the migration of harmful substances such as heavy metals from fuel to the solid phase.

15

Analiza efektywności zastosowania komunalnych osadów ściekowych na plantacjach roślin energetycznych

Wójcik M., Masłoń A.

Forum Eksploatatora

|

2017

|

Nr 4 (91)

52-57

PL

Osady ściekowe, jako uboczny produkt oczyszczania ścieków, są problemowym odpadem, który wymaga odpowiedniego zagospodarowania zgodnie z uwarunkowaniami prawnymi, ekologicznymi i ekonomicznymi. Wobec obowiązującego od 2016 r. w Polsce zakazu składowania osadów ściekowych, najbardziej racjonalnym sposobem ich unieszkodliwiania jest przyrodnicze wykorzystani Osady ściekowe są bogatym źródłem substancji organicznej oraz składników pokarmowych dla roślin, w związku z czym mogą być traktowane jako tani i ekologiczny nawóz organiczny. Bezpieczne pod względem sanitarnym osady ściekowe wykazują porównywalną, a nawet wyższą skuteczność w stosunku do kosztownych nawozów sztucznych, szczególnie w zabiegach nawożenia roślin o charakterze niekonsumpcyjnym. W poniższym artykule przedstawiono korzyści wynikające z przyrodniczego zagospodarowania osadów ściekowych na plantacjach roślin energetycznych. Dokonano również przeglądu literatury dotyczącej efektywności oddziaływania osadów na wzrost roślin energetycznych. Wymieniona metoda utylizacji ubocznych produktów oczyszczania ścieków umożliwia wykorzystania ich specyficznych właściwości nawozowych, przyczyniając się jednocześnie do ograniczenia nakładów finansowych plantatorów na zakup kosztownych nawozów sztucznych.

16

Charakterystyka roślin energetycznych jako potencjalnego surowca do produkcji biogazu

Kowalska A.

Eliksir

|

2017

|

nr 1

11--15

17

Modeling of energy crops gasification based on experimental data

Skorek-Osikowska A., Uchman W., Werle S.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2017

|

Vol. 10, no. 3

135--141

EN

The paper presents a mathematical model of the selected energy crops gasification. Firstly, the experimental study of the biomass gasification process using fixed-bed reactor was conducted. The highest calorific value was obtained from the gasification of Miscanthus x giganteus (3.84 MJ/m3n). Based on the experimental results, a model of the gasifier built in Aspen Plus was verified. The developed mathematical model of the gasification system properly reflects the processes occurring in the analyzed gasifier. The relative differences of the lower heating values from the model and experiment did not exceed 1%.

PL

W artykule zaprezentowano przygotowanie modelu procesu zgazowania roślin energetycznych. Przeprowadzono badania eksperymentalne zgazowania analizowanej biomasy z wykorzystaniem zgazowarki ze złożem stałym. Najwyższą wartość opałową gazu uzyskano ze zgazowania Miskanta olbrzymiego (3.84 MJ/m3n). Pozyskane dane eksperymentalne posłużyły do walidacji modelu zbudowanego przy użyciu oprogramowania Aspen Plus. Zbudowany model właściwie odzwierciedla proces zgazowania w analizowanym reaktorze. Względne różnice między wartościami opałowymi gazów ze zbudowanego modelu oraz z eksperymentu nie przekroczyły 1%.

18

Energy crops as local energy carrier

Uchman W., Werle S., Skorek-Osikowska A.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

91--101

EN

The experimental investigation of energy crops (Miscanthus x giganteus, Sida hermaphrodita, Spartina pectinata, Panicum virgatum) gasification was carried out. The influence of excess air ratio (λ) on lower heating value (LHV) was investigated. Downdraft fixed bed gasifier was used. For all types of biomass, the highest LHV value was achieved for λ = 0.18. Compositions of gases obtained during the experimental study were used for thermodynamic and economic analysis of CHP system with gas piston engine. The system quality indices and input data for economic analysis were calculated. For the economic analysis the net present values method was adopted. Given the assumptions, despite biomass type, the NPV indice did not reach positive values. Break even price of electricity and break even cost of fuel were calculated. The economic viability of such systems is strongly influenced by economic and legal environment. The paper includes sensitivity analysis of change of the selected parameter such as annual availability of the system, price of fuel and price of green certificates.

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne wieloletnich roślin energetycznych (miskanta olbrzymiego, ślazowca pensylwańskiego, spartyny preriowej, prosa rózgowatego) oraz określono wpływ stosunku nadmiaru powietrza w reaktorze na wartość opałową gazu palnego. Wykorzystano reaktor dolnociągowy ze złożem stałym. Najwyższą wartość opałową gazu uzyskano dla λ = 0,18 niezależnie od rodzaju biomasy. Składy otrzymanych gazów posłużyły do obliczeń termodynamicznych i ekonomicznych układu kogeneracyjnego z gazowym silnikiem tłokowym. Wyznaczono wskaźniki efektywności energetycznej układu CHP oraz szereg danych wejściowych do analizy ekonomicznej. Rachunek ekonomiczny przeprowadzono w oparciu o metodę wartości zaktualizowanej netto. Dla założeń przyjętych w obliczeniach dla układów zasilanych wieloletnimi roślinami energetycznymi nie uzyskano dodatnich wartości wskaźnika NPV. Wyznaczono graniczne ceny sprzedaży energii elektrycznej oraz graniczne ceny pozyskania biomasy z warunku NPV = 0. Efektywność ekonomiczna instalacji zasilanych biomasą silnie zależy od otoczenia ekonomiczno-prawnego, dlatego przeprowadzono analizy wrażliwości granicznej ceny sprzedaży energii elektrycznej ze względu na czas pracy instalacji, koszt pozyskania paliwa oraz cenę zielonych certyfikatów.

19

Wykorzystanie wybranych środków transportowych w modelowych gospodarstwach rolniczych produkujących rośliny energetyczne - analiza regionalna. Cz. 2, Przyczepy rolnicze, ładowacze czołowe, ładowarki samojezdne

Pepliński B., Wajszczuk K.

Logistyka

|

2016

|

nr 2

5--9

PL

Produkcja biomasy może być prowadzona na terenie całego kraju na powierzchni nawet od 1,0 do 4,5 min ha, jednak uwarunkowania przyrodnicze i ekonomiczne w różnych regionach kraju znacząco się różnią, co silnie wpływa na poziom osiąganych plonów, a także wykorzystanie maszyn, głównie do zbioru i transportu płodów rolnych. Celem artykułu jest analiza wykorzystania ciągników i przyczep rolniczych, ładowaczy czołowych oraz ładowarek samojezdnych w modelowych gospodarstwach rolniczych o różnej wielkości i intensywności produkcji, posiadających gleby różnej jakości, produkujących rośliny energetyczne w pięciu wyodrębnionych makroregionach Polski. Poprawie wykorzystania tych środków sprzyjał wzrost powierzchni gospodarstw, jakości gleb oraz poziomu intensywności produkcji. Najlepsze wykorzystanie sprzętu było przeciętnie w makroregionach centralnym i południowo-zachodnim, w których plony były najwyższe. Poziom wykorzystania ciągników, przyczep, ładowaczy i ładowarek samojezdnych w gospodarstwach o powierzchni 15 i 35 ha jest zbyt niski, dlatego też powinny one korzystać z maszyn używanych i o najprostszych konstrukcjach. Przy 130 ha UR rolnych poziom nadal jest dość niski. Właściwe wykorzystanie daje dopiero areał 600 i 1500 ha UR

EN

The potential area of energy crops in Poland is estimated at 1.0-4.5 million ha. The decrease in the prices of energy reduces the high pressure to cut the costs of biomass production. The aim of this study is an analysis of the use of tractors, trailers and loaders on model farms producing energy crops, which have different areas, intensity of production and quality of soils in the five regions of Poland. The use of those machines increased along with the farm area, the soil quality and production intensity. The best use was in central and south-west part of Poland where the farmers get the highest yields. The use of tractors, trailers and loaders on the smallest farms is low, so they should buy used machines. The use is satisfactory on 130 ha of farmland, but only farms with 600 and 1500 ha of farmland guarantee good use of the machinery.

20

Analiza kosztów procesu zgazowania biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi na przykładzie wybranych krajów Europy Środkowej i Wschodniej

Werle S., Bisorca D., Pogrzeba M., Krzyżak J., Ratman-Kłosińska I., Burnete D.

Instal

|

2016

|

nr 9

44--48

PL

Opłacalność procesu wytwarzania gazu w oparciu o lokalnie dostępne surowce w celu produkcji energii elektrycznej i ciepła na drodze zgazowania zależy od wielu czynników. Modelowe ujęcie większości z nich jest dużym wyzwaniem. W pracy przedstawiono model szacowania kosztów i określania opłacalności procesu zgazowania biomasy dla wybranych krajów Europy Środkowej i Wschodniej: Polski, Niemiec i Rumunii. Założono, że zgazowaniu poddawany jest zanieczyszczony metalami ciężkimi Miscanthus x giganteus (miskant olbrzymi), należący do grupy roślin energetycznych, uprawiany na terenach zdegradowanych ekologicznie. Rozważono trzy przypadki: (1) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła, (2) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła i energii elektrycznej w układzie CHP w oparciu o silnik z zapłonem iskrowym (ZI) oraz (3) zgazowanie biomasy zanieczyszczonej metalami ciężkimi jako element procesu produkcji ciepła i energii elektrycznej w układzie CHP w oparciu o silnik z zapłonem samoczynnym (ZS). Każdy z przypadków odzwierciedlał realia cenowo - kosztowe poszczególnych krajów poddanych analizie. Uwzględniono między innymi koszt obsługi, cenę energii elektrycznej, wysokość podatków, cenę biomasy i inne. Otrzymane wyniki pokazują, który czynnik zasadniczo wpływa na decyzje inwestycyjne w poszczególnych krajach i pozwalają minimalizować czynniki ryzyka związane z produkcją ciepła (i energii elektrycznej) w oparciu o lokalnie dostępne surowce.

EN

Profits of the process of the gasification gas generation based on the locally available materials, for the production of electricity and heat, depends on many factors. Model approach of the most of them is a big challenge. The paper presents a model for estimating and determining the cost-effectiveness of the process of biomass gasification for selected countries in Central and Eastern Europe: Poland, Germany and Romania. It was assumed that heavy metal contaminated energy crop Miscanthus x giganteus is gasified. In the paper three cases are analysed: (1) The gasification of heavy metal contaminated biomass for heat production, (2) gasification of heavy metal contaminated biomass for heat and electricity production in CHP unit based on Otto engine, and (3) a gasification of heavy metal contaminated biomass for heat and electricity production in CHP unit based on Diesel engine. Each case reflects the real cost and price situation of individual countries. In the analysis, the service cost, the price of electricity, the amount of taxes, the price of biomass and others elements were included. The results obtained show that factor essentially influences the investment decisions of individual countries and help minimize the risk factors associated with the production of heat (and electricity) based on locally available raw materials.