Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effectiveness of using physical pretreatment of lignocellulosic biomass

Piątek Milena, Bartkowiak Anna

Journal of Water and Land Development

|

2023

|

no. 58

62--69

EN

Pretreatment is aimed at making lignin structures, which in turn causes decrystallisation and depolymerisation of cellulose. This treatment allows to increase the energy potential of substrates. A properly selected method allows for obtaining larger amounts of biogas with a high content of biomethane. The aim of the study was to analyse selected pretreatment methods (ultrasonic and hydrothermal) for biogas yield, including biomethane, and to demonstrate the effectiveness of obtaining additional electricity and heat from these methods. It was based on the literature data. On basis the study, the following information was obtained: average yield of biogas and biomethane before and after treatment, difference in yield of biogas and biomethane after treatment, and the effect of treatment on the substrate used. Moreover, an estimate was made of the effectiveness of obtaining additional electricity and heat from selected pretreatment methods compared to hard coal. Based on the analysis of the ultrasonic treatment analysis, it was shown that the best result was obtained with the ultrasound treatment of the mixture of wheat straw and cattle manure with the following parameters: frequency 24 kHz, temperature 44.30°C, time 21.23 s. This allowed a 49% increase in biogas production. The use of pretreatment would therefore allow the production of more electricity and heat capable of replacing conventional heat sources such as coal.

2

Eco-Friendly Utilisation of Agricultural Coproducts: Enhancing Ruminant Feed Digestibility through Synergistic Fungal Co-Inoculation with Fusarium solani, Fusarium oxysporum, and Penicillium chrysogenum

Benaddou Mohamed, Hajjaj Hassan, Diouri Mohammed

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 8

120--132

EN

This study aims to explore the synergistic effects of co-inoculation with Fusarium solani (F.s), Fusarium oxysporum (F.o), and Penicillium chrysogenum (P.ch) to enhance the digestibility and quality of lignocellulosic biomass for ruminant feeding. Wheat straw (WS), olive pomace (OP), and cedar wood (CW) were assessed as substrates. Results indicated varying impacts on lignin loss (L_loss), cellulose improvement (C_imp), and in vitro true digestibility improvement (IVTD_imp). F.o and P.ch co-inoculation exhibited the highest mean L_loss (53.74%), surpassing F.s and P.ch co-inoculation (18.23%) and F.s and F.o co-inoculation (19.23%). F.o_P.ch co-inoculation notably increased cellulose content (C_imp = 29.86 ± 18.19%) and IVTD_imp (40.74% ± 20.51%), while F.o_F.s showed minimal IVTD_imp (0.14 ± 11.42%). Substrates differed in fiber change and dry matter loss, with OP having the highest C_imp (25.6 ± 20.7%). Treatment duration influenced L_loss and IVTD_imp, increasing from 4 to 12 weeks. Co-inoculating F.o and P.ch enhances lignin degradation and biomass digestibility, improving their suitability for ruminant feed. Thoughtful selection of fungal combinations is crucial for optimizing co-inoculation. These findings support the utilisation of lignocellulosic biomass in ruminant feed.

3

Influence of Temperature and Reaction Time on the Efficiency of Alkaline Pretreatment of Hay Biomass

Zdeb Magdalena, Skóra Aneta, Pawłowska Małgorzata

Journal of Ecological Engineering

|

2021

|

Vol. 22, nr 2

120--127

EN

Low biodegradability caused by polymeric structure is the main barrier in the use of lignocellulosic materials in biofuels production by using biological methods. Pretreatment of the biomass is the way to improve the suitability of hardly biodegradable biomass for biogas or bioethanol production. Evaluation of the influence of thermal and thermochemical alkaline pretreatment on the efficiency of hydrolysis of hay (mixture of various grass species) was the aim of the study. The batch scale experiment was carried out with the use of NaOH and distilled water as solvents, and the changes in pretreatment time (2, 4 and 8 hours) and temperature (22 and 80°C) were also considered. The efficiency of biomass solubilisation was assessed based on the results obtained from the measurements of chemical oxygen demand (COD) and volatile fatty acids (VFA) concentration in the hydrolysates. The solubility of the biomass, expressed as a percentage of soluble COD in total COD, was calculated. The experiment showed that the highest solubilisation of hay biomass was observed at 80°C under alkaline conditions. In this case, the solubility of the COD was 3-times higher, and the VFA concentration in hydrolysates was 4-times higher in comparison to the distilled water-based test at 22°C. It was noted that time of the process significantly influenced the efficiency of biomass solubilisation only during the experiment carried out at 22°C. Extension of hydrolysis time from 2 to 8 hours increased the value of soluble COD of 70% and 55% for water and alkaline solvent, respectively. The process conducted at 80°C was not time-dependent over the considered period.

4

Biomass delignification with green solvents towards lignin valorisation: ionic liquids vs deep eutectic solvents

da Costa Lopes André M.

Acta Innovations

|

2021

|

no. 40

64--78

EN

The use of renewable resources as feedstocks to ensure the production of goods and commodities for society has been explored in the last decades to switch off the overexploited and pollutant fossil-based economy. Today there is a strong movement to set bioeconomy as priority, but there are still challenges and technical limitations that must be overcome in the first place, particularly on biomass fractionation. For biomass to be an appellative raw material, an efficient and sustainable separation of its major components must be achieved. On the other hand, the technology development for biomass valorisation must follow green chemistry practices towards eco-friendly processes, otherwise no environmental leverage over traditional petrochemical technologies will be acquired. In this context, the application of green solvents, such as ionic liquids (ILs) and deep eutectic solvents (DES), in biomass fractionation is envisaged as promising technology that encompasses not only efficiency and environmental benefits, but also selectivity, which is a crucial demand to undertake cascade processes at biorefinery level. In particular, this article briefly discusses the disruptive achievements upon the application of ILs and DES in biomass delignification step towards an effective and selective separation of lignin from polysaccharides. The different physicochemical properties of these solvents, their interactions with lignin and their delignification capacity will be scrutinized, while some highlights will be given to the important characteristics of isolated lignin fractions for further valorisation. The advantages and disadvantages between ILs and DES in biomass delignification will be contrasted as well along the article.

5

The impact of mechanical pretreatment on biogas production from waste materials of the chemical and brewing industries

Bernat Katarzyna, Zaborowska Magdalena, Goryszewska Katarzyna

Technical Transactions

|

2020

|

Vol. 117, iss. 1

art. no. e2020037

EN

Respirometric tests, carried out in OxiTop system, were used to determine biogas production (BP) from two waste materials, willow bark residue (W) from the chemical industry and brewer’s spent grain (BSG) from the brewing industry. Moreover, the kinetics of BP and the loss of organic compounds (expressed as COD) were investigated. In this investigation, W and BSG were used both in their unchanged forms and after mechanical pretreatment (grinding to a diameter of 1 mm) (W_G and BSG_G). The initial organic load in the bioreactors was 4 kg OM/m³. The BP from W was 154.1 dm³/kg DM (166.6 dm³/kg OM), and from BSG, it was 536.9 dm³/kg DM (559.5 dm³/kg OM). This probably resulted from the fact that the content of lignin that was hard to biodegrade was higher in W than in BSG. Mechanical pretreatment increased BP from W_G to 186.7 dm3/kg DM (201.9 dm³/kg OM), and from BSG_G to 564.0 dm³/kg DM (588.7 dm³/kg OM). The net biogas yield from W and BSG increased by 17% (35 dm³/kg OM) and 5 % (29 dm3/kg OM), respectively. The kinetic coefficient of BP (kB) and the rate of BP (rB) of W were lower than those of BSG. Mechanical pretreatment increased the kB and rB of biogas production from both waste materials.

PL

Wykorzystano testy respirometryczne (bioreaktory OxiTop) do określenia produkcji biogazu (BP) z materiałów odpadowych tj. pozostałości kory wierzby (W) oraz młóta (BSG). Ponadto wyznaczono kinetykę BP i usuwania związków organicznych (ChZT). W i BSG stosowano w formie niezmienionej oraz po mechanicznej obróbce wstępnej (rozdrobnienie do średnicy 1 mm) (W_G, BSG_G). Początkowe obciążenie ładunkiem związków organicznych w bioreaktorach wynosiło 4 kg s.m.o./m3. Produkcja biogazu z W oraz BSG wynosiła odpowiednio 154,1 dm³/kg s.m. (166,6 dm³/kg s.m.o.) i 536,9 dm³/kg s.m. (559,5 dm³/kg s.m.o). Prawdopodobnie było to wynikiem wyższej zawartości trudno biodegradowalnej ligniny w pozostałości kory wierzby. Po mechanicznym rozdrobnieniu, produkcja biogazu z W_G oraz z BSG_G zwiększyła się do 186,7 dm³ kg s.m. (201,9 dm³/kg s.m.o.) i 564,0 dm³/kg s.m. (588,7 dm³/kg s.m.o). Wydajność biogazu netto wzrosła odpowiednio o 17% (35 dm³/kg s.m.o) i 5% (29 dm³/kg s.m.o.). Współczynniki kinetyczne BP (kB) oraz szybkości produkcji biogazu (rB) były niższe gdy substratem była W. Po mechanicznym rozdrobnieniu parametry kinetyczne BP były wyższe.

6

Lignocellulosic biomass as a feedstock for the cellulose ethanol (2G) production

Hawrot-Paw Małgorzata

Polish Technical Review

|

2020

|

No. 3

9--17

EN

In the paper, the possibilities of utilizing the lignocellulosic biomass in the second generation bioethanol (2G) production were presented. The most important groups of lignocellulosic raw materials were characterized. The composition and structure of biomass and the methods for its conversion to ethanol were described. Moreover, the conceptions of utilizing the lignocellulosic biomass not only as the renewable energy source for production of biofuels but also of other products with the value added within the frames of integrated technological processes in biorefineries, with the consideration of the estimated costs of cellulose ethanol production were presented.

PL

W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania biomasy lignocelulozowej do produkcji bioetanolu drugiej generacji (2G). Scharakteryzowano najważniejsze grupy surowców lignocelulozowych. Opisano skład i budowę biomasy oraz metody jej konwersji do bioetanolu. Ponadto zaprezentowano koncepcje wykorzystania biomasy lignocelulozowej nie tylko jako odnawialnego źródła do produkcji biopaliw, ale również innych produktów o wartości dodanej w ramach zintegrowanych procesów technologicznych w biorafineriach, z uwzględnieniem szacunkowych kosztów wytworzenia etanolu celulozowego.

7

Heat Induced Pre-Treatment Technologies for Lignocellulosic Biomass. A Comparison of Different Processes and Techniques

Scherzinger Marvin, Kaltschmitt Martin

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 7

134--146

EN

In order to overcome several obstacles when using lignocellulosic biomass as solid fuel, different heat induced pre-treatment techniques are available. Such a pre-treatment can be realized either within a gaseous or within a hydrothermal or vapothermal atmosphere. Below, the main reactions, occurring in the respective atmosphere at temperatures below 300°C, typical for such a pre-treatment, are discussed. Different pre-treatment techniques realized at this temperature range were introduced, characterized and compared with each other. This comparison included the current state of research, the market proximity, the process parameters as well as applicable educts and product properties.

8

Progress in the Production of Biogas from Maize Silage Following Alkaline and Thermal Pre-Treatment

Nowicka A., Zieliński M., Dębowski M., Dudek M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

741--762

EN

This study analysed the effects of microwave radiation and sodium hydroxide on the destruction of lignocellulosic plant biomass (maize silage) and determined the susceptibility of a pre-treated substrate on anaerobic decomposition in the methane fermentation process. The effects of microwave heating-based disintegration were compared to conventional heating. The highest effectiveness of biogas production was obtained during the fermentation of a substrate conditioned using microwave radiation with the addition of NaOH in an amount of 0.2 g/gd.m., and the obtained result was 11.3% higher than a sample heated conventionally and was 29.4% higher than a sample subjected to no chemical treatment.

PL

Celem opisanych badań była analiza oddziaływania promieniowania mikrofalowego oraz wodorotlenku sodu na destrukcję lignocelulozowej biomasy roślinnej (kiszonka kukurydzy) oraz określenie podatności wstępnie przygotowanego substratu na beztlenowy rozkład w procesie fermentacji metanowej. W toku prac porównano efekty dezintegracji w oparciu o ogrzewanie mikrofalowe z wynikami uzyskanymi podczas ogrzewania konwencjonalnego. Najwyższą efektywność produkcji biogazu uzyskano podczas fermentacji substratu kondycjonowanego przy pomocy promieniowania mikrofalowego z dodatkiem NaOH w ilości 0,2 g/gs.m., otrzymany wynik był o 11,3% większy od próby ogrzewanej konwencjonalnie i o 29,4% większy od próby nie poddanej obróbce chemicznej.

9

Wpływ procesu detoksykacji na efektywność butanolowej fermentacji słomy pszennej

Kotarska K., Dziemianowicz W., Świerczyńska A.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 12

2192--2193

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu procesu detoksykacji, zastosowanego podczas rozkładu polisacharydów i fermentacji biomasy roślinnej, zawierającej strukturę lignocelulozową, na produkcję biobutanolu. Stwierdzono, że produktywność procesu fermentacji acetono- butanolowej (ABE), przy wykorzystaniu bakterii Clostridium acetobutylicum, zależna jest nie tylko od obróbki wstępnej i hydrolizy enzymatycznej słomy pszennej, ale także od usunięcia związków chemicznych, inhibitująco wpływających na mikroorganizmy.

EN

Wheat straw was thermohydrolyzed in alk. soln., detoxicated with activated C to remove acids and phenols and fermented to bio-BuOH by using Clostridium acetobutylicum bacteria. The detoxication resulted in an increase in sugar conversion from 1.48 g/(L·h) up to 1.78 g/(L·h).

10

Metodyka rozdzielania i oznaczania lotnych inhibitorów fermentacji w brzeczkach fermentacyjnych ciemnej fermentacji, techniką GC-MS

Makoś P., Słupek E., Kamiński M.

Camera Separatoria

|

2018

|

Vol. 10, No. 2

64--80

PL

W pracy przedstawiono opracowaną w wyniku badań metodykę identyfikacji i oznaczania inhibitorów fermentacji w brzeczkach fermentacji ciemnej z biomasy ligno-celulozowej, z wykorzystaniem ekstrakcji ciecz-ciecz w sprzężeniu z chromatografią gazową ze spektrometrem mas (LLE-GC-MS). W ramach badań dokonano doboru korzystnych warunków ekstrakcji ciecz-ciecz, w tym: pH, objętości rozpuszczalnika ekstrakcyjnego, czasu ekstrakcji oraz warunków wirowania. Opracowana metodyka charakteryzuje się niskimi wartościami granicy wykrywalności (0,0086 – 3,75 mg/L) i oznaczalności, dobrą powtarzalnością i szerokim zakresem liniowości. W próbkach brzeczek fermentacyjnych, zidentyfikowano trzy inhibitory fermentacji (furfural, gwajakol i syringol) w stężeniach w zakresie od 0,04 do 2,45 mg/L. Dodatkowo, osiem innych inhibitorów, w tym głównie lotne kwasy tłuszczowe w stężeniach od 2,86 do 956 mg/L zidentyfikowano w brzeczkach, w trybie SCAN. Wyniki badań, wskazują na konieczność monitorowania przebiegu procesu fermentacji ciemnej w zakresie powstawania inhibitorów fermentacji, których obecność wpływa toksycznie na mikroorganizmy wytwarzające biowodór.

EN

The paper presents the method for the qualitative and quantitative determination of fermentation inhibitors in fermentation broths for bio-hydrogen, using liquid-liquid extraction and gas chromatography with mass spectrometry (LLE-GC-MS). Initially, the extraction parameters were optimized. These included: pH, volume of extraction solvent, pH, extraction time as well as speed of centrifugation. The developed method has low detection limits (0,0086 – 3,75 mg/L), and determination, good repeatability and a wide range of linearity. In fermentation broth samples, three fermentation inhibitors (furfural, guaiacol and syringol) were identified in concentrations ranging from 0.04 to 2.45 mg/L. In addition, eight more inhibitors, mainly volatile fatty acids in concentrations from 2.86 to 956 mg/L, were identified in fermentation broth, using the SCAN mode. The paper demonstrates the need for monitoring inhibitors in fermentation broth during dark fermentation process, due to the fermentation inhibitors are toxic to biohydrogen-producing microorganisms.

11

Zastosowanie wysokosprawnej kolumnowej chromatografii cieczowej w odwróconych układach faz (RP-HPLC) do rozdzielania i wstępnej identyfikacji składników hydrofilowych mieszanin po hydrolizie zasadowej biomasy lignocelulozowej (BMLC)

Nowak P., Łukajtis R., Kamiński M.

Camera Separatoria

|

2017

|

Vol. 9, No. 2

131--154

PL

Wzrost konsumpcji paliw kopalnych, ich pozyskiwanie oraz eksploatacja niesie ze sobą wiele zagrożeń dla środowiska, dlatego alternatywnym źródłem energii stają się biopaliwa, w tym bio-wodór pozyskiwany w konwersji biomasy ligno-celulozowej, która poddawana jest obróbce wstępnej. Najczęściej wykorzystywaną metodą obróbki wstępnej jest hydroliza alkaliczna, podczas której powstaję bardzo dużo produktów ubocznych, nieprzydatnych do wytwarzania paliw, szczególnie powstałych z hydrolizy ligniny. Najczęściej wykorzystywaną techniką identyfikacji i oznaczania składu hydrolizatów biomasy ligno-celulozowej jest chromatografia cieczowa realizowana w różnych układach faz oraz z wykorzystaniem elucji gradientowej. W przypadku badania hydrolizatów zawierających hydrofobowe składniki, najbardziej korzystne wydają się warunki odwróconych układów faz – RP-HPLC. W niniejszej pracy porównano dwie metodyki wysokosprawnej kolumnowej chromatografii cieczowej w odwróconych układach faz (RP-HPLC) do rozdzielania i wstępnej identyfikacji składników hydrofilowych mieszanin po hydrolizie zasadowej biomasy lignocelulozowej, w celu optymalizacji procesu konwersji biomasy ligno-celulozowej (BMLC) do uzyskania najlepszej efektywności procesu hydrolizy. Wyniki tych badań powinny doprowadzić w przyszłości do procedur pozyskania ubocznych produktów, powstających podczas procesu hydrolizy BMLC, przydatnych użytkowo. Konieczne będą badania uzupełniające, wykonywane w warunkach dwu-wymiarowej elucyjnej gradientowej kolumnowej wysokosprawnej chromatografii cieczowej, z uwzględnieniem spektrometrii Mas (MS), oprócz detektora spektrofotometrycznego z detektorem typu DAD (Diode Array) - 2D-Grad-HPLC-UV-VIS-DAD / MS.

EN

The increase in the consumption of fossil fuels, their acquisition and exploitation carries a lot of threats to the environment, therefore an alternative source of energy are biofuels, including biohydrogen obtained in the conversion of ligno-cellulosic biomass, which undergoes pre-treatment. The most frequently used method of pre-treatment is alkaline hydrolysis, during which a lot of by-products are generated, unsuitable for the production of fuels, especially those resulting from hydrolysis of lignin. The most commonly used technique for identifying and determining the composition of lignocellulose biomass hydrolysates is liquid chromatography carried out in various phase systems and using gradient elution. In the case of testing hydrolysates containing hydrophobic components, the conditions of reversed phase systems - RP-HPLC seem to be most favorable. This paper compares two methods of high performance reverse phase column chromatography (RP-HPLC) for the separation and initial identification of components of hydrophilic mixtures after basic hydrolysis of lignocellulose biomass, in order to optimize the process of converting lignocellulose biomass (BMLC) to the best the effectiveness of the hydrolysis process. The results of these tests should lead in the future to procedures for obtaining by-products of BMLC hydrolysis which are useful for use. Supplementary tests will be required, performed in two-dimensional, elution, gradient, columnar high performance liquid chromatography, including Mas (MS) spectrometry, in addition to a spectrophotometric detector with a DAD detector (Diode Array) - 2D-Grad-HPLC-UV-VISDAD / MS.

12

Analiza składu fazy gazowej wytwarzanej podczas fermentacji ciemnej

Rybarczyk P., Kucharska K., Pawłowicz R., Kamiński M.

Camera Separatoria

|

2017

|

Vol. 9, No. 2

73--81

PL

Fermentacja ciemna umożliwia otrzymywanie bio-wodoru z substratów pochodzenia biologicznego, np. z biomasy ligno-celulozowej. Kontrola i właściwe sterowanie przebiegiem procesu fermentacji ciemnej wymaga bieżącego monitoringu składu powstającej fazy gazowej. W niniejszej pracy przedstawiono metodykę analizy składu fazy gazowej z wykorzystaniem techniki GC-TCD-FID. Zaproponowana metodyka umożliwia oznaczenie następujących gazów w analizowanej mieszaninie: H2, O2, CH4 i CO2. W pracy zwięźle omówiono metodę fermentacyjnego otrzymywania biopaliw gazowych z surowców ligno-celulozowych. Przedstawiono przykładowe wyniki analizy chromatograficznej próbek gazowych, pobieranych w trakcie fermentacji ciemnej z hydrolizatu ze zmielonej i wysuszonej wierzby energetycznej po wcześniejszej obróbce alkalicznej i hydrolizie enzymatycznej.

EN

Dark fermentation allows the production of biohydrogen from substrates of biological origin, e.g. from lignocellulosic biomass. The proper control of the course of the dark fermentation process requires the need of monitoring of the composition of the generated gas phase. This paper presents the methodology of gas phase composition analysis using the GC-TCD-FID technique. The proposed methodology makes it possible to determine the following gases in the analyzed mixture: H2, O2, CH4 and CO2. The work discusses briefly the method of fermentative production of gaseous biofuels from lignocellulosic raw materials. Exemplary results of the GC-FID-TCD analysis carried out on gas samples collected during dark fermentation from milled and dried energetic willow, previously alkaline pretreated and enzymatically hydrolysed, are presented.

13

Wykorzystanie biomasy na cele grzewcze a ograniczenie emisji zanieczyszczeń powietrza z sektora komunalno-bytowego

Mirowski T.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 1

466-477

PL

W Polsce zauważalny jest dynamiczny rozwój zastosowania w bilansie energetycznym energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Efekt ten związany jest z przyjęciem proekologicznych aktów prawnych w krajach członkowskich Unii Europejskiej. Niestety nie przekłada się to na widoczną poprawę jakości powietrza na obszarach zagrożonych niską emisją. Niska emisja z sektora komunalno-bytowego to od kilku lat trudny do rozwiązania problem w województwie małopolskim, śląskim i wielu miastach, gdzie stężenia pyłów PM 10 i PM 2.5 oraz innych monitorowanych zanieczyszczeń powietrza przekraczają dopuszczalne normy. W artykule przedstawiono krótką charakterystykę biomasy, głównie pod względem jej składu oraz możliwości wykorzystania w kotłach małej mocy. Opisano przyjętą metodykę badawczą w zakresie redukcji niskiej emisji z sektora komunalno-bytowego oraz przedstawiono wstępne wyniki badań. Rodzaje stosowanych kotłów stałopaliwowych w gospodarstwach domowych i budynkach użyteczności publicznej w większości nie spełnia norm obecnie obowiązujących w zakresie emisji zanieczyszczeń do mocy 50 kW. Nowoczesne kotły z automatycznym podawaniem paliwa w postaci peletów z biomasy pozwalają skutecznie ograniczyć poziom niskiej emisji oraz innych szkodliwych gazów, co wykazano w artykule na przykładzie biblioteki miejskiej w Jordanowie. Ważnym elementem, który zachęci do zmiany starej technologii na nową jest koszt paliwa biomasowego, który przekłada się na koszty eksploatacji. W artykule przedstawiono możliwości wytwarzania peletów z biomasy roślinnej takiej, jak różne gatunki słomy, siano, liście, drobne gałęzie, zieleń z pielęgnacji, itp. W procesie peletyzacji dochodzi do waloryzacji materiału wejściowego. Zbadano właściwości fizyko-chemiczne peletu o nazwie NES z bazowej mieszanki słomy z pszenicy i lucerny o zawartości wilgoci do 40%. Wyniki potwierdziły spodziewane efekty w postaci dobrej jakości paliwa, które można stosować w kotłach klasy 5. Przeprowadzono także pomiary emisji starego kotła przed jego wymianą w miejscu użytkowania. Wyniki redukcji zanieczyszczeń emitowanych do powietrza przedstawiono w artykule w formie wykresu. Zastosowanie kompleksowego rozwiązania w zakresie produkcji peletu z lokalnych zasobów biomasy oraz spalanie go w kotłach klasy 5 ze zmodyfikowaną konstrukcją palnika daje wymierne efekty ekonomiczne i środowiskowe. Przykładem tego jest realizacja programu badawczo-wdrożeniowego DRATEWKATM, który jest realizowany w mieście Jordanów w powiecie suskim.

EN

It is noticed, that in Poland occurs dynamic development in the energy use of energy from renewable sources. This effect is related to the adoption of pro-environmental legislation in the members of the European Union. Unfortunately, there is no visible impact on in air quality improvement in areas threatened by „low emissions”. „Low emission“ from the municipal sector, is from years a difficult problem of the Malopolska and Silesia province and plenty of cities, where concentrations of particulate matter (PM 10, PM 2.5) and other monitored air pollution exceeded permitted levels. The article presents a characteristic of biomass, mainly of its composition and the possibility to use in small boilers. Described the methodology of carried research in the field of „low emission“ reductions from the municipal sector and presented the preliminary results. Solid-fuel types of boilers used in households and public buildings for the most of them does not meet common standards for emissions to 50 kW of thermal power. The combustion of pellet in new modern biomass-boilers with automatic feed system, can effectively reduce the level of dusts and other air pollutants, as has been shown in the article as an example of the municipal library in Jordanow town. An important element that should encourage potential users to change the old technology to the new, is the cost of the biomass fuel, which has impact to an operating costs. The article presents the possibility of pellets production from biomass such as a various species of straw, grass, tree leaves, branches, etc. Analyzed chemical and physical stability of "NES“ pellet prepared from blend of wheat straw and lucerne with moisture content of 40%. The results confirmed the expected results in a form of the good quality parameters of fuel which can be used in 5 class boilers.The emission of air pollutants measurements were also carried out an old boiler before its replacement at the point of potential use. The results of the reduction of pollution emitted into the air are presented in the form of a graph. The solution of biomass utilisation for the production of pellets fuel from local biomass resources which combusting in 5 class boiler with a modified design of the torch inside gives us significant economic and enviromental effects. An example of this is the implementation of the program of research "DRATEWKA", which is carried out in the Jordanów town.

14

The Impact of Extrusion on the Biogas and Biomethane Yield of Plant Substrates

Pilarski K., Pilarska A. A., Witaszek K., Dworecki Z., Żelaziński T., Ekielski A., Makowska A., Michniewicz J.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 4

264--272

EN

The objective of the present work was to determine the effect of pretreatment by extrusion on the biogas and biomethane yield of lignocellulosic substrates such as maize silage and maize straw silage. The biogas yields of the substrates before and after treatment were compared. Moreover, energy efficiency of pretreatment by extrusion was analyzed in order to assess the applicability of the process in an agricultural biogas plant. Extrusion tests were carried out in a short single-screw extruder KZM-2 in which the length-to-diameter ratio of the screw was 6:1 and rotational speed was 200 rpm. The biogas yield tests of the plant substrates after extrusion were carried out in a laboratory scale, using 15 biofermenters operated in a periodic manner, at a constant temperature of 39°C (mesophilic digestion) and controlled pH conditions. The gas-emission analysis was performed using a certified gas analyzer from Geotech GA5000. Pretreatment by extrusion was observed to improve the quantity of methane generated: in terms of fresh matter for maize silage subjected to extrusion, the methane yield was 16.48% higher than that of the non-extruded silage. On the other hand, maize straw silage after extrusion gave 35.30% more methane than did the same, non-extruded, material. Differences in yields relative to dry organic matter are also described in this paper. Taking into account the amount of energy that is spent on pretreatment and the generated amount of methane, the energy balance for the process gives an idea of the economics of the operation. For maize silage, energy efficiency was lower by 13.21% (-553.2 kWh/Mg), in contrast to maize straw silage, where the increase in energy was 33.49% (678.4 kWh/Mg). The obtained results indicate that more studies on the pretreatment and digestion of maize silage are required in order to improve the efficiency of its use for making biogas. To fully utilize its potential, it is necessary to know thoroughly the effect of the extrusion process and of biogas production on energy efficiency at different conditions.

15

Wybrane metody wstępnej obróbki surowców roślinnych stosowanych do produkcji biogazu

Witaszek K., Pilarska A. A., Pilarski K.

Ekonomia i Środowisko

|

2015

|

nr 2

130--144

EN

An agricultural waste substrates such as rape straw, hay, corn stover, or other types of green fodder (grass residues) are not utilized in many farms and go to the waste, which finally goes to the soil. Therefore, it is very important to appropriately manage these substrates, for example, in methane fermentation process for the biogas production. During the process of methane fermentation in agricultural biogas plant, mentioned biomass substrates are decomposed only in a small extent. The low biodegradability of straw and grasses is related to their chemical structure. The composition of this materials includes cellulose and hemicellulose compounds surrounded with the lignin polymers (hence, in the literature the name of lignocellulosic biomass is used), which is not digested in this form by enzymes of the methane bacteria. It is assumed that a suitable technological pretreatment of the batch (by micronization or steam explosion) may significantly improve the methane fermentation process with little additional energy and cost inputs. The aim of the study is to discuss the impact of selected pretreatment technologies of vegetable raw material plant for the production of biogas and to provide energy and economic balance of the proposed methods. Studies were conducted basing of foreign literature reports (in Poland not yet published research in the field of mechanical and thermal pre-treatment of plant biomass) and also based on knowledge and own research.

16

Metody destabilizacji biomasy lignocelulozowej przed konwersją do biopaliw

Grala A., Zieliński M., Dudek M, Dębowski M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 5

173--176

PL

Wzrost zainteresowania odnawialnymi źródłami energii, upowszechnienie i kontrowersje wokół wykorzystania biopaliw 1 generacji wymusiło konieczność poszukiwania biomasy, która nie stanowi konkurencji dla produkcji żywności. Biomasa lignocelulozowa, głównie pochodzenia odpadowego jest znakomitym substratem do wytwarzania energii. Czynnikiem wpływającym w największym stopniu na efektywność produkcji biopaliw z lignocelulozy jest jej skład chemiczny. Obecność lignin w materiale wpływa na twardość substratu i stanowi element łączący pozostałe polimery w zbity, trwały kompleks. Aby skutecznie przetworzyć lignocelulozę do biopaliw konieczne jest zastoso-wanie procesów wstępnego kondycjonowania substratu. Badania nad procesami obróbki wstępnej wzbudzają ostatnio duże zainteresowanie, stanowiąc największe wyzwanie dla komercyjnej produkcji biopaliw II generacji. W ostatnich dziesięcioleciach opracowano wiele procesów wstępnej obróbki, które są stale testowane i udoskonalane. Niniejsze opracowanie opisuje metody fizyczne, fizyko-chemiczne, chemiczne i biologiczne destabilizacji biomasy lignocelulozwej.

EN

The increased interest in renewable energy sources, propagation and the controversy surrounding the use of first-generation biofuels has forced the need to search biomass that does not compete with food production. Lignocellulosic biomass, mainly of waste is an excellent substrate for energy production. Factor contributing to the greatest extent on the efficiency of biofuel production from lignocellulose is its chemical composition. The presence of lignin in the material affects the hardness of the substrate and a connecting element other polymers in dense, stable соmрlех. For the effective processing of lignocellulose to biofuels is necessary to use substrate pretreatment process. Re¬search on pretreatment process recently attracted great interest, because it constitutes the biggest challenge for the commercial production of second generation biofuels. In recent decades have produced many pretreatment processes that are continuously tested and improved. This paper describes a method of physical, physicochemical, chemical and biological instability lignocel¬lulosic biomass.

17

Effects of Ultrasound Disintegration of Maize Silage on the Efficiency of Methane Fermentation

Zieliński M., Grala A., Dudek M., Dębowski M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

117--122

EN

This article analyses the impact of using ultrasound in the pretreatment of maize shoots on the process of anaerobic digestion. The analysis was conducted to demonstrate the impact of ultrasound to improve the methane fermentation of maize silage by the anaerobic degradation of structural lignocellulose. Tests were performed on a test bench consisting of a two-stage reactor system, the first stage of which served as a control, while the substrate used in the second stage was exposed to ultrasound. In the present two-stage methane fermentation system, a significant decrease in COD values from baseline values was observed (84 %), while in the case of the control system not treated with ultrasound, a pollutant removal efficiency of 77 % was observed. In the test system, an increase of 30 % in the amount of biogas produced was observed compared with the control system.

PL

Badania opisane w artykule dotyczą wpływu wstępnej obróbki kiszonki kukurydzy za pomocą ultradźwięków na proces fementacji metanowej. Prowadzone analizy miały na celu wykazanie wpływu ultradźwięków na poprawę fermentacji metanowej pędów kukurydzy poprzez abiotyczny rozkład struktur lignino-celulozowych. W analizowanym dwustopniowym układzie fermentacji metanowej zaobserwowano znaczny spadek wartości ChZT w stosunku do wartości wyjściowej, było to 84 %, w przypadku układu kontrolnego nie poddanego działaniu ultradźwięków zanotowano sprawność usuwania zanieczyszczeń na poziomie 77 %. W układzie badawczym zaobserwowano wzrost ilości produkowanego biogazu o 30 % w porównaniu z układem kontrolnym.

18

Efektywność obróbki mechanicznej biomasy sorgo i miskanta w produkcji bioetanolu II generacji

Wawro A., Batog J., Pieprzyk-Kokocha D., Skibniewski Z.

Chemik

|

2013

|

Vol. 67, nr 10

927--934

PL

Przedstawiono badania nad efektywnością mechanicznej obróbki wstępnejsurowców lignocelulozowych – sorgo i miskanta – do produkcji biopaliw II generacji. Wykonano pomiar zużycia energii do rozdrobnienia biomasy sorgo i miskanta, analizę sitową ich frakcji, a także test hydrolizy enzymatycznej i oznaczono zawartość cukrów metodą Millera. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano wyboru skutecznego i ekonomicznie uzasadnionego sposobu wstępnego przygotowania biomasy sorgo i miskanta do procesu wytwarzania bioetanolu.

EN

The paper presents the studies on the efficiency of mechanical pretreatment of lignocellulosic materials i.e. sorghum and miscanthus for the production of 2nd generation of biofuels. The energy consumption required for fragmentation of sorghum and miscanthus biomass was measured; their fractions were evaluated by sieve analysis. Also enzymatic hydrolysis was tested and the sugar content was determined with the use of the Miller’s method. The results of the tests allowed for selection of efficient and economically viable method of pre-treatment of the sorghum and miscanthus biomass for the production of bioethanol.

19

Możliwości wykorzystania biomasy lignocelulozowej - produkcja odnawialnych paliw i chemikaliów

Michniewicz M., Janiga M.

Przegląd Papierniczy

|

2011

|

R. 67, nr 12

727-732

PL

W ostatnich latach obserwuje się szybki rozwój technologii wykorzystania odpadów biomasowych do wytwarzania energii oraz różnego rodzaju materiałów i produktów chemicznych. Przyczyną jest rosnąca potrzeba wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych oraz problematyka odpadowa i wynikająca z niej celowość a nawet konieczność gospodarczego wykorzystywania odpadów o wysokiej zawartości substancji organicznych, w tym odpadów biomasowych z rolnictwa i leśnictwa oraz przemysłów pokrewnych. Główne kierunki rozwoju technologii wykorzystania biomasy lignocelulozowej sprowadzają się do procesów biorafinacji, w wyniku których można uzyskać nowe produkty: biopaliwa, biomateriały i chemikalia. W zakresie wytwarzania nowoczesnych biopaliw można wymienić następujące technologie: wytwarzania gazu syntezowego w procesie gazyfikacji biomasy; wytwarzania paliw ciekłych dla sektora transportu; wytwarzania paliw stałych w procesach brykietowania, peletyzacji, wyprażania oraz zwęglania. W zakresie wytwarzania chemikaliów obserwuje się wykorzystanie szerokiej gamy procesów chemicznych i biochemicznych jak: hydroliza chemiczna i/lub enzymatyczna, dehydratacja, fermentacja z udziałem mikroorganizmów, termiczne odtlenienie i uwodornienie itd. Przemysł celulozowo-papierniczy, jako oparty na surowcu drzewnym (lignocelulozowym), znajduje się w dobrej sytuacji odnośnie do wdrażania tego rodzaju technologii z uwagi na fakt, że w przemyśle tym powstają znaczne ilości biomasy, takiej jak: kora, zrębki, lignina, odrzuty i osady włókien oraz osady biologiczne. Możliwości wytwarzania odnawialnych i "carbon neutral" biopaliw i chemikaliówm z odpadów biomasowych stanowią dużą szansę rozwojową dla przemysłu celulozowo-papierniczego, w tym szansę poprawy rentowności i kondycji ekonomicznej.

EN

In recent years we have observed the rapid development of technologies of using waste biomass to produce energy and various types of materials and chemical products. The reason is the growing need for energy production from renewable sources as well as waste issue and resulting from it expediency and even necessity of the use of wastes with high content of organic substances, including waste biomass from agriculture, forestry and related industries. The main directions of development of technologies to use lignocellulosic biomass are based on biorefining processes in which we can get new products: biofuels, biomaterials and chemicals. The modern biofuels production technologies include the following: - production of synthesis gas in the process of gasification of biomass; - production of liquid fuels for transport sector; - production of solid fuels in the processes of briquetting, pelletization, torrefaction and charring (production of "bio-coal"). In the manufacture of chemical products a wide range of chemical and biochemical processes are used such as: chemical and / or enzymatichydrolysis, dehydration, fermentation with micro-organisms, thermal deoxygenation and hydrogenation etc. The pulp and paper industry, as an industry based on the wood raw material (lignocellulose) is in a good position to implement such technologies since in this industry significant amounts of biomass are produced such as: bark, wood chips, lignin, fiber rejects and sludges as well as biological sludges. The possibilities of producing renewable and "carbon neutral" biofuels and chemicals from waste biomass represent a major opportunity of development for the pulp and paper industry, including the chance to improve the profitability and economic condition.