Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kontrowersje wokół spalania biomasy leśnej

Michalski Rajmund

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2022

|

nr 2

61--65

PL

W wielu krajach na całym świecie powstają na skalę przemysłową uprawy szybko rosnących roślin energetycznych, które po ścięciu „ekologicznie” się spala. Niestety takie działania wyjaławiają glebę, w dodatku zajmując miejsce upraw roślin spożywczych dla ludzi, takich jak zboża czy kukurydza. Wpływ takiego postępowania na klimat jest przedmiotem poważnych kontrowersji.

2

Biogazownie w kontekście zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich na przykładzie województwa podlaskiego

Kiryluk Aleksander

Polish Journal for Sustainable Development

|

2020

|

T. 24, cz. 2

45--52

PL

Jedną z przyczyn zmian klimatycznych są duże emisje spalin z elektrociepłowni i wielu palenisk domowych. W celu zmniejszenia tych emisji wprowadza się stopniowe przechodzenie na produkcję energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (OZE). W Polsce według danych GUS w 2018 roku, udział energii ze źródeł odnawialnych stanowił 11,16% energii brutto. Aktualnie jest wiele możliwych źródeł pozyskiwania energii odnawialnej. W artykule przedstawiono możliwości pozyskiwania energii z substratów pochodzenia rolniczego. Jedną z metod jest produkcja biogazu w procesie fermentacji metanowej w biogazowniach rolniczych. Do produkcji biogazu w większości biogazowni rolniczych wykorzystywana jest kiszonka z kukurydzy, gnojowica, a także inne odpady organiczne z rolnictwa i przetwórstwa rolno-spożywczego. W województwie podlaskim aktualnie jest zarejestrowanych 9 biogazowni produkujących około 9,5 mln m3 biogazu, pozwalającego na wyprodukowanie 7,695 MWe. Substratami w tych biogazowniach są głównie kukurydza i odpady rolnicze (gnojowica). Wskazano na pozytywne efekty uprawy roślin na cele energetyczne, a także wpływ monokulturowych wieloletnich upraw na stabilność ekologiczną agrocenoz.

EN

One of the causes of climate change is high exhaust emissions from combined heat and power plants and many case furnaces. In order to release these verbal energy sources, gradually switch to the production of electricity from renewable sources (RES). Hence, there are many sources of renewable energy. The article presents the possibility of obtaining energy from agricultural substrates. One of the methods is the production of biogas in the methane fermentation process in agricultural biogas plants. For the production of biogas in agricultural biogas plants in agricultural biogas is maize silage, slurry, and other waste from agriculture and agri-food processing. 9 biogas plants are registered in the Podlaskie Voivodship, producing about 9.5 million m3 of biogas, allowing for the production of 7.695 MWe. The substrates in these biogas plants are mainly maize and agricultural waste (slurry). The positive effects of cultivating plants for energy purposes, as well as the impact of monoculture perennial crops on the agricultural cultivation of agrocenoses were indicated.

3

Rutwica wschodnia (Galega orientalis Lam.) jako potencjalna roślina energetyczna

Symanowicz Barbara, Kalembasa Stanisław

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 1

48--51

PL

Przedstawiono zmiany podstawowych parametrów energetycznych rutwicy wschodniej (Galega orientalis Lam.) pod wpływem nawożenia mineralnego (0, N₂₀, P₅₀, K₁₅₀, N₂₀K₅₀K₁₅₀), uprawianej przez 5 lat. Badano również skład chemiczny popiołu uzyskanego po spaleniu biomasy rutwicy wschodniej pod kątem jego wykorzystania jako środka wapnującego. Istotnie największe wartości ciepła spalania (18,423 MJ/kg) i wartości opałowej stwierdzono dla rutwicy nawożonej tylko potasem w dawce 150 kg/ha w piątym roku uprawy. Największe plony suchej masy i wartości energetycznej plonu uzyskano dla rutwicy z obiektów nawozowych N₂₀K₅₀K₁₅₀. Największe parametry energetyczne uzyskano dla liści rutwicy wschodniej. Zawartość makroskładników w popiele rutwicy malała w szeregu Ca > K > Mg > P > S > Na.

EN

Eastern galega (Galega orientalis Lam.) was cultivated and fertilized with N₂₀, P₅₀, K₁₅₀, N₂₀K₅₀K₁₅₀ doses for 5 years. Then each year, samples of plant biomass were taken for anal. to det. combustion heat, calorific value, ash content and its compn., and crop of dry mass. The highest values of energetic parameters (18.423 and 18.267 MJ/kg, resp.) were found for eastern galega fertilized only with K at the dose of 150 kg/ha, in the fifth year of cultivation. The soil fertilization with N₂₀K₅₀K₁₅₀ resulted in a highest yields of dry matter and energy value of biomass. The content of macroelements decreased in series Ca > K > Mg > P > S > Na.

4

Zastosowanie P. arundinacea w fitoremediacji gleb skażonych wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) oraz wybranymi herbicydami

Włóka D., Smol M., Placek A., Kacprzak M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 102

185--201

PL

Celem przeprowadzonego eksperymentu było zbadanie możliwości zastosowania upraw roślin energetycznych, w postaci mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea), w procesie fitoremediacji terenów zanieczyszczonych herbicydami z grupy fenoksykwasów (2,4-D, MCPA) oraz wybranymi WWA (suma 10 WWA zgodnie z Dz.U. 2016, 1395). Dodatkowo, w ramach doświadczenia przeprowadzono ocenę kinetyki wzrostu i rozwoju proponowanego gatunku roślin w odniesieniu do nawożenia gleby kompostem pochodzenia odpadowego, nano ditlenkiem krzemu oraz mieszanką tych materiałów. Z akres wykonanych badań obejmował dwumiesięczny test donicowy w warunkach ex-situ z wykorzystaniem dwóch serii badawczych (seria 1 – kontrole bez roślin; seria 2 – próby z roślinami). Wyniki uzyskane w trakcie realizacji prac badawczych, pozwoliły wykazać, iż zastosowanie P. arundinacea, w charakterze „czynnika remediacyjnego”, pozwala na znaczące zwiększenie efektywności usunięcia zanieczyszczeń organicznych z gleby. Niemniej jednak zaznaczyć należy, iż najlepsze efekty zarówno w kontekście efektywności procesu, jak i ilości pozyskiwanej biomasy, uzyskane zostały pod wpływem aplikacji nawozu organicznego w postaci kompostu. Dodatkowo zaobserwowano, iż stosowanie materiałów o wysokich właściwościach sorpcyjnych, w charakterze substancji współnawożącej, może znacząco zwiększyć efektywność biotycznych procesów rozkładu zanieczyszczeń organicznych w glebie. Podsumowując można stwierdzić, że proponowana technologia fitoremediacji charakteryzuje się wysoką efektywnością działania, a jej praktyczna implementacja przyczynić się może dodatkowo do zwiększenia udziału produkcji energii z alternatywnych form paliw odnawialnych.

EN

The aim of the experiment was to investigate the possibility of use of energy crops in the form of reed canary grass (Phalaris arundinacea) in the phytoremediation of soil contaminated with phenoxyacid herbicides (2,4-D, MCPA) and selected PAHs (total of 10 PAHs according to Journal of L aws 2016, 1395). In addition, as part of the work, an assessment of the proposed plant species growth and development, in relation to the fertilization of soil with waste origin compost, silicon di-oxide nano powder and mixture of those materials. The scope of the research includes a two-month ex-situ test, with use of two series of experimental pots (series 1 – samples without plants, series 2 – samples with plants). The data obtained during the execution of the experimental works, show that the use of P. arundinacea as a remediation agent can significantly improve the organic pollutants removal efficiency from soil. Nevertheless, it should be noted, that the best results, both in terms of process efficiency and biomass yield, were obtained in samples fertilized with compost. Additionally, it has also been observed that the use of materials with high sorption properties as co-fertilizer, can significantly improve the efficiency of the biotic decomposition of organic pollutants in soil. In conclusion, the proposed phytoremediation technology can be characterized as highly effective. The practical implementation of such a method, may also contribute to the future increase of the share of energy production from alternative forms of renewable fuels.

5

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”.

6

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.

7

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.

8

Photosynthetic apparatus efficiency of Sida hermaphrodita cultivated on heavy metals contaminated arable land under various fertilization regimes

Rusinowski S., Krzyżak J., Pogrzeba M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 1

130--145

EN

Contaminated and marginal lands are favourable place for biomass feedstock establishment, especially due to European Union directive 2009/28/EC. This strategy not only cover local demand for energy and heat but also can be valuable in those land phytomanagment. The second-generation perennial energy crop species are the most feasible for such purpose. We studied the impact of two different fertilizer treatments on plant physiological parameters associated with photosynthesis, heavy metals (HMs) and primary macronutrients accumulation in Sida hermaphrodita cultivated on HMs contaminated soil under field conditions. NPK fertilized plants showed the highest values of photosynthetic parameters at the beginning of growing season when compared to control and microbial inoculated plants. However, at the end of the growing season inoculated and control plants showed better photosynthetic performance than NPK treated. NPK fertilizer caused higher Cd and Zn shoot concentrations while microbial inoculation caused higher K and the lowest N and P concentrations in shoot. Due to Cd, Pb and Zn concentrations in plants which should not result in alleviation of photosynthetic apparatus efficiency and biomass production it could be summarize that Sida hermaphrodita is a suitable plant for cultivation on land contaminated with HMs under different fertilization regimes.

PL

Tereny zanieczyszczone i odłogowane stanowią opcję dla uprawy roślin na cele energetyczne, szczególnie jeśli weźmie się pod uwagę rozporządzenia dyrektywy Unii Europejskiej w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (2009/28/EC). Spełnienie jej wymogów może być po części zrealizowane poprzez uprawę roślin energetycznych drugiej generacji. Zastosowanie takiego podejścia pozwoli nie tylko pokryć lokalne zapotrzebowanie na odnawialne źródła energii, ale także wspomóc zarządzanie terenami nieprzydatnymi w produkcji roślin na cele żywnościowe oraz paszowe. W przedstawionej pracy badano wpływ zastosowania zróżnicowanego nawożenia na parametry fizjologiczne ślazowca pensylwańskiego uprawianego na glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi. Rośliny nawożone standardowymi nawozami mineralnymi charakteryzowały się wyższymi wartościami parametrów fizjologicznych na początku sezonu wegetacyjnego, podczas gdy na końcu sezonu wegetacyjnego wyższe wartości stwierdzono dla roślin w wariancie kontrolnym i szczepionką mikrobiologiczną. Nawożenie mineralne spowodowało wyższe zawartości Cd i Zn w roślinach, podczas gdy rośliny traktowane szczepionką mikrobiologiczną miały wyższe zawartości K oraz najniższe zawartości N i P w częściach nadziemnych. Stwierdzone zawartości Pb, Cd i Zn w częściach nadziemnych ślazowca pensylwańskiego nie powinny mieć negatywnego wpływu na stan aparatu fotosyntetycznego i wydajność produkcji biomasy. W związku z tym roślina ta może być przydatna w produkcji biomasy na cele energetyczne na ternach zanieczyszczonych.

9

Ocena zmian wartości ciepła spalania, wilgotności i zawartości części lotnych w zależności od wieku przyrostów dla biomasy niektórych gatunków drzew szybkorosnących

Kaniowski W., Sacharczuk J., Kulesza L., Sztekler K.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 3

99--103

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wartości ciepła spalania, wilgotności oraz zawartości części lotnych dla przyrostów jedno-, dwu- i trzyletnich takich gatunków jak topola balsamiczna (Populus tacamahaca), topola szara (Populus canescens). Jako materiał porównawczy przebadano podobne przyrosty jesionu wyniosłego (Fraxinus excelsior), nienależącego do grupy gatunków szybkorosnących. Wyniki badań wykazały, że najwyższym ciepłem spalania charakteryzują się przyrosty jednoroczne, przy czym zmiana tego parametru jest na tyle niewielka, iż nie stanowi przesłanki do określenia optymalnego momentu zbioru biomasy. Wartości pozostałych dwu parametrów można uznać za praktycznie niezmienne w przedziale wiekowym 1-3 lat.

EN

The paper presents the results of calorific value, moisture and volatile matter increments of one-, two- and three-year species such as balsam poplar (Populus tacamahaca), gray poplar (Populus canescens). As a comparative material tested similar gains in European ash (Fraxinus excelsior), not belonging to a group of fast-growing species. The results showed that the highest heat of combustion characterized by annual increments of the change in this parameter is so small that it does not constitute a condition to determine the optimal time of harvesting biomass. The values of the other two parameters can be considered practically unchanged in the age group 1-3 years.

10

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.

11

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.

12

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.

13

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.

14

Charakterystyka roślin energetycznych jako potencjalnego surowca do produkcji biogazu

Kowalska A.

Eliksir

|

2017

|

nr 1

11--15

15

Ecological and economic aspects of the application of sewage sludge in energetic plant plantations - a SWOT analysis

Wójcik M., Stachowicz F., Masłoń A.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 27(4)

157--168

EN

Sewage sludge management in Poland is a relatively new field of waste management called “in statu nascendi”, the standards of which have not been recognized yet. It also requires the implementation of new solutions in the field of sewage sludge. So far, the most popular method of sewage sludge utilization has been landfill disposal. In line with the restriction placed on landfill waste with a calorific value above 6 MJ/kg introduced on 1 January 2016, agricultural use and thermal methods are particularly applied. Municipal sewage sludge may be successfully used in the cultivation of energetic plant plantations. The aforementioned waste could be treated as an alternative to traditional mineral fertilizers, which in turn might successfully provide valuable nutrients for plants. This paper illustrates the SWOT analysis (Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats) associated with the use of sewage sludge from Świlcza-Kamyszyn WTTP (Podkarpackie Province, Poland) for agricultural purposes. This analysis could be useful in evaluating the utility of sewage sludge in perennial plant plantations in order to determine the appropriate waste management strategies.

PL

Gospodarka osadami ściekowymi w Polsce jest stosunkowo nową dziedziną gospodarki odpadami określaną jako „in statu nascendi”, która nie doczekała się w kraju uznanych standardów i wymaga wdrażania nowych rozwiązań. Dotychczas, dominującą metodą zagospodarowania osadów ściekowych było ich składowanie. Wobec obowiązującego od 1 stycznia 2016 r. zakazu składowania odpadów o wartości opałowej powyżej 6 MJ/kg, dominujący udział wykazują metody termiczne oraz przyrodnicze i rolnicze zagospodarowanie. Osady ściekowe mogą znaleźć zastosowanie w nawożeniu upraw roślin energetycznych. Wspomniany odpad może stanowić substytut dla popularnych nawozów mineralnych, dostarczając cennych składników pokarmowych dla roślin. Artykuł przedstawia analizę SWOT dotyczącą zagospodarowania osadów ściekowych w celach przyrodniczych w oczyszczalni ścieków w Świlczy-Kamyszyn w województwie podkarpackim. Przedstawiona analiza pozwala ocenić przydatność osadów w nawożeniu plantacji roślin energetycznych, co pozwala wskazać prawidłowe strategie w gospodarce odpadami.

16

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%.

17

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.

18

Ekologiczne działanie przedsiębiorstwa w obszarze pozyskiwania energii z biomasy

Ociepa-Kubicka A., Nitkiewicz T., Karamon B.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

239--246

PL

Przedstawiono działania proekologiczne firmy Lesaffre, której priorytetem oprócz działalności produkcyjnej jest ciągła poprawa wpływu na środowisko naturalne. Zakład Lesaffre Polska w Wołczynie jest jednym z najbardziej nowoczesnych, opartym na innowacyjnych technologiach zakładem w Europie Centralnej. Świadectwo Przedsiębiorstwa Czystszej Produkcji świadczy o proekologicznym charakterze firmy, która w ostatnich 10 latach przeprowadziła szereg modernizacji zmniejszających oddziaływanie zakładu na środowisko. Oprócz licznie podejmowanych działań ekologicznych firma ta uprawia i wykorzystuje rośliny energetyczne na potrzebny pozyskania tzw. zielonej energii. Na terenie zakładu została wybudowana nowoczesna kotłownia parowa opalana biomasą. W artykule przedstawiono charakterystykę roślin energetycznych wykorzystywanych przez firmę, określono ilość i wartość energetyczną pozyskiwanej biomasy. Wskazano również zalety i wady wynikające z zastosowania biomasy roślin na cele energetyczne. Przedstawione działania proekologiczne firmy Lesaffre mogą stanowić pozytywny przykład dla innych firm. Podjęcie badań na powyższy temat jest umotywowane koniecznością zwiększenia udziału w naszym kraju energii odnawialnej w ogólnym bilansie energetycznym poprzez wykorzystanie biomasy roślin energetycznych. Należy nadmienić, że badane rośliny mają właściwości fitoremediacyjne szczególnie w przypadku zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi. Są to rośliny szybko rosnące, wieloletnie dające plony nawet do 25 Mg/ha, co kwalifikuje je do wykorzystanie na potrzeby energetyki odnawialnej.

EN

The article presents the environmental activities of Lesaffre company, whose priority, in addition to production activity, is a continuous improvement of the environmental impact. The department of Lesaffre Poland in Wołczyn is one of the most modern plant in Central Europe. The Enterprise Cleaner Production certificate demonstrates ecological character of a company, which within the last 10 years, has made a number of modernization to reduce the facility’s impact on the environment. In addition to many environmental activities that have been undertaken, the company has grown energy crops used for satisfying green energy needs. The company has also built a modern biomass-fired steam boiler. The following article shows the characteristics of energy crops used by the company, as well as the volume and value of biomass energy that is abstracted. The advantages and disadvantages of the usage of plant biomass for energy purpose shave been pointed out. The environmental measures of the company Lesaffre can provide a positive example for the other companies. Undertaking the research on this particular subject has been motivated by the need to present the possible increase the participation of Polish industry in the renewable energy within the overall energy balance through the usage of biomass energy crops. It should be noted that the tested plants have phytoremediation properties, especially in case of soil pollution with heavy metals. These are fast-growing plants, perennial crops providing up to 25 Mg/ha which qualifies them to take advantage for the purpose of renewable energy.

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.