Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of response surface methodology to improve methane production from jerusalem artichoke straw

Meng Yan, Li Yi, Chen Laisheng, Han Rui

Archives of Environmental Protection

|

2022

|

Vol. 48, no. 3

70--79

EN

Anaerobic digestion (AD) converts organic matter and biomass waste into biogas, making it an environmentally friendly technology to improve energy resources for a wide range of applications. Jerusalem artichoke straw (JAS) has an enriched content of cellulose and exhibits a high potential for methane production. AD-based production of methane can eff ectively utilize waste JAS. This study investigated the AD performance of JAS to explore the enhancement of methane yields by employing a Box-Behnken experimental design (BBD) of response surface methodology (RSM). The overall goal was to identify the optimal levels of pretreatment factors, including HCl concentration, pretreatment time, and pretreatment temperature, for producing optimal biomethane yields from JAS. The highest value of methane production achieved was 256.33 mL g-1VS by using an optimal concentration of HCl as 0.25 M, a pretreatment time of 10 h, and a pretreatment temperature of 25°C. These results inform the future application of JAS in enhanced methane production.

2

Effect of sewage sludge on the yield and energy value of the aboveground biomass of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.)

Szostek M., Kaniuczak J, Hajduk E., Stanek-Tarkowska J., Jasiński T., Niemiec W., Smusz R.

Archives of Environmental Protection

|

2018

|

Vol. 44, no. 3

42--50

EN

The sewage treatment process is inherently associated with formation of sewage sludge, which has to be managed properly due to its properties. The paper presents a possibility of application of sewage sludge in the cultivation of Jerusalem artichoke as an energy crop. The experiment consisted in single application of sewage sludge pads with varied thickness under the sod-humic horizon of silty fallow soil. Physicochemical and chemical analyses of the sewage sludge and soil treated with the pads were carried out in accordance with legal guidelines. The results of the experiment were compared with the control, i.e. an object without the application of the sewage sludge pad. The paper presents the effect of the addition of sewage sludge on the yield and energy parameters (moisture and ash content, HHV, LHV) in the aboveground biomass of Jerusalem artichoke. The content of moisture and ash as well as HHV and LHV, i.e. biofuel parameters, were determined in accordance with Polish Standards. It was found that the yield of aboveground biomass of Jerusalem artichoke increased with the thickness of the sewage sludge pads and the yield potential of this plant increased with years. Additionally, the aboveground Jerusalem artichoke biomass was characterized by generally favorable energy parameters of biofuels, e.g. low moisture or ash content. The investigations have demonstrated that the application of sewage sludge can be a good alternative to mineral fertilization of energy crops.

PL

Proces oczyszczania ścieków nieodzownie związany jest z powstawaniem osadów ściekowych, które ze względu na swoje właściwości muszą być odpowiednio zagospodarowane. W pracy przedstawiono możliwość zastosowania osadów ściekowych w uprawie topinamburu, jako rośliny energetycznej. W doświadczeniu zastosowano osady ściekowe w formie wkładek o zróżnicowanej miąższości, aplikowane jednorazowo pod poziom darniowo-próchniczy gleby pyłowej. Analizy fizykochemiczne i chemiczne osadów ściekowych oraz gleby, na której zostały zastosowane, przeprowadzono zgodnie z wytycznymi uwzględnionymi w przepisach prawnych. Rezultaty otrzymanych wyników badań porównywano z kontrolą-bez wkładki osadów ściekowych. W pracy przedstawiono wpływ osadów ściekowych na plon oraz parametry energetyczne (zawartość wilgoci, popiołu, HHV, LHV) nadziemnej biomasy topinamburu. Zawartość wilgoci, popiołu oraz HHV i LHV, jako parametrów charakteryzujących biopaliwa, oznaczono zgodnie z Polskimi Normami. Stwierdzono, że plon nadziemnej biomasy topinamburu wzrastał wraz z miąższością zastosowanych wkładek osadów ściekowych, a potencjał plonotwórczy tej rośliny wzmagał się w latach badań. Ponadto stwierdzono, że nadziemna biomasa topinamburu charakteryzowała się generalnie korzystnymi parametrami energetycznymi, charakteryzującymi biopaliwa, takimi jak m.in. niska zawartość wilgoci czy popiołu. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowanie osadów ściekowych może być dobrą w stosunku do nawożenia mineralnego alternatywą, w nawożeniu roślin energetycznych.

3

Przemysłowe zagospodarowanie topinamburu (Helianthus tuberosus L.)

Blicharz-Kania A., Andrejko D., Ślaska-Grzywna B.

Logistyka

|

2015

|

nr 5

57--61, CD1

PL

Topinambur charakteryzuje się bogatym składem odżywczym. Zawiera witaminy, białka, błonnik pokarmowy oraz inulinę. Ze względu na wysoką wartość pokarmową bulwy topinamburu są wykorzystywane w przemyśle spożywczym. Stosowane są zarówno jako dodatek do codziennych posiłków, jak również w diecie osób chorych, a także jako surowiec w gorzelnictwie. Słonecznik bulwiasty odznacza się wysoką produkcyjnością i zdolnością wiązania energii słonecznej oraz odpornością na niskie temperatury. Dzięki temu znalazł zastosowanie w przemyśle energetycznym. Bulwy rośliny stosuje się jako surowiec do produkcji bioetanolu, kiszonka z masy zielonej wykorzystywana jest jako źródło biogazu, a wysuszone łodygi stanowią biomasą. Ponadto roślina stosowana jest w rekultywacji gleb oraz jako surowiec w przemyśle farmaceutycznym, a także jako źródło pasz dla zwierząt.

EN

Jerusalem artichoke is characterized by a rich nutritional composition. It contains vitamins, protein, fiber and inulin. Due to their high nutritional value, the bulbs of Jerusalem artichoke are used in food industry. They are also used as an addition in preparing everyday meals and in the diet of sick people, as well as a raw material in alcohol production. Jerusalem artichoke is characterized by high productivity and ability to bind solar energy. It is resistant to low temperatures. Consequently, it is used in the energy sector. The bulbs of the plant are used as a raw material for bio-gas, and its dried stalks provide bio-mass. Moreover, the plant is used in soil recultivation, as a material in pharmaceutical industry and as feeding stuff for animals.

4

Słonecznik bulwiasty źrodłem cennych surowcow dla przemysłu, szczególnie spożywczego, kosmetycznego i farmaceutycznego

Chyc M., Ogonowski J.

Wiadomości Chemiczne

|

2014

|

[Z] 68, 7-8

719--732

EN

Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) is a native plant to North America. Its tubers were adopted as a source of food and inulin [3]. The substances obtained from tuber, shoots and flowers can be used in medicine, cosmetics or food industry as a valuable food additive. Inulin is extracted from jerusalem artichokes. It is a white, odorless, soluble powder with a slightly sweet taste and no aftertaste. It contains a mixture of oligosaccharides and polysaccharides which are composed of fructose units connected by β (2-1) links (Fig. 1). Almost every molecule is terminated by a glucose unit. The typical total number of fructose and glucose units in inulin is 30-35. The potential of jerusalem artichoke as a source for inulin, a natural polymer that may provide dietary health benefits for obesity, diabetes, increased calcium and magnesium absorption [41–43], while promoting the growth of beneficial intestinal bacteria and several other health issues and the possible use of the crop for biofuels [17], pharmacy and cosmetics and plastics manufacturers is drawing recent interest. The health benefits of inulin provide numerous opportunities to develop functional foods in various sectors such as dairy, bakery, beverage, cereals and cereal bars, supplements, confectionary, ice cream, infant formulas, fat spreads. Inulin cannot be digested by the digestive enzymes nor broken down by the gastric acids in the human digestive system. Therefore, these non-digestible carbohydrates function as insoluble fibers. However, dietary fibers influence the consistency of stomach and bowel content, the rate of discharge from the stomach and intestines and thus the rate at which nutrients and other desirable undesirable substances are absorbed. Furthermore they have an intensive effect on human bowel movements. This makes dietary fibers an essential part of our daily menu. Several methods for inulin extraction from Jerusalem artichoke tubers have been described in this paper [7, 11, 14]. For instance, ultrafiltration can reduce the purification procedure due to convenience and rapidity (fewer steps), thus showing a promising prospect for industrial purposes [24, 29, 31].

5

Topinambur (Helianthus tuberosus) substratem do produkcji biogazu

Maj G., Piekarski W., Słowik T.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2013

|

Nr 2

59--60

PL

Praca przedstawia charakterystykę uprawy i właściwości energetyczne topinamburu. Ponadto zaprezentowano możliwości pozyskiwania biogazu z zielonki słonecznika bulwiastego na tle innych roślin. Badania wskazują, że zawartość metanu w biogazie pozyskanym z tej rośliny energetycznej waha się w przedziale 57,3%-76%. Biogaz z topinamburu daje możliwość uzyskania 65-105 GJha1 energii. Uzyskana ilość biogazu z 1 ha uprawy topinamburu wynosi około 3000 - 5000 m3, co stawia tę roślinę, jako bardzo dobre źródło biogazu.

EN

The paper presents the characteristics of cropping and energetic properties of Jerusalem artichoke. Могеоѵег, shows the opportunity of gaining biogas from forages of sunroot which compared with other plants. Research indicates that content the methane in the biogas gained from this energetic plant ranges from 57.3% - 76%. The biogas obtained from sunchoke can give 65-105 GJha1 of energy. The amount of gained biogas from 1 hectare of crop Jerusalem artichoke is about 3000-5000 m3, what makes this plant as very good source of biogas.

6

Fluctuation of Protein Nitrogen Level in Tubers of Helianthus tuberosus L. Caused by Varying Levels of Nitrogen Fertilisation

Sawicka B., Kalembasa S.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 2

213--223

EN

The effect of nitrogen fertilisation against potassium and phosphorus fertilisation on the total and true protein content in tubers of Helianthus tuberosus L. was examined. Two cultivars of the test plant (Albik and Rubik) were cultivated for 3 years in a field experiment on slightly acidic soil with a granulometric composition of loamy sand. The experimental objects were: 1) control – no fertilisation; 2) PK fertilisation at kg ha–1; 52.4 – P and 149.4 – K and (against PK fertilisation) four levels of nitrogen fertilisation: 50, 100, 150 and 200 kg ha–1. The total protein in tubers was calculated by multiplying the nitrogen content determined by the Kjeldahl method by 6.25, while the true protein content was determined by the Bernstein method. The protein content in tubers of the Jerusalem artichoke cultivars under study was significantly affected by their genetic features. The Rubik cultivar was found to contain significantly more of both forms of protein than the Albik cultivar. Irrespective of the cultivar, phosphorus and potassium fertilisation increased the total protein content compared with the control. The application of nitrogen at a dose as low as 50 kg ha–1 increased the content of both forms of protein.

PL

Badano wpływ nawożenia azotem, na tle nawożenia fosforowo-potasowego, na zawartość białka ogólnego i właściwego w bulwach Helianthus tuberosus. W 3-letnim doświadczeniu polowym, na glebie lekko kwaśnej, o składzie granulometrycznym piasku gliniastego mocnego, oceniano dwie odmiany słonecznika bulwiastego (Albik i Rubik). Obiektami doświadczenia były: 1) kontrola bez nawożenia, 2) cztery poziomy nawożenia azotem: 50, 100, 150 i 200 kg ha–1 na tle stałego nawożenia fosforowo-potasowego (52,4 kgP ha–1 i 149,4 kgK ha–1) i pełnej dawki obornika (25 Mg ha–1). Całkowitą zawartość białka w bulwach określano, mnożąc zawartość azotu ogólnego oznaczonego metodą Kjeldahla przez 6,25, a zawartość białka właściwego oceniano metodą Bernsteina. Zawartość białka w bulwach Helianthus tuberosus zależała istotnie od cech genetycznych badanych odmian. Stwierdzono, iż odmiana Rubik zawierała znacznie więcej obu form białka niż odmiana Albik. Nawożenie fosforowo-potasowe zwiększało poziom białka ogólnego, w stosunku do obiektu kontrolnego, w bulwach Helianthus tuberosus, niezależnie od odmiany. Stosowanie azotu w dawce 50 kgN ha–1 powodowało istotny wzrost zawartości obu form białka.

7

Assessment of the Chemical Composition of Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.) as Energy Feedstock

Sawicka B., Kalembasa D.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 6

689--699

EN

This work concerns the analysis of variation of chemical composition of ash of aboveground part of Jerusalem artichoke as a renewable energy source. Factors of the experiment were a cultivars of Helianthus tuberosus: Albik and Rubik, grown on sandy soil, good rye complex under constant fertilization and full dose of manure. In the ash were determined: the content of macro- and microelements and some heavy metals. Phenotypic variation of Jerusalem artichoke, in terms of each trait was the combined effect of genetic variation and environmental. Decisive share of cultivars, the total variance, had the contents of potassium, magnesium, nitrogen, phosphorus and manganese. Dominant role in the overall volatility of chlorine, zinc, cadmium, cobalt and copper play environmental variability, in the case of sodium, sulphur, molybdenum, iron, aluminium, chromium and lead interaction of varieties and years. Biomass of aboveground parts of Jerusalem artichoke contain smaller amounts of cadmium, lead and zinc than the limit values set out in the German DIN 51731st.

PL

Praca dotyczy analizy zmienności składu chemicznego popiołu części nadziemnych słonecznika bulwiastego, jako odnawialnego źródła energii. Czynnikami eksperymentu były odmiany Helianthus tuberosus: Albik i Rubik, uprawiane na glebie lekkiej, kompleksu żytniego dobrego, w warunkach stałego nawożenia mineralnego i pełnej dawki obornika. W popiele tych roślin oznaczano: zawartość makro i mikroelementów oraz wybranych metali ciężkich. Zmienność fenotypowa odmian słonecznika bulwiastego, pod względem każdej cechy, była łącznym efektem zmienności genetycznej i środowiskowej. Decydujący udział odmian, w wariancji całkowitej, miała zawartość: potasu, magnezu, azotu, fosforu i manganu. Dominującą rolę w zmienności ogólnej chloru, cynku, kadmu, kobaltu i miedzi odgrywała zmienność środowiskowa, zaś w przypadku sodu, siarki, molibdenu, żelaza, glinu, chromu i ołowiu – współdziałanie odmian i lat. Biomasa części nadziemnych słonecznika bulwiastego zawierała mniejsze ilości kadmu, ołowiu i cynku niż wartości dopuszczalne, określone w niemieckiej normie DIN 51731.

8

Możliwości energetycznego wykorzystania biomasy słonecznika bulwiastego (Helianthus tuberosus L.)

Kowalczyk-Juśko A., Cholewińska E.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2012

|

R. 13, nr 10

232-234

PL

W artykule zaprezentowano możliwości energetycznego wykorzystania jednej z wieloletnich roślin - słonecznika bulwiastego. Ten mało znany w Polsce gatunek, nazywany potocznie topinamburem, może znaleźć zastosowanie w energetyce jako źródło biomasy stałej lub surowiec do produkcji bioetanolu lub biogazu. Do jego zalet należy duża trwałość, małe wymagania, wielokierunkowe zastosowanie i znaczny potencjał plonowania. Ocena właściwości nadziemnych części tej rośliny wykazała, że są one przydatne do spalania, a skład chemiczny i wartość energetyczna jest zbliżona do innych rodzajów biomasy. Kiszonka ze świeżych części nadziemnych oraz bulwy przydatne są do fermentacji metanowej, zaś same bulwy - do produkcji bioetanolu.

EN

The paper presents the possibility of the energy use of one of the perennial plants - Jerusalem artichoke. This little known in Poland species, commonly known as „topinambur”, can be used in the energy sector as a source of solid biomass or raw material for the production of bio-ethanol or biogas. Its advantages include high durability, low requirements, multi-applicable and significant potential for yielding. Evaluation of the above-ground parts of the plant showed that they are suitable for combustion, and the chemical composition and the energy value is similar to other types of biomass. Silage of fresh biomass and tubers are useful for methane fermentation, and tuber themselves - for the production of bioethanol.

9

Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wybrane parametry aktywności biologicznej gleby oraz wydajności aparatu fotosyntetycznego słonecznika bulwiastego (Helianthus tuberosus L.)

Augustynowicz J., Pietkiewicz S., Kalaji M. H., Russel S.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2010

|

T. 10, z. 2

7-18

PL

Utylizacja osadów ściekowych jest narastającym problemem z powodu budowy coraz większej liczby oczyszczalni ścieków. Wydaje się, że spośród znanych sposobów zagospodarowania osadów ściekowych najbardziej racjonalne jest ich rolnicze wykorzystanie, dzięki któremu osiągamy dwa cele. Roślinność wykorzystuje składniki pokarmowe zawarte w osadzie ściekowym oraz oczyszcza gleb?, traktowaną osadem z metali ciężkich i innych zanieczyszczeń. Celem badań przedstawionych w niniejszej pracy było określenie wpływu nawożenia osadem ściekowym, pochodzącym z komunalnej oczyszczalni ścieków, na wybrane parametry fizjologiczne, związane z wydajnością aparatu fotosyntetycznego słonecznika bulwiastego (Helianthus tuberosits L.) oraz na aktywność biologiczną gleby pod jego uprawą. Badania przeprowadzono w 2007 r. na terenie Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, w doświadczeniu dwuczynnikowym w układzie losowanych bloków z trzema powtórzeniami. Badania obejmowały następujące warianty: kontrolny bez nawożenia azotem oraz ze wzrastającym co 25% udziałem azotu pochodzącego z osadu ściekowego (25, 50, 75, 100%), wnoszonego w ilości 170 kg·ha-1. Potasem nawożono w ilości 240 kg·ha-1 w kazdym wariancie. W trzech terminach : 2 lipca (początkowa faza wzrostu), 2 sierpnia (pełnia wzrostu) oraz 17 października (końcowa faza wzrostu) przeprowadzono analizy fizjologiczne roślin, określając względną zawartość chlorofilu i pulę zredukowanych plastochimonowych akceptorów elektronów (Area). W maju, lipcu i sierpniu natomiast oznaczono parametry mikrobiologiczne gleby, tj. ogólną liczebność bakterii i liczebność grzybów. Stwierdzono, że zróżnicowane nawożenie nie wpływa na względną zawartość chlorofilu w liściach topinamburu. Stymulujący wpływ osadu ściekowego zaobserwowano w przypadku wydajności aparatu fotosyntetycznego słonecznika bulwaistego, mierzonego za pomocą wskaźnika Area pod koniec okresu wegetacji. Analiza stanu mikrobiologicznego gleby nawożonej sadem ściekowym świadczy o stymulującym wpływie osadu ściekowego na wartość mierzonych parametrów mikrobiologicznych.

EN

The aim of the experiment was to investigate the effects of fertilisation with domestic sewage sludge on selected physiological parameters related to the efficiency of photosyntheiic apparatus in Heiianthns tuberosus L. plant and on soil biology. The experiment was carried out in 2007 at the Institute of Land Reclamation and Grassland Farming (1MUZ) in a two factorial randomized blocks design with 3 replicates. The experiment involved the following treatments: control without nitrogen fertilisation and experimental variants fer-tilised with N from mineral fertiliser and sludge at a maximum allowable rate of 170 kg N·ha-1 and the share of sludge N increasing from 0 to 25, 50, 75 and 100% of the total. Potassium fertilisation dose was 240 kg·ha-1 in every variant. Physiological analyses involving the relative chlorophyll content and a pool of reduced plastoquinone electron acceptors (Area) were performed on three dates: July 2nd (initial growth phase), August 2nd (full growth stage) and October 17th (the final growth stage). Microbiological soil parameters: total number of bacteria and the number of fungi were determined in May, July and August. Our results showed that differentiated fertilisation level did not affect the relative chlorophyll content in Jerusalem artichoke leaves. Stimulatory effect of sludge on the efficiency of photosynthctic apparatus measured as Area index was found at the end of the vegetation period. Similar effect was noted in the case of microbiological status of soil fertilised with the sludge.

10

Rośliny energetyczne - nowe i stare patogeny

Remlein-Starosta D.

Czysta Energia

|

2008

|

Nr 9

57-58