Burak cukrowy jako substrat do produkcji biogazu
Burak cukrowy cechuje się wśród roślin uprawnych największym potencjałem plonowania - w sprzyjających warunkach i przy poprawnej agrotechnice plon masy biologicznej buraka znacznie przekracza 100 ton z ha. Jest to biomasa o wysokiej koncentracji energii.
Wydajność substratu do produkcji biogazu określana jest głównie przy pomocy trzech parametrów:
- Masa substratu uzyskana z jednostki powierzchni
- Wydajność energetyczna w przeliczeniu na jednostkę substratu
- Kinetyka fermentacji, czyli czas konwersji
Sucha masa buraka cukrowego to w ok. 94% węglowodany ulegające bezpośredniemu i szybkiemu procesowi fermentacji. Jeśli weźmie się pod uwagę plon buraka uzyskiwany z jednostki powierzchni oraz fakt, że zbiór i przerób dotyczą w wykorzystaniu energetycznym całej masy biologicznej, jaka powstała na polu, to okazuje się, że wśród roślin rolniczych burak cukrowy jest jedną z najbardziej przydatnych roślin do produkcji energii.
Substrat buraczany wykazuje dużą buforowość powodując wysoki synergizm działania w mieszance z innymi komponentami, zwłaszcza z kukurydzą. Jest również ważnym czynnikiem stabilizującym biologiczną jakość konwersji ponieważ utrzymuje prawidłowy rozwój mikroflory w fermentatorze.
Wydajność biogazu z hektara dla różnych roślin uprawnych:
Roślina |
Plon |
Metan |
Metan |
kWh/ha |
kWh/ha |
Średnio |
Zboża |
8 |
426 |
2.749 |
26.669 |
9.601 |
50 |
Kukurydza |
60 |
325 |
5.496 |
53.307 |
19.191 |
100 |
Burak cukrowy |
70 |
442 |
6.757 |
65.539 |
23.594 |
123 |
Liście buraka |
42 |
324 |
1.306 |
12.672 |
4.562 |
24 |
Buraki+ liście |
112 |
417 |
8.063 |
78.210 |
28.156 |
147 |
W produkcji biogazu bardzo opłacalne jest wykorzystywanie różnorodnych lokalnie występujących substratów (rośliny energetyczne w kombinacji z odpadami lub nawozami organicznymi). Różnorodność substratów pozytywnie wpływa na przebieg procesów fermentacyjnych. Również te kryteria spełnia burak cukrowy jako surowiec energetyczny.
Uzysk metanu z buraków cukrowych w porównaniu do innych surowców (kliknij)
Przeciętna zawartość suchej masy w korzeniach buraka cukrowego waha się w granicach 22–24%, a w liściach buraczanych (bez główek) wynosi 12-14%. Umożliwia to prawidłowe zakiszanie całej masy organicznej uzyskiwanej z buraków bez większych strat związanych z płynnym odciekiem z kiszonki. Odciek ten gromadzony w zbiornikach również może być użyty w procesie produkcji biogazu.
Zawartość składników w suchej masie korzeni buraka cukrowego:
Sacharoza | 60 - 65% |
Białko ogólne | 5 - 9% |
Skrobia | 3% |
Włókno surowe | 4 - 6,5% |
Celuloza, hemiceluloza i pektyny | 12% |
Ligniny | 3,5% |
Stopień rozkładu oraz czas konwersji dla różnych składników:
Składnik |
Stopień rozkładu (%) |
Czas konwersji |
Czysta glukoza |
100* |
kilka godzin |
Czysta skrobia |
100 |
kilka godzin |
Tłuszcz surowy |
100 |
kilka godzin |
Białko surowe |
90 |
kilka godzin do kilku dni |
Włókno surowe |
54 |
kilka miesięcy |
ADF |
51 |
kilka miesięcy |
NDF |
57 |
kilka miesięcy |
Hemiceluloza |
65 |
kilka miesięcy |
Celuloza |
75* |
kilka tygodni |
Lignina |
0 |
brak |
Zarówno wyniki doświadczeń produkcyjnych jak i testów laboratoryjnych wskazują, że burak cukrowy charakteryzuje się optymalnym stopniem rozkładu i najkrótszym czasem przemiany w metan, ponieważ do 80% masy organicznej rozkłada się w 100%. W instalacjach biogazowych, tzw. szczyt gazowy osiągany jest już po 12 godzinach od załadowania buraków cukrowych do komory fermentacyjnej. W przypadku kukurydzy szczyt gazowy osiągany jest po ok. 12 dniach. Całkowity rozkład buraka następuje po ok. 15 dniach, podczas gdy w przypadku kukurydzy potrzeba na to przynajmniej 90 dni.
Czas zgazowania materii organicznej: