Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Chemical Processing of Switchgrass (Panicum virgatum) and Grass Mixtures in Terms of Biogas Yield in Poland

verfasst von : Karol Durczak, Mariusz Adamski, Piotr Tomasz Mitkowski, Waldemar Szaferski, Piotr Gulewicz, Włodzimierz Majtkowski

Erschienen in: Practical Aspects of Chemical Engineering

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Decomposition of waste biomass as a result of thermal, biological and chemical processing allows for the acquisition of energy and its carriers. Switchgrass (Panicum virgatum) and grass mixtures are a universal biological substrate for energy purposes. The digestibility of organic substrates in the fermentation process limits the presence of raw fiber. The aim of the work was to indicate the effectiveness of the method, which consists in pretreatment with the sodium hydroxide of the plant material. Processing conditions for low sodium concentrations (3.5 and 2% m/m) were determined. The study used the methodology of testing productivity of biogas in accordance with DIN 38414 p.8. Fresh vegetable substrate, slurry and inoculum were used to produce test mixtures. The results of the research have been developed statistically. Shapes of obtained characteristics of biogas productivity showed the correct course of the methane process. The total biogas productivity of switchgrass as a result of processing with sodium hydroxide gave better effect than with similarly processed grass mixtures. Cumulative biogas productivity of switchgrass mixtures as a result of chemical processing increased by about 10% v/v. Cumulative biogas productivity of grass mixtures, as a result of chemical processing, increased by approximately 17.5% v/v.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Ahn HK, Smith MC, Konrad SL et al (2001) Evaluation of biogas production potential by dry anaerobic digestion of switchgrass—animal manure mixtures. Appl Biochem Biotechnol 160:965–975CrossRef Ahn HK, Smith MC, Konrad SL et al (2001) Evaluation of biogas production potential by dry anaerobic digestion of switchgrass—animal manure mixtures. Appl Biochem Biotechnol 160:965–975CrossRef
Zurück zum Zitat Amon T (2007) Das Potenzial für Biogaserzeugung in Österreich. Beiratssitzung für Umwelt und soziale Verantwortung unserer Gesellschaft, Maria Enzersdorf Imprint Amon T (2007) Das Potenzial für Biogaserzeugung in Österreich. Beiratssitzung für Umwelt und soziale Verantwortung unserer Gesellschaft, Maria Enzersdorf Imprint
Zurück zum Zitat AOAC (1995) Official methods of analysis, 16th edn. Association of Official Analytical Chemists, Washington D.C AOAC (1995) Official methods of analysis, 16th edn. Association of Official Analytical Chemists, Washington D.C
Zurück zum Zitat Bolsen KK, Ashbell G, Weinberg Z (1996) Silage fermentation and silage additives—review. Asian-Australas J Anim Sci 9(5):483–493CrossRef Bolsen KK, Ashbell G, Weinberg Z (1996) Silage fermentation and silage additives—review. Asian-Australas J Anim Sci 9(5):483–493CrossRef
Zurück zum Zitat Bullard M, Metcalfe P (2001) Estimating the energy requirements and CO2 emissions from production of the perennial grasses miscanthus, switchgrass and reed canary grass. ADAS Consulting Ltd Bullard M, Metcalfe P (2001) Estimating the energy requirements and CO2 emissions from production of the perennial grasses miscanthus, switchgrass and reed canary grass. ADAS Consulting Ltd
Zurück zum Zitat Dach J, Zbytek Z, Pilarski K et al (2009) Badania efektywności wykorzystania odpadów z produkcji biopaliw jako substratu w biogazowni. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 6:7–9 Dach J, Zbytek Z, Pilarski K et al (2009) Badania efektywności wykorzystania odpadów z produkcji biopaliw jako substratu w biogazowni. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 6:7–9
Zurück zum Zitat Demirer GN, Chen S (2008) Anaerobic biogasification of undiluted dairy manure in leaching bed reactors. Waste Manag 28:112–119CrossRef Demirer GN, Chen S (2008) Anaerobic biogasification of undiluted dairy manure in leaching bed reactors. Waste Manag 28:112–119CrossRef
Zurück zum Zitat DIN 38414 s.8 (2012) German standard methods for the examination of water, waste water and sludge; sludge and sediments (group S); determination of the amenability to anaerobic digestion (S 8). DIN Deutches Institut fur Normung e.V., Berlin DIN 38414 s.8 (2012) German standard methods for the examination of water, waste water and sludge; sludge and sediments (group S); determination of the amenability to anaerobic digestion (S 8). DIN Deutches Institut fur Normung e.V., Berlin
Zurück zum Zitat Döhler H (red.)/KTBL 2009: Faustzahlen Biogas. 2. Auflage. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Schauermanndruck GmbH, Gernsheim Döhler H (red.)/KTBL 2009: Faustzahlen Biogas. 2. Auflage. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Schauermanndruck GmbH, Gernsheim
Zurück zum Zitat Eder B, Schulz H (2007) Biogas Praxis. Okobuch Verlag und Versand GmbH, Staufen bei Freiburg Eder B, Schulz H (2007) Biogas Praxis. Okobuch Verlag und Versand GmbH, Staufen bei Freiburg
Zurück zum Zitat Fugol M, Szlachta J (2010) Zasadność używania kiszonki z kukurydzy i gnojowicy świńskiej do produkcji biogazu. Inżynieria Rolnicza 1(119):169–174 Fugol M, Szlachta J (2010) Zasadność używania kiszonki z kukurydzy i gnojowicy świńskiej do produkcji biogazu. Inżynieria Rolnicza 1(119):169–174
Zurück zum Zitat Görisch U, Helm M (2006) Biogasanlagen. Eugen Ulmer KG, Stuttgard (Hohenheim) Görisch U, Helm M (2006) Biogasanlagen. Eugen Ulmer KG, Stuttgard (Hohenheim)
Zurück zum Zitat Greenfield SB, Smith D (1974) Diurnal variations of nonstructural carbohydrates in the individual parts of switchgrass shoots at anthesis. J Range Manag 27(6):466–469CrossRef Greenfield SB, Smith D (1974) Diurnal variations of nonstructural carbohydrates in the individual parts of switchgrass shoots at anthesis. J Range Manag 27(6):466–469CrossRef
Zurück zum Zitat Hu ZH, Wang YF, Wen ZY (2008) Alkali (NaOH) pretreatment of switchgrass by radio frequency-based dielectric heating. Appl Biochem Biotechnol 148(1–3):71–81CrossRef Hu ZH, Wang YF, Wen ZY (2008) Alkali (NaOH) pretreatment of switchgrass by radio frequency-based dielectric heating. Appl Biochem Biotechnol 148(1–3):71–81CrossRef
Zurück zum Zitat Jędrczak A (2007) Biologiczne przetwarzanie odpadów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warsaw Jędrczak A (2007) Biologiczne przetwarzanie odpadów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warsaw
Zurück zum Zitat Jiying Z, Caixia W, Yebo L (2010) Enhanced solid-state anaerobic digestion of corn stover by alkaline pretreatment. Bioresour Technol 101(19):7523–7528CrossRef Jiying Z, Caixia W, Yebo L (2010) Enhanced solid-state anaerobic digestion of corn stover by alkaline pretreatment. Bioresour Technol 101(19):7523–7528CrossRef
Zurück zum Zitat KTBL-Heft 84 (2009) Schwachstellen an Biogasanlagen verstehen und vermeiden. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Druckerei Lokay, Reinheim KTBL-Heft 84 (2009) Schwachstellen an Biogasanlagen verstehen und vermeiden. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Druckerei Lokay, Reinheim
Zurück zum Zitat Lemus R, Brummer EC, Moore KJ et al (2002) Biomass yield and quality of 20 switchgrass populations in southern Iowa USA. Biomass Bioenerg 23(6):433–442CrossRef Lemus R, Brummer EC, Moore KJ et al (2002) Biomass yield and quality of 20 switchgrass populations in southern Iowa USA. Biomass Bioenerg 23(6):433–442CrossRef
Zurück zum Zitat Lu S, Imai T, Ukita M et al (2007) Start-up performances of dry anaerobic mesophilic and thermophilic digestions of organic solid wastes. J Environ Sci 19:416–420CrossRef Lu S, Imai T, Ukita M et al (2007) Start-up performances of dry anaerobic mesophilic and thermophilic digestions of organic solid wastes. J Environ Sci 19:416–420CrossRef
Zurück zum Zitat Mackie RI, Stroot PG, Varel VH (1998) Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste. J Anim Sci 76(5):1331–1342CrossRef Mackie RI, Stroot PG, Varel VH (1998) Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste. J Anim Sci 76(5):1331–1342CrossRef
Zurück zum Zitat Majtkowski W, Majtkowska G (2000) Ocena możliwości wykorzystania w Polsce gatunków traw zgromadzonych w kolekcji ogrodu botanicznego IHAR w Bydgoszczy. In: Polsko-Niemiecka konferencja nt. Wykorzystania trzciny chińskiej Miscantus. 27–29 September, Połczyn Zdrój Majtkowski W, Majtkowska G (2000) Ocena możliwości wykorzystania w Polsce gatunków traw zgromadzonych w kolekcji ogrodu botanicznego IHAR w Bydgoszczy. In: Polsko-Niemiecka konferencja nt. Wykorzystania trzciny chińskiej Miscantus. 27–29 September, Połczyn Zdrój
Zurück zum Zitat Majtkowski W, Majtkowska G, Piłat J et al (2004) Przydatność do zakiszania zielonki traw C-4 w różnych fazach wegetacji. Biuletyn IHAR 234:219–225 Majtkowski W, Majtkowska G, Piłat J et al (2004) Przydatność do zakiszania zielonki traw C-4 w różnych fazach wegetacji. Biuletyn IHAR 234:219–225
Zurück zum Zitat McLaughlin SB, Kszos LA (2005) Development of switchgrass (Panicum virgatum) as a bioenergy feedstock in the United States. Biomass Bioenerg 28:515–535CrossRef McLaughlin SB, Kszos LA (2005) Development of switchgrass (Panicum virgatum) as a bioenergy feedstock in the United States. Biomass Bioenerg 28:515–535CrossRef
Zurück zum Zitat McLaughlin SB, Walsh ME (1998) Evaluating environmental consequences of producing herbaceous crops for bioenergy. Biomass Bioenerg 14:317–324CrossRef McLaughlin SB, Walsh ME (1998) Evaluating environmental consequences of producing herbaceous crops for bioenergy. Biomass Bioenerg 14:317–324CrossRef
Zurück zum Zitat Myczko A, Myczko R, Kołodziejczyk T et al (2011) Budowa i eksploatacja biogazowni rolniczych. Wyd, ITP Warszawa-Poznań Myczko A, Myczko R, Kołodziejczyk T et al (2011) Budowa i eksploatacja biogazowni rolniczych. Wyd, ITP Warszawa-Poznań
Zurück zum Zitat Parrish J, Fike JH (2005) The biology and agronomy of switchgrass for biofuels. CRC Crit Rev Plant Sci 24(5–6):423–459CrossRef Parrish J, Fike JH (2005) The biology and agronomy of switchgrass for biofuels. CRC Crit Rev Plant Sci 24(5–6):423–459CrossRef
Zurück zum Zitat Pisarek M, Śmigiewicz T, Wiśniewski G (2000) Możliwości wykorzystania biomasy do celów energetycznych w warunkach polskich. In: Polsko-Niemiecka konferencja nt. Wykorzystania trzciny chińskiej Miscantus. 27–29 September, Połczyn Zdrój Pisarek M, Śmigiewicz T, Wiśniewski G (2000) Możliwości wykorzystania biomasy do celów energetycznych w warunkach polskich. In: Polsko-Niemiecka konferencja nt. Wykorzystania trzciny chińskiej Miscantus. 27–29 September, Połczyn Zdrój
Zurück zum Zitat Polish Standard. PN-74/C-04540/00 Oznaczenie zasadowości. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warsaw Polish Standard. PN-74/C-04540/00 Oznaczenie zasadowości. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warsaw
Zurück zum Zitat Polish Standard. PN-75/C-04616/01 Oznaczanie suchej masy osadu i substancji organicznych. Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Oznaczanie zawartości wody, suchej masy, substancji organicznych i substancji mineralnych w osadach ściekowych. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa Polish Standard. PN-75/C-04616/01 Oznaczanie suchej masy osadu i substancji organicznych. Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Oznaczanie zawartości wody, suchej masy, substancji organicznych i substancji mineralnych w osadach ściekowych. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa
Zurück zum Zitat Polish Standard. PN-75/C-04616/04 Oznaczenie lotnych kwasów tłuszczowych. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa Polish Standard. PN-75/C-04616/04 Oznaczenie lotnych kwasów tłuszczowych. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa
Zurück zum Zitat Polish Standard. PN-90 C-04540/01 Woda i ścieki. Badania pH, kwasowości i zasadowości. Oznaczanie pH wód i ścieków o przewodności elektrolitycznej właściwej 10 µS/cm i powyżej metodą elektrometryczną. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa Polish Standard. PN-90 C-04540/01 Woda i ścieki. Badania pH, kwasowości i zasadowości. Oznaczanie pH wód i ścieków o przewodności elektrolitycznej właściwej 10 µS/cm i powyżej metodą elektrometryczną. Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa
Zurück zum Zitat Sanderson MA, Reed RL, McLaughlin SB et al (1996) Switchgrass as a sustainable bioenergy crop. Bioresour Technol 56:83–93CrossRef Sanderson MA, Reed RL, McLaughlin SB et al (1996) Switchgrass as a sustainable bioenergy crop. Bioresour Technol 56:83–93CrossRef
Zurück zum Zitat Steppa M (1988) Biogazownie rolnicze. IBMER, Warsaw Steppa M (1988) Biogazownie rolnicze. IBMER, Warsaw
Zurück zum Zitat Van Soest PJ, Robertson JB, Lewis BA (1991) Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. J Dairy Sci 74(10):3583–3597CrossRef Van Soest PJ, Robertson JB, Lewis BA (1991) Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. J Dairy Sci 74(10):3583–3597CrossRef
Metadaten
Titel
Chemical Processing of Switchgrass (Panicum virgatum) and Grass Mixtures in Terms of Biogas Yield in Poland
verfasst von
Karol Durczak
Mariusz Adamski
Piotr Tomasz Mitkowski
Waldemar Szaferski
Piotr Gulewicz
Włodzimierz Majtkowski
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-73978-6_6