Wpływ nawożenia kukurydzy pozostałością po fermentacji wysłodków buraczanych na przyrost biomasy i wartość energetyczną

• Autorzy: Baryga A. , Polec B. , Szymanski T. , Wolynska W.

Warianty tytułu

EN

The influence of corn fertilization with beet pulp residue after fermentation on the biomass growth and energy value

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było określenie przydatności pozostałości z procesu fermentacji metanowej odpadów organicznych, powstających przy produkcji cukru, do rolniczego wykorzystania na plantacji kukurydzy. Materiał do badań stanowiły pozostałości po fermentacji wysłodków buraczanych i kukurydza energetyczna (odmiana Zea mays Cannavaro). W przeprowadzonych doświadczeniach polowych stosowano jako kontrolę nawożenie mineralne odpowiadające potrzebom pokarmowym kukurydzy oraz nawożenie z wykorzystaniem pozostałości po fermentacji w dawkach zawierających ilość azotu taką, jak przy nawożeniu mineralnym. Badania wykazały, że pozostałość po fermentacji wysłodków buraczanych (odciek po oddzieleniu osadu pofermentacyjnego, odciek z osadem i osad) może być wykorzystywana w rolnictwie. Zawartość metali ciężkich i drobnoustrojów w tych materiałach nie przekraczała obowiązujących norm. Świeża masa pędów kukurydzy po zbiorze z poletek nawożonych mineralnie i odpływem z komory fermentacyjnej (odciek i osad) była porównywalna, a z poletek nawożonych odciekiem i osadem pofermentacyjnym niższa o ok. 7%. W biomasie przekazywanej do spalarni w stanie roboczym (z uwzględnieniem wilgoci i popiołu) najwyższą wartość energetyczną wykazywały rośliny zebrane z poletek nawożonych mineralnie i odpływem z komory fermentacyjnej (odciek i osad): ciepło spalania było rzędu 13 MJ/kg i wartość opałowa rzędu 11 MJ/kg. W biomasie dla stanu suchego i bezpopiołowego najwyższą wartość energetyczną wykazywały rośliny zebrane z poletek nawożonych odciekiem: ciepło spalania było rzędu 20 MJ/kg i wartość opałowa rzędu 19 MJ/kg. Ciepło spalania i wartość opałowa samych łodyg były wyższe przy nawożeniu mineralnym niż przy nawożeniu pozostałościami z procesu fermentacji, a wskaźniki te w kolbach były korzystniejsze przy plonie zebranym z poletek nawożonych pozostałościami z procesu fermentacji niż nawozami mineralnymi.

EN

The objective of this research was to determine the utility of the residue arising from the process of methane fermentation of organic waste created during the production of sugar for agricultural use on corn plantations. The materials used in the study were the beet pulp residue after fermentation and energy corn (Zea mays Cannavaro variety). In the conducted field experiments the mineral fertilization corresponding to the corn nutrient needs and the fertilization with the residue after fermentation the nitrogen content of which was the same as in the case of mineral fertilization were used as verification methods. The studies showed that the sugar beet pulp residue after fermentation (leachate after separating post-fermentation sludge, leachate with sludge and sediment) can be used without reservation in agriculture, taking into account the content of heavy metals and microorganisms. The fresh mass of corn shoots harvested from plots fertilized with minerals and the digester effluent (leachate and sludge) was comparable whereas the fresh mass of corn shoots harvested from plots fertilized with the effluent and sludge was lower by approximately 7%. In the biomass provided as received to the combustion (including moisture and ash) crops harvested from plots fertilized with mineral and the digester effluent(leachate and sludge) showed the highest energy content: Gross Calorific Value of 13 MJ / kg and Net Calorific Value of 11 MJ / kg. In ash free dry biomass the highest energy content was observed in plants harvested from plots fertilized with leachate: Gross Calorific Value of 20 MJ / kg and Net Calorific Value of 19 MJ / kg. The heat of combustion and calorific value of stems only were higher in case of mineral fertilization than in case of fertilization with residues after fermentation and these indicators in corncobs were better in case of the yield harvested from plots fertilized with residues after fermentation than in corncobs fertilized with mineral fertilizers.

Słowa kluczowe

PL

nawozenie; kukurydza; wyslodki buraczane; biogaz; biomasa; przyrost biomasy; wartosc energetyczna

• Wydawca: -
• Czasopismo: Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego
• Rocznik: 2015
• Tom: 70
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.36-52,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Baryga A.

• Zakład Cukrownictwa, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im.prof.Wacława Dąbrowskiego, ul.Inżynierska 4, 05-080 Leszno

autor

Polec B.

• Zakład Cukrownictwa, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im.prof.Wacława Dąbrowskiego, ul.Inżynierska 4, 05-080 Leszno

autor

Szymanski T.

• Zakład Cukrownictwa, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im.prof.Wacława Dąbrowskiego, ul.Inżynierska 4, 05-080 Leszno

autor

Wolynska W.

• Zakład Cukrownictwa, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im.prof.Wacława Dąbrowskiego, ul.Inżynierska 4, 05-080 Leszno

Bibliografia

• 1. Bachmann S., Gropp M., Eichler-Löbermann B. (2014). Phosphorus availability and soil microbial activity in a 3 year field experiment amended with digested dairy slurry. Biomass and Bioenergy, 70, 429-439.
• 2. Baryga A. (2014). Cukrownie wytwarzające gaz? Харчовик (Przemysł Spożywczy), 11-12, 1-5.
• 3. Baryga A., Połeć B. (2015). Wpływ nawożenia plantacji buraka cukrowego pozostałością po fermentacji wysłodków na jakość gleby i wód gruntowych. Materiały konferencyjne z Międzynarodowej konferencji naukowo-technicznej „Innowacyjne rozwiązania naukowo-techniczne w przemyśle spożywczym”. Lwów: Wydawnictwo „СПОЛОМ”, 226-233.
• 4. Berruto R., Busato P., Bochtis D. D., Sørensen C. G. (2013). Comparison of distribution systems for biogas plant residual. Biomass and Bioenergy, 52, 139-150.
• 5. Brooks L., Parravicini V., Svardal K., Kroiss H., Prendl L. (2008). Biogas from sugar beet press pulp as substitute of fossil fuel in sugar beet factories. Water Science & Technology –WST, 58, 7, 1498-1504.
• 6. Chen R., Blagodatskaya E., Senbayram M., Blagodatsky S., Myachina O., Dittert K., Kuzyakov Y. (2012). Decomposition of biogas residues in soil and their effects on microbial growth kinetics and enzyme activities. Biomass and Bioenergy, 45, 221-229.
• 7. Cirne D. G., Lehtomäki A., Björnsson L., Blackall L. L. (2007). Hydrolysis and microbial community analyses in two-stage anaerobic digestion of energy crops. J. Appl. Microbiol., 103, 516-527.
• 8. Gorzelany J., Puchalski C., Malach M. (2011). Ocena kosztów i nakładów energetycznych w produkcji kukurydzy na ziarno i kiszonkę. Inżynieria Rolnicza, 8, 135-141.
• 9. Gunnarsson A., Lindén B., Gertsson U. (2011). Biodigestion of Plant Material Can Improve Nitrogen Use Efficiency in a Red Beet Crop Sequence. Hort Sci., 46, 5, 765-775.
• 10. Hutnan M., Drtil M., Derco J., Mrafkova L., Hornak M., Mico S. (2001). Two-Step Pilot-Scale Anaerobic Treatment of Sugar Beet Pulp. Pol. J. Environ. Studies, 10, 4, 237-243.
• 11. Karwowska A., Gołaszewski J., Żelazna K. (2012). Przydatność Beta vulgaris jako substratu biogazowni rolniczej. Bałtyckie forum biogazu „Ekoenergetyka – Biogaz”, 17-18 września 2012 r., 222-228.
• 12. Kołodziej A. U. (2012). Przetwarzanie i nawozowe wykorzystanie masy pofermentacyjnej z biogazowni rolniczej. Bałtyckie forum biogazu „Ekoenergetyka – Biogaz”, 17-18 września 2012 r., 235-253.
• 13. Matyszczak A. (2010). Uprawa kukurydzy na cele energetyczne http://www.modr.mazowsze.pl/site/porady-dla-rolnikow/produkcja-roslinna/461-uprawa-kukurydzy-na-cele-energetyczne.
• 14. Michalski T., Warzecha R., Milewski G. (2011). Kukurydza – nowe perspektywy. Warszawa: Biznes Press.
• 15. Montańés R., Pérez M., Solera R. (2014). Anaerobic mesophilic co-digestion of sewage sludge and sugar beet pulp lixiviation in batch reactors: Effect of pH control. Chem. Eng. J., 255, 492-499.
• 16. Nowak W. (2009). Energetyczne wykorzystanie biomasy. Rozdział III, str. 44 http://www.plan-rozwoju.pcz.pl/wyklady/ener_srod/rozdzial3.pdf
• 17. Paprota E. (2012). Proces fermentacji metanowej sposobem otrzymywania pełnowartościowego nawozu organicznego. Materiały z Seminarium Naukowego „Popularyzacja prac badawczo-rozwojowych z zakresu odnawialnych źródeł energii”, Lublin, 1.02.2012 r.
• 18. PN-Z-19000-1:2001 Jakość gleby – Ocena stanu sanitarnego gleby – Wykrywanie bakterii z rodzaju Salmonella.
• 19. PN-Z-19000- 4:2001 Jakość gleby – Ocena stanu sanitarnego gleby – Wykrywanie jaj pasożytów jelitowych.
• 20. Połeć B., Baryga A. (2011). Warunki i efekty procesu biogazowania wysłodków buraczanych. Materiały z Międzynarodowej Konferencji „Rozwój przemysłu cukrowniczego w aspekcie wdrażania systemów jakości oraz doskonalenia jakości żywności, pasz i ochrony środowiska”, Leszno, 2011 r.
• 21. Połeć B., Gozdek K., Baryga A., Szymański T. (2009). Możliwość wytwarzania biogazu w procesie fermentacji metanowej wysłodków buraczanych. Część I: Fermentacja statyczna wysłodków buraczanych. Gazeta Cukrownicza, 11-12, 278- 283, 289, 293, 305.
• 22. Połeć B., Baryga A., Szymański T., Wołyńska W., Toboła A. (2010). Możliwość wytwarzania biogazu w procesie fermentacji metanowej wysłodków buraczanych. Część II. Fermentacja półciągła wysłodków buraczanych. Gazeta Cukrownicza, 5, 120-125.
• 23. Połeć B., Baryga A., Szymański T., Wołyńska W., Toboła A. (2011). Możliwość wytwarzania biogazu w procesie fermentacji metanowej wysłodków buraczanych. Część III. Fermentacja ciągła wysłodków buraczanych. Gazeta Cukrownicza, 4, 107-112.
• 24. Połeć B., Baryga A., Szymański T. (2014). Możliwości zwiększenia wydajności biogazowni wysłodków buraczanych. Cukier Ukrainy, 2014, 3, 55-62.
• 25. Połeć B., Baryga A., Szymański T. Kowalska M. (2013). Wpływ preparatu bakteryjno-enzymatycznego Lactacel-W na procesy zakiszania i fermentacji metanowej wysłodków buraczanych. Post. Nauki Technol. Przem. Rol.-Spoż., 2, 46-69.
• 26. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz. U. 2010, Nr 137, poz. 924).
• 27. Ziemiński K., Kowalska-Wentel M. (2015). Effect of enzymatic pretreatment on anaerobic co-digestion of sugar beet pulp silage and vinasse. Bioresource Technol., 180, 274-280.