nr 579, 2014, 27–36
Adres do korespondencji – Corresponding author: Marta Kupryś-Caruk, Szkoła Główna Go- spodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Katedra Fizjologii Roślin, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, e-mail: marta_kuprys@sggw.pl
PRZYDATNOŚĆ RDESTOWCA CZESKIEGO
(REYNOUTRIA ×BOHEMICA CHRTEK & CHRTKOVA) DO PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO
Marta Kupryś-Caruk, Sławomir Podlaski, Grzegorz Wiśniewski
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Streszczenie. Celem badań była ocena przydatności biomasy rdestowca czeskiego (Reyno- utria ×bohemica Chrtek & Chrtkova) do produkcji biogazu. Biomasę rdestowca zebrano dwukrotnie w ciągu roku (czerwiec i październik 2013 r.), zakiszono w formie czystej oraz w mieszance z wytłokami z jabłek lub kukurydzą, a następnie poddano mezofilnej fermen- tacji metanowej. Otrzymano 7,7 t suchej masy rdestowca z pierwszego zbioru oraz 2,9 t suchej masy z drugiego zbioru. Biomasa rdestowca była podatna na zakiszanie, a dodatek preparatu bakterii fermentacji mlekowej poprawił jakość uzyskanych kiszonek. Z tony su- chej masy kiszonki z rdestowca i kukurydzy otrzymano średnio 650,6 m3, a z kiszonki rdestowca z wytłokami średnio 494,3 m3 biogazu o zawartości metanu 57–62%. Wysoka produktywność biomasy oraz przydatność w procesie współfermentacji z kukurydzą i wy- tłokami z jabłek czynią badaną roślinę przydatnym, alternatywnym źródłem biogazu.
Słowa kluczowe: rdestowiec czeski, biogaz, kiszonka
WSTĘP
Biogaz rolniczy powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu biomasy pochodzącej z produkcji zwierzęcej, odpadów i pozostałości z przemysłu rolno-spożywczego oraz z celowych upraw energetycznych [Ledakowicz i Krzystek 2005]. Produkcja biogazu z pozostałości z przemysłu rolno-spożywczego jest z jednej strony doskonałym sposo- bem ich utylizacji, a z drugiej podnosi efektywność ekonomiczną biogazowni rolniczej, która może uzupełnić swoje zasoby substratu tanią biomasą pozyskaną jedynie za koszty jej transportu.
W technologii produkcji biogazu, jaka została wdrożona w Polsce na wzór innych kra- jów UE, do produkcji biogazu najczęściej wykorzystuje się kiszonkę z kukurydzy. Z tony świeżej masy kiszonki z kukurydzy o zawartości suchej masy 30–40% można wyprodu- kować 170–220 m3 biogazu o zawartości metanu 50–55% [Szlachta 2009]. O zastosowa- niu kiszonki z kukurydzy do produkcji biogazu decydują powszechność jej uprawy, duża dostępność, duży potencjał biogazowy, a także łatwość zakiszania [Gołaszewski 2011].
Znaczny wzrost cen kukurydzy w ostatnich latach spowodował podniesienie kosztów eksploatacji biogazowni bazujących na tym surowcu. Z tego względu zachodzi potrzeba poszukiwania innych, tańszych substratów, dzięki którym można częściowo zastąpić ki- szonkę z kukurydzy bez znacznego obniżenia wydajności produkcji metanu.
Przewiduje się, że w najbliższej przyszłości istotnym uzupełnieniem podaży biomasy na rynku energetycznym będą plantacje wieloletnich roślin energetycznych. Do roślin energetycznych, które mogą być stosowane na potrzeby produkcji energii należą: rośli- ny jednoroczne (np. zboża, rzepak, kukurydza), rośliny drzewiaste szybkiej rotacji (np.
wierzba, topola, brzoza), trawy (mozga trzcinowata, miskant, spartina) oraz byliny (śla- zowiec, topinambur, rdestowiec) [Kacprzak i in. 2012].
Mało poznaną pod względem produkcji biogazu rośliną jest rdestowiec czeski (Rey- noutria ×bohemica Chrtek & Chrtkova), który jest mieszańcem rdestowca sachalińskie- go i rdestowca ostrokończystego, bylin wieloletnich z rodziny rdestowatych. Pochodzą one ze wschodniej Azji, do Europy sprowadzono je w pierwszej połowie XIX wieku jako rośliny ozdobne, które w krótkim czasie samorzutnie rozprzestrzeniły się w środowisku [Tokarska-Guzik 2005]. Rdestowiec należy do roślin o małych wymaganiach glebowych z tolerancją gleb lekkich i bardzo lekkich, z dodatnią reakcją na nawożenie, preferuje dobre uwilgotnienie [Ostrowski i Gutowska 2008]. Wykazuje dużą w warunkach Polski tolerancję na okresowe niedobory wody, występujące zwykle w czerwcu i lipcu [Chołuj i in. 2010]. Jest to jednak gatunek inwazyjny, tworzący dobrze rozwinięte fitocenozy, które zastępują rodzime zbiorowiska roślinne na dużych obszarach, zwłaszcza wzdłuż cieków wodnych, np. w Transylwanii i Mołdawii [Sirbu i Oprea 2008].
O zastosowaniu danej rośliny do produkcji biogazu decyduje, oprócz jej biogazodo- chodowości, również podatność na konserwację poprzez zakiszanie. Podczas kiszenia następuje częściowa hydroliza polisacharydów strukturalnych, co zwiększa strawność kiszonych roślin i tym samym wpływa na zwiększenie wydajności produkcji biogazu w porównaniu do roślin świeżych czy suszonych [Podkówka i Podkówka 2010]. W ki- szonkach wzrasta również zawartość różnych kwasów organicznych i alkoholi, z których następnie syntetyzowane są octany w fazie fermentacji metanowej, zwanej octanogenezą.
To głównie z kwasu octowego w końcowym etapie fermentacji bakterie metanowe wy- twarzają metan [Jędrczak 2003]. Kiszenie biomasy ligninocelulozowej, do jakiej należy rdestowiec, może być jednak utrudnione z powodu małej zawartości cukrów prostych, a dużej zawartości trudno rozkładalnych polisacharydów strukturalnych (celuloza, he- miceluloza). Pomocne w zapoczątkowaniu fermentacji mlekowej zakiszanej biomasy ro- ślinnej mogą być inokulanty zawierające kultury starterowe bakterii fermentacji mleko- wej. Zastosowanie bakteryjnych dodatków kiszonkarskich powoduje szybsze obniżenie pH materiału roślinnego dzięki efektywnej syntezie kwasu mlekowego przez bakterie fermentacji mlekowej, a tym samym wpływa na wzrost trwałości i stabilności tlenowej kiszonek uzyskanych z ich udziałem [Zielińska 2008].
Wykorzystanie do produkcji biogazu odpowiednio zakonserwowanych produktów ubocznych przemysłu owocowo-warzywnego w połączeniu z biomasą pochodzącą z ce- lowych upraw energetycznych może sprzyjać zmniejszeniu zanieczyszczenia środowiska i zwiększeniu produkcji „zielonej” energii, co wpisuje się również w wymogi obowią- zującej w Polsce Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych.
Poszukiwanie różnych surowców pochodzenia roślinnego do produkcji energii jest obecnie przedmiotem intensywnie prowadzonych prac badawczych w wielu naukowych ośrodkach krajowych i zagranicznych. Celem tej pracy była ocena przydatności rdestow- ca czeskiego do produkcji biogazu.
MATERIAŁ I METODY
Zakres badań obejmował analizę parametrów ilościowych i jakościowych biomasy rdestowca w zależności od terminu zbioru, badanie podatności na zakiszanie oraz uzysk biogazu z kiszonki z rdestowca i kiszonek wykonanych z mieszanki rdestowca z kukury- dzą lub wytłokami z jabłek.
Sposób prowadzenia doświadczeń
W pracy wykorzystano biomasę rdestowca i kukurydzy (całej rośliny) pochodzą- cą z kolekcji roślin energetycznych Wydziału Rolnictwa i Biologii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, która prowadzona jest w Wydziałowej Stacji Doświadczal- nej SGGW w Skierniewicach (51°57’ N, 20°09’ E) na glebach klasy IVa, kompleksu żytniego dobrego. Rdestowiec zebrano z tego samego pola dwukrotnie w 2013 roku, tj. 30 czerwca oraz 01 października. Kukurydzę natomiast zebrano 1 października 2013 roku. Rośliny tuż po zbiorze pocięto na kawałki o długości ok. 2 cm i zakiszono w beczkach w ilości ok. 15 kg na pojemnik. W przypadku rdestowca ze zbioru wiosen- nego wykonano trzy kiszonki kontrolne (bez żadnych dodatków kiszonkarskich) oraz trzy kiszonki doświadczalne, dodając do nich preparat bakteryjny Lactosil zawierający trzy szczepy bakterii fermentacji mlekowej Lactobacillus buchneri KKP 907/p, Lacto- bacillus plantarum KKP 788/p oraz Lactobacillus plantarum KKP 593/p. Preparat ten jest przeznaczony do kiszenia zielonek i wyprodukowany został w Zakładzie Technolo- gii Fermentacji Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. Wacława Dąbrowskiego w Warszawie. Opatentowane szczepy bakterii wchodzące w skład pre- paratu charakteryzują się aktywnością amylolityczną, celulolityczną i ksylanolityczną, a dodatek tego preparatu do zakiszanych roślin ma udowodniony wpływ na poprawę jakości i trwałości kiszonek [Zielińska 2008]. Preparat w postaci roztworu wodnego rozpylono na kolejno ubijane warstwy materiału roślinnego, uzyskując koncentrację bakterii w kiszonce 107 jtk·g–1. Po 12 tygodniach beczki otwarto i pobrano z ich środka próby materiału roślinnego do analiz.
Świeże wytłoki powstałe z przerobu jabłek na przełomie września i października 2013 roku pozyskano z Zakładu Przetwórstwa Owoców i Warzyw ARED (woj. mazowie- ckie). Wytłoki również zakiszono w beczkach, nie stosując tym razem żadnego dodatku kiszonkarskiego. Wykonano także kiszonki z rdestowca i kukurydzy oraz z rdestowca
i wytłoków mieszając rośliny w proporcjach wagowych wynoszących 1 : 1, bez użycia dodatków kiszonkarskich. Próby mieszanek do analiz pobrano również po 12 tygodniach od rozpoczęcia kiszenia.
Metody analityczne
Suchą masę oznaczono metodą wagową według PN-EN 12880 (suszenie próbek w temperaturze 105°C do stałej masy), suchą masę organiczną metodą wagową według PN-EN 12879 (spalenie wysuszonych próbek w temperaturze 550°C), zawartość cukrów prostych metodą Luffa-Schoorla, włókno surowe oznaczono według PN-ISO 5498:1996, azot i białko oznaczono metodą Kjeldahla, zawartość węgla całkowitego metodą detekcji w podczerwieni po spaleniu próbek na katalizatorze platynowym (aparat TOC 5000 A, Shimazu), zawartość fosforu metodą spektrometrii absorpcyjnej (AAS). W kiszonkach oznaczono także pH metodą potencjometryczną, a zawartość kwasów organicznych: mle- kowego, octowego, masłowego, metodą enzymatyczną przy zastosowaniu testów firmy r-Biopharm.
Analizę uzysku biogazu z kiszonek przeprowadzono przy użyciu zestawu OxiTop® z funkcją mierzenia ciśnienia. Fermentację prowadzono przez co najmniej 21 dni w tem- peraturze 39°C, w szklanych butelkach o pojemności 1300 ml, zakończonych głowica- mi pomiarowymi OxiTop® i zaopatrzonych w boczne tubusy umożliwiające podłączenie analizatora COMBIMASS®GA-m służącego do badania składu biogazu. Osad zaszcze- powy (inokulum) stanowiła zawartość z fermentora wtórnego z biogazowni rolniczej w Konopnicy (woj. łódzkie). Czujniki manometryczne wbudowane w obudowę głowic pomiarowych rejestrowały wartość wzrastającego ciśnienia gazu wewnątrz butelek, która następnie przeliczona została na ilość biogazu (w molach) z zastosowaniem równania gazu doskonałego:
pV = nRT
gdzie: p – ciśnienie [Pa], V – objętość butelki [m3], T – temperatura procesu [K],
R – stała gazowa równa 8,31 J·(mol·K)–1, n – ilość gazu [mol].
Ilość biogazu przeliczona została następnie na objętość wyrażoną w metrach sześ- ciennych, odnoszących się do ciśnienia 1013,25 hPa i temperatury 0°C.
Metody statystyczne
W celu zbadania wpływu preparatu bakteryjnego na jakość kiszonek z rdestowca, wykonano jednoczynnikową analizę wariancji. W przypadku stwierdzenia istotności efektów wykonano analizy post hoc w celu szczegółowego porównania średnich war- tości danego parametru. Dla wszystkich analiz przyjęto poziom istotności wynoszący 0,05. Analizę statystyczną wyników analiz wykonano z użyciem pakietu Statistica 8.
WYNIKI I DYSKUSJA
Termin zbioru rdestowca miał wpływ na parametry jakościowe i ilościowe biomasy (tab. 1 i 2).
Tabela 1. Plony biomasy rdestowca czeskiego w zależności od terminu zbioru Table 1. Biomass yield of knotweed bohemica depending on the time of harvesting
Termin zbioru Time of harvesting
Plon świeżej masy Fresh biomass yield
[t·ha–1]
Plon suchej masy Total solid yield
[t·ha–1]
Plon suchej masy organicznej Volatile solids yield
[t·ha–1]
Sucha masa Dry mass
[%]
Czerwiec
June 24,8 7,7 7,2 31,2
Październik
October 11,6 2,9 2,7 25,2
W drugim zbiorze uzyskano mniejszy plon świeżej masy i o mniejszej zawartości su- chej masy w porównaniu do zbioru czerwcowego. Plonowanie wieloletnich roślin ener- getycznych jest bardzo zróżnicowane w zależności od czynników meteorologicznych, siedliskowych oraz agrotechnicznych [Tworkowski i in. 2010]. Dla porównania plon su- chej masy organicznej rdestowca z tego samego pola, zebrany pod koniec czerwca 2011 roku, wynosił 26,8 t z 1 ha[Kupryś-Caruk i in. 2013]. Prawdopodobnie na zmniejszenie plonu rdestowca w porównaniu do lat poprzednich miała wpływ duża ilość opadów wios- ną 2013 roku, przez które znaczna część pola znajdowała się pod wodą. Rdestowiec bo- wiem reaguje mniejszym przyrostem biomasy w warunkach zbyt obfitego nawadniania [Podlaski i in. 2010]. W tabeli 2 przedstawiono wpływ termin zbioru na skład biomasy z rdestowca.
Tabela 2. Parametry fizykochemiczne biomasy rdestowca w zależności od terminu zbioru Table 2. Physico-chemical parameters of knotweed biomass depending on the time of harvesting
Parametry – Parameters Zbiór – Harvest
czerwiec – June październik – October Sucha masa
Total solid [%] 31,2 25,2
Sucha masa organiczna [% s.m.]
Volatile solids [% d.m.] 93,8 94,0
C : N 19,8 : 1 32,1 : 1
Fosfor
Phosphorus [g·kg–1] 1,93 1,40
Białko ogólne [% s.m.]
Total protein [% d.m.] 9,7 8,2
Włókno surowe [% s.m.]
Crude fibre [% d.m.] 36,6 35,0
Cukry proste [% s.m.]
Mono sugars [% d.m.] 6,9 0,2
Biomasa rdestowca ze zbioru jesiennego charakteryzowała się niższą zawartością białka (8,2% s.m.) niż biomasa ze zbioru wiosennego (9,7% s.m.), nieco niższą zawar- tością włókna surowego (35% s.m.) oraz niską zawartością cukrów prostych (zaledwie 0,2% s.m.). Stosunek węgla do azotu w biomasie rdestowca z drugiego zbioru wzrósł do wartości powyżej 30. Stosunek węgla do azotu większy niż 25 : 1 jest niekorzystny, ponieważ w tych warunkach bakterie metanowe zużywają dostępny azot do budowy bia- łek i brakuje go wtedy na procesy związane z przemianą węgla zawartego w substracie [Podkówka 2012].
W tabeli 3 przedstawiono charakterystykę kiszonek z rdestowca. Dodatek bakte- rii kwasu mlekowego zawartych w preparacie Lactosil wpłynął na obniżenie pH ki- szonek (4,2) w porównaniu do pH kiszonek kontrolnych (4,7). Ponadto w kiszonkach wykonanych z udziałem preparatu istotnie wyższa była zawartość kwasu mlekowego w porównaniu do kiszonek kontrolnych oraz nie oznaczono kwasu masłowego, które- go obecność świadczy o psuciu się kiszonki. W stosunku do materiału wyjściowego, w kiszonkach inokulowanych istotnie wyższy był ubytek suchej masy (o 8,4%), suchej masy organicznej (o 0,9% s.m.) w porównaniu do kiszonek kontrolnych. Wyższy był średni uzysk biogazu z kiszonek wykonanych z dodatkiem preparatu, ale różnica ta Tabela 3. Charakterystyka kiszonek z rdestowca zebranego w czerwcu wykonanych i z dodatkiem
preparatu bakteryjnego (P), i bez niego (K)
Table 3. Characteristic of silages from knotweed harvested in June, prepared with (P) and without bacterial preparation (K)
Parametry – Parameters K P
pH 4,7 ±0,1a 4,2 ±0,0b
Sucha masa – Dry matter [%] 25,8 ±0,8a 22,8 ±0,1b
Sucha masa organiczna [% s.m.]
Volatile solids [% d.m.] 93,5 ±0,3a 92,9 ±0,8b
Kwas mlekowy [g·kg–1 s.m.]
Lactic acid [g·kg–1 d.m.] 8,4 ±0,3a 21,4 ±0,5b
Kwas octowy [g·kg–1 s.m.]
Acetic acid [g·kg–1 d.m.] 6,8 ±0,1a 4,7 ±0,2b
Kwas masłowy [g·kg–1 s.m.]
Butyric acid [g·kg–1 d.m.] 0,1 n.o.
Włókno surowe [% s.m.]
Crude fibre [% d.m.] 36,2 ±0,8a 34,1 ±1,0a
Cukry proste [% s.m.]
Mono sugars [% d.m.] no no
Ocena organoleptyczna Organoleptic assessment
zapach zbutwiały, stęchły, ogniska pleśni
zapach typowy dla kiszonki, brak porostu grzybni Uzysk biogazu [m3·t–1 s.m.]
Biogas yield [m3·t–1 d.m.] 307,2 ±13,4a 347,0 ±22,9a
Zawartość metanu w biogazie
Methane content in biogas [%] 55,1a 56,2a
a, b – grupy jednorodne (w wierszach) / a, b – homogenous groups (in rows).
no – nie oznaczono (poniżej granicy oznaczalności metody) / no – not specified (below detection limit of the method).
nie była istotna statystycznie (p ≥ 0,05). Dodatek preparatu poprawił jakość kiszonych roślin, obniżając ich kwasowość i zapobiegając rozwojowi pleśni. Można tym samym stwierdzić, podobnie jak Prochnow i inni [2009], że dodanie do kiszenia roślin bakterii fermentacji mlekowej wpływa znacząco na zahamowanie wzrostu niepożądanej mikro- flory, zapobiegając utracie cennych składników i poprzez to pośrednio przyczynia się do zwiększenia wydajności biogazu w porównaniu z kiszonkami zepsutymi, wykona- nymi bez dodatków kiszonkarskich.
Na rysunku 1 przedstawiono przebieg krzywych produkcji biogazu z kiszonek do- świadczalnych. W wyniku fermentacji metanowej kiszonek z rdestowca z pierwszego i drugiego zbioru, wykonanych z dodatkiem preparatu bakteryjnego, otrzymano w prze- liczeniu na tonę suchej masy średnio 327 m3 biogazu o średniej zawartości metanu 56%.
Znacznie większą wydajność produkcji biogazu otrzymano z tony suchej masy kiszonki rdestowca z kukurydzą lub wytłokami, odpowiednio 650,6 m3 przy zawartości metanu średnio 58% oraz 494,3 m3 o zawartości metanu średnio 54,7% (sucha masa tych kiszo- nek wynosiła 30%, a kiszonki, pomimo niezastosowania dodatku bakteryjnego, charak- teryzowały się dobrą jakością).
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Produkcja biogazu – Biogas production [m3·t–1 s.m.]
Czas fermentacji [dni] – Fermentation time [days]
kiszonka z rdestowca – knotweed silage kiszonka z kukurydzy – maze silage
kiszonka z kukurydzy i rdestowca – maze and knotweed silage (1 : 1) kiszonka z wytłoków – pomace silage
kiszonka z wytłoków i rdestowca – pomace and knotweed silage (1 : 1) Rys. 1. Produkcja biogazu z kiszonek doświadczalnych
Fig. 1. Biogas production from experimental silages
O zastosowaniu danego substratu do produkcji biogazu decyduje zarówno jego po- tencjał metanogenny, jak i plon biomasy. Z wiosennego zbioru rdestowca uzyskano średnio 1302,5 m3 metanu na1 ha, a z jesiennego średnio 565,5 m3 na 1 ha, co daje 1868 m3 na rok.Dla porównania przeciętny uzysk metanu z hektara uprawy kukurydzy (całej rośliny) wynosi 5780 m3 na rok [Gołaszewski 2011]. Niewątpliwie zaletą rde- stowca czeskiego jest to, że jego plon można zbierać dwukrotnie w ciągu roku i jest to roślina wieloletnia, o stosunkowo małych wymaganiach glebowych i dużej odporności na susze. Mały potencjał produkcji biogazu z rdestowca sprawia, że badana roślina
wykazuje większą przydatność w procesie współfermentacji z inną, bardziej wydajną pod względem produkcji metanu biomasą. Możliwość częściowego zastąpienia kiszon- ki z kukurydzy lub wytłoków z jabłek kiszonką z rdestowca, bez znacznego obniżenia uzysku metanu, stanowi sposób na zabezpieczenie przed niedoborem podstawowego substratu stosowanego w biogazowni. Jest to ogromnie ważne dla zachowania ciągłości dostaw surowca do komory fermentacyjnej. Czynnikiem ograniczającym powszechne stosowanie rdestowca na cele produkcji energii może być jego inwazyjność, dlatego ważne jest poznanie agrotechniki, dzięki której można zapobiec rozprzestrzenianiu się gatunku poza pole uprawne.
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Na podstawie zaprezentowanych wyników badań można stwierdzić, że rdestowiec czeski wykazuje przydatność do produkcji biogazu ze względu na:
– wysoki plon biomasy, która może być zbierana dwukrotnie w ciągu roku,
– podatność biomasy na zakiszanie, przy czym sugeruje się dodatek inokulantów bak- teryjnych w celu poprawy jakości i stabilności kiszonek lub kiszenie z dodatkiem biomasy z kukurydzy lub wytłoków z jabłek,
– wysoki uzysk biogazu z procesu współfermentacji kiszonki z rdestowca z kiszonką z kukurydzy czy wytłokami z jabłek.
LITERATURA
Chołuj D., Podlaski S., Pietkiewicz S., Wiśniewski G., 2010. Parametry fizjologiczne determi- nujące plon biomasy roślin energetycznych. Monografia: Nowoczesne technologie po- zyskiwania i energetycznego wykorzystania biomasy. Instytut Energetyki, Warszawa, 69–88.
Gołaszewski J., 2011. Wykorzystanie substratów pochodzenia rolniczego w biogazowniach w Pol- sce. Postępy Nauk Rolniczych 2, 69–94.
Jędrczak A., 2003. Biologiczne przetwarzanie odpadów. Wydawnictwo Naukowe PWN, War- szawa.
Kacprzak A., Michalska K., Romanowska-Duda Z., Grzesik M., 2012. Rośliny energetyczne jako cenny surowiec do produkcji biogazu. Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych 61, 2(295), 281–293.
Kupryś-Caruk M., Podlaski S., Wiśniewski G., 2013. Reynoutria ×bohemica (Chrtek & Chrtkova) as an useful co-substrate for biogas production. Materiały z XXII European Biomass Conference, Hamburg, 23–26 czerwca.
Ledakowicz S., Krzystek L., 2005. Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia 3(70), 165–183.
Ostrowski J., Gutkowska A., 2008. Model diagnostyczny typowania gruntów przydatnych do upra- wy roślin energetycznych. Problemy Inżynierii Rolniczej 2(68), 146–148.
Podkówka W., 2012. Biogaz rolniczy. Odnawialne źródło energii. Teoria, praktyka, zastosowanie.
PWRiL, Warszawa.
Podlaski S., Chołuj D., Wiśniewski G., 2010. Produkcja biomasy z roślin energetycznych. Postępy Nauk Rolniczych 2, 163–174.
Podkówka Z., Podkówka W., 2010. Substraty dla biogazowni rolniczych. Agro Serwis, Warszawa.
Prochnow A., Heiermann M., Plochl M., Linke B., Idler C., Amon T., Hobbs P.J., 2009. Bioe- nergy from permanent grassland – A review: 1. Biogas. Bioresource Technology 100, 4931–4944.
Sirbu C., Oprea A., 2008. Two alien species in the spreading process in Romania: Reynoutria ×bo- hemica Chrtek & Chrtkova and Grindelia squarrosa (Pursh) Dunal. Cercetari Agronomi- ce in Moldova XLI, 2(134), 41–50.
Szlachta J., 2009. Ekspertyza. Możliwość pozyskiwania biogazu rolniczego jako odnawialnego źródła energii. Publikacja dostępna w serwisie: www.agenpol.pl.
Tokarska-Guzik B., 2005. Azjatyckie rdestowce – zagrożenie dla rodzimej szaty roślinnej. Przyro- da Górnego Śląska 41, 8–9.
Tworkowski J., Kuś J., Szczukowski S., Stolarski M., 2010. Uprawa roślin energetycznych. Mono- grafia. Nowoczesne technologie pozyskiwania i energetycznego wykorzystywania bio- masy. Instytut Energetyki. Warszawa, 34–47.
Zielińska K., Potkański A., Zastawny J., Miecznikowski A., Suterska A., 2008. Efekty działania preparatów bakteryjnych i bakteryjno-enzymatycznych w procesie kiszenia pasz. W: Kul- tury starterowe bakterii fermentacji mlekowej do kiszenia pasz-od selekcji szczepów do aplikacji. Wydawnictwo IBPRS, Warszawa, 57–82.
SUITABILITY OF KNOTWEED BOHEMICA (REYNOUTRIA ×BOHEMICA CHRTEK & CHRTKOVA) FOR BIOGAS PRODUCTION
Summary. The aim of the study was to evaluate of knotweed bohemica biomass (Rey- noutria ×bohemica Chrtek & Chrtkova) suitability for biogas production. Biomass of knotweed bohemica was grown in Experimental Station of Warsaw University of Life Sciences in Skierniewice (central Poland; 51°57’ N, 20°09’ E), harvested in spring and autumn 2013 and ensilaged with the addition of silage additive which consists of three lactic acid bacteria species. The silages from the mixture of knotweed bohemica with maize or apple pomace were also prepared. Methane fermentation of experimental silages was carried out at mesophilic conditions (39°C) for at least 21 days until plateau phase was achieved. Time of harvesting influenced on chemical composition of biomass. Bio- mass from the second harvest characterized by lower content of total solid, crude protein and mono sugars compared to biomass from the first harvest. 7.7 tones of total solid of knotweed bohemica from the first harvest and 2.9 tones of total solid from the second har- vest were obtained. Biomass of knotweed bohemica was susceptible for ensiling. In the silages treated by bacterial preparation the content of lactic acid was higher and pH was lower compared to the control silages. Addition of bacterial preparation improved the quality of silages by inhibiting the growth of moulds. From knotweed bohemica silages 327 m3 of biogas per tone of total solid were obtained with the content of methane 56%.
From silages prepared with lactic acid bacteria addition higher amount of biogas was obtained compared to control silages but it was not statistically significant. After methane fermentation of silages prepared from knotweed with maize and knotweed with apple pomace 650.6 and 494.3 m3 of biogas per tone of total solid were obtained respectively,
with 57–62% of methane content. High biomass yield, which could be harvested twice a year, susceptible for preservation by ensiling and high biogas productivity during co- fermentation with maize or apple pomace silages makes biomass of knotweed bohemica suitable alternative source of biomethane. Possibility of partial substitute of substrate (e.g. maize silage or agricultural wastes) by ensilaged reynoutria biomass is important for protection of biogas plant from temporary unavailability of basic material.
Key words: knotweed bohemica, biogas, silage
