Witaj ponownie!
Mail Grupowy pomaga Twojej grupie sprawnie się komunikować, dzielić notatkami, wydarzeniami i opiniami. Dowiedz się więcej »
Przedmioty Wykładowcy Uczelnie

Rośliny okopowe w wykorzystaniu na cele energetyczne, burak energetyczny, wymagania klim. notatki


Prowadzący Karolina Śmiatacz
Informacja dla prowadzących
Podgląd

rośliny okopowe-notatka z zajęć.docx

Podgląd pliku (pełna wersja wyższej jakości po zalogowaniu):

TEMAT: Rośliny okopowe w wykorzystaniu na cele energetyczne.

„BURAK ENERGETYCZNY”

  1. 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.
  2. Jest to biomasa o wysokiej koncentracji energii.
  3. 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.

  1. Substrat buraczany wykazuje dużą buforowość powodując wysoki synergizm działania w mieszance z innymi komponentami, zwłaszcza z kukurydzą.
  2. Jest również ważnym czynnikiem stabilizującym biologiczną jakość konwersji ponieważ utrzymuje prawidłowy rozwój mikroflory w fermentatorze
  3. Przeciętna zawartość suchej masy w korzeniach buraka cukrowego waha się w granicach 22–24%, a w liściach buraczanych (bez główek) wynosi 12-14%.
  4. Umożliwia to prawidłowe zakiszanie całej masy organicznej uzyskiwanej z buraków bez większych strat związanych z płynnym odciekiem z kiszonki.
  5. Odciek ten gromadzony w zbiornikach również może być użyty w procesie produkcji biogazu.
  6. 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%.
  7. W instalacjach biogazowych, tzw. szczyt gazowy osiągany jest już po 12 godzinach od załadowania buraków cukrowych do komory fermentacyjnej.
  8. W przypadku kukurydzy szczyt gazowy osiągany jest po ok. 12 dniach.
  9. Całkowity rozkład buraka następuje po ok. 15 dniach, podczas gdy w przypadku kukurydzy potrzeba na to przynajmniej 90 dni.

Wymagania klimatyczno-glebowe

  1. Buraki cukrowe udają się najlepiej po zbożach – zwłaszcza w płodozmianie z pszenicą – na żyznych, średnio żyznych i próchniczych glebach, zasobnych w wilgoć i niezakwaszonych.
  2. Ich uprawy są kapitałochłonne i pracochłonne, wymagają bowiem stosowania dużych ilości obornika i nawozów mineralnych oraz częstych zabiegów pielęgnacyjnych.
  3. Potrzebują one stosunkowo długiego okresu wegetacyjnego i dużego nasłonecznienia w fazie dojrzewania, co zwiększa zawartość cukru w korzeniu.

AGROTECHNIKA

  1. Przy uprawie buraków na cukier w czasie zbioru ogławia się liście wraz z tzw. główką, czyli częścią korzenia, z której wyrastają liście. Ogłowione buraki stanowią lepszy jakościowo surowiec dla cukrowni, gdyż w główkach zgromadzone są substancje obniżające wydatek cukru w procesie jego produkcji (melasotwory, białka).
  2. Zbiór buraków na biogaz odbywa się będzie wraz z główkami (liście odcięte 3-4 cm nad powierzchnią buraka).
  3. Burak wraz z główką jest pełnowartościowym substratem. Zbiór buraków wraz z główką powoduje, że plon jednostkowy z 1 ha wzrasta o 3-7%. Dodatkową zaletą takiego zbioru jest:
  4. burak bez uszkodzeń- przechowuje się znacznie lepiej,
  5. bez strat masy korzenia i zawartości cukru związanych z chorobami rozwijającymi się w czasie składowania.
  6. istotnym elementem jest zastosowanie optymalnego z punktu widzenia biologii buraka nawożenia mineralnego. Dotyczy to szczególnie zwiększenia dawki azotu (180- 200 kg N/ha), a zwłaszcza jego optymalnej dystrybucji w okresie wegetacji. Taka technologia nawożenia podnosi plon biologiczny zarówno korzeni (o 5-8%) jak i liści (o ok. 20%).
  7. W sumie, optymalizując tylko wymienione elementy agrotechniki uzyskać można zwiększenie plonu korzeni o 8-12% i plonu liści o ok. 20% bez obniżania jakości surowca przeznaczonego na biogaz.

Hodowla energetycznych odmian buraka cukrowego

  1. KWS SAAT A.G. jest jedyną firmą hodowlano-nasienną na świecie prowadzącą od kilku lat intensywny program hodowlany roślin przeznaczanych na cele energetyczne, w tym również buraka cukrowego.
  2. Specyficzne wymagania jakościowe oraz konieczność podniesienia plonu jednostkowego korzeni i liści to priorytety tego programu.
  3. W przypadku odmian buraków przeznaczanych na cukier jednym z podstawowych parametrów jakościowych związanych z technologią produkcji cukru jest jak najniższa zawartość tzw. melasotworow w soku korzeni.
  4. Melasotwory to substancje utrudniające uzyskanie odpowiedniej wydajności cukru białego. Działają negatywnie w procesie jego produkcji, stwarzają trudności technologiczne i powodują stratę części cukru, który pozostaje w melasie.
  5. Niska zawartość melasotworów w soku korzeni jest jednym z priorytetów w hodowli odmian buraków dla cukrownictwa.
  6. W związku z tym, niektóre rody (kandydaci na odmiany) wykazujące bardzo dobre parametry w zakresie wysokich plonów korzeni musiały zostać odrzucone ze względu na swą słabą wartość przetwórczą.
  7. Ponieważ hodowcy nowych odmian buraka z przeznaczeniem na biogaz nie są ograniczani cechą jakości soku, mogą wrócić do wyeliminowanych wcześniej komponentów o wybitnych właściwościach plonowania i na ich bazie doprowadzić do syntezy nowych wydajnych odmian, których najważniejszą cechą będzie maksymalny plon suchej masy z ha.
  8. Rownolegle można również podnieść potencjał plonowania liści, gdyż dla przemysłu cukrowniczego stanowiły one tylko kłopotliwy produkt uboczny.
  9. Przyrost plonu korzeni uzyskany w ten sposób u energetycznych odmian buraka cukrowego ocenić można na 10-15% z tendencją do dalszego wzrostu dzięki postępowi hodowlanemu w tej dziedzinie.
  10. Odmiany energetyczne buraka cukrowego selekcjonowane są również w kierunku gładkiej i wyrównanej powierzchni skórki korzenia oraz zmniejszenia rozmiaru tzw. „bruzdy korzeniowej”, w której gromadzi się przy zbiorze najwięcej gleby.
  11. Umożliwi to ograniczenie zanieczyszczeń glebą korzeni buraków do poziomu < 2% co jest do zaakceptowania przez technologów wytwarzania biogazu z buraków.

Przechowywanie i konserwacja buraków cukrowych

  1. Buraki można wykorzystać zarówno w formie świeżej, bezpośrednio po zbiorze lub po zmagazynowaniu na pryzmach (okres przechowywania ok. 40-60 dni).
  2. Najbardziej wskazane jest jednak konserwowanie buraków w formie kiszonki, wtedy okres składowania może trwać do następnych zbiorów.
  3. Można zakiszać całe korzenie buraków lub rozdrobnione korzenie i liście razem.
  4. Szczególnie korzystne jest zastosowanie kiszonki mieszanej, zwłaszcza wspólnie z kukurydzą.
  5. Doświadczenia wykazały, że kiszonka mieszana z udziałem do 50% buraków wykazuje synergizm w konwersji na biogaz zapewniając wydajny i stabilny przebieg fermentacji.
  6. Problemem może być koordynacja pory zbioru obydwu substratów do kiszenia.

  1. Przed poddaniem ich fermentacji, zebrane lub magazynowe buraki cukrowe muszą zostać odpowiednio rozdrobnione.
  2. Najbardziej wydajne jest zastosowanie rozdrabniania do wielkości „pudełka zapałek”.
  3. Taka wielkość jest dla procesow fermentacji optymalna, zapobiega stratom soku i nie powoduje nadmiernego zużycia energii.
  4. Zastosowanie znajdują tu wszelkie dostępne rozdrabniacze stosowane w przetwórstwie (paszowe, kompostowe, recyklingowe).
  5. Stosowanie buraków cukrowych do produkcji biogazu wiąże się jednak również z pewnymi trudnościami.
  6. Główne z nich to konieczność mycia lub mechanicznego czyszczenia korzeni po zbiorze. Zawarty na powierzchni korzeni piasek powoduje zanieczyszczenie fermentatora. Problem nie dotyczy drobnych frakcji gleby, gdyż frakcje ilaste czy pylaste ulegają łatwo dyspersji w wodzie i jako zawiesina opuszczają fermentator.
  7. Rozwiązaniem jest mycie lub mechaniczne czyszczenie korzeni przed bezpośrednim użyciem lub zakiszaniem.
  8. Jest to niestety czynność wymagająca dodatkowego nakładu energii.
  9. Skonstruowano przewoźną myjnię buraczaną myjącą do 60 ton korzeni na godzinę, której wydajność można skoordynować z pracą wydajnego kombajnu

  1. Kwestię doczyszczania korzeni, ich rozdrabnianie i jednoczesny zbiór liści rozwiązuje zastosowanie specjalistycznego kombajnu.
  2. trzyrzędowy kombajn -jednoczesny zbiór korzeni i liści z ich wstępnym oczyszczeniem i rozdrobnieniem).
  3. Jest to specjalna maszyna dostosowana do zbioru buraków na biogaz.
  4. Zebrana mieszanka korzeni i liści nadaje się zarówno do bezpośredniego zużycia jak i do zakiszenia bez dodatkowej obróbki surowca.
  5. Zastosowanie specjalistycznego kombajnu jest szczególnie wskazane w rejonach, gdzie produkcja biomasy z buraków stanie się jednym z podstawowych kierunków uprawy, zwłaszcza w specjalistycznym płodozmianie roślin energetycznych.
  6. Kombajny trzyrzędowe Thyregod do zbioru liści i korzeni buraków na biomasę oferuje firma KONGSKILDE Polska.

Produkcja bioetanolu z buraków cukrowych

  1. bioetanol – bezwodny alkohol etylowy (etanol) produkowany w procesie fermentacji alkoholowej – polega ona na przemianie cukru w alkohol przy udziale enzymów
  2. C 6 H 12 O 6 2C 2 H 2 OH + 2 CO 2
  3. w celu otrzymania spirytusu stosuje się destylację – wodny roztwór alkoholu ogrzewa się nieco powyżej temperatury wrzenia alkoholu a powstałą parę etanolu wychwytuje się i poddaje kondensacji
  4. aby móc wykorzystywać bioetanol jako składnik paliw należy go odwodnić do zawartości wody 0,02 %!!!!!
  5. są na to 3 metody:
  6. Destylacja azeotropowa z cykloheksanem
  7. Osuszanie na sitach molekularnych (MS)
  8. Technika perwaporacji membranowej (PV)

Wykorzystanie bioetanolu

  1. bioetanol może być dodawany do tradycyjnego paliwa,
  2. stanowić samoistne paliwo
  3. stanowić surowce do produkcji biokomponentów ETEB
  4. paliwa z dodatkiem bioetanolu mogą być stosowane w silnikach benzynowych oraz wysokoprężnych
  5. specjaliści uważają, że większość pojazdów może korzystać z 15% dodatku bioetanolu bez konieczności modyfikacji silnika
  6. przy zastosowaniu wyższej domieszki bioetanolu wymagane jest dostosowanie silnika poprzez użycie specjalnego materiału uszczelniającego

Współpraca

Wczytywanie...