Żyto źródłem biogazu Żyto hybrydowe KWS LOCHOW

Transkrypt

1 Żyto źródłem biogazu Żyto hybrydowe KWS LOCHOW

2 Spis treści Istotne związki organiczne Jak powstaje biogaz Żyto parametry i botanika Plon masy suchej Uzysk biogazu i metanu Odmiany żyta mieszańcowego zalecane do zakiszania (GPS) Uwagi dotyczące uprawy i zbioru

3 Jak powstaje biogaz? Kiszonka kukurydziana albo zbożowa, gnojowica, bioodpady Etap 1 rozbicie związków wielkocząstecz kowych Etap 2 przefermentow anie rozłożonych produktów Etap 3 powstanie substancji metanogennych węglowod any, tłuszcze, białka cukier, kwasy tłuszczowe aminokwasy, zasady Kwasy organicz ne, gazy, alkohole Kwas octowy, wodór, CO2 Metan, CO2 hydrolityczne fermentacyjne octanogenne metanogenne (atb, Potsdam, 2004) bakterie bakterie

4 Skład biogazu Biogaz jest mieszaniną gazów składającą się w ok. 2/3 z metanu. Metan jest właściwym składnikiem energetycznym biogazu. Metan % Dwutlenek węgla % Woda 2-7 % siarkowodór ca. 0,02 % azot < 2 % tlen < 2 % wodór < 1 % Uzysk metanu zależy w głównie od składu substratu. Udział tłuszczów, węglowodanów i białka stanowi o uzysku metanu. (Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe, 2005)

5 Biologia żyta (Secale cereale) W porównaniu do innymi gatunków zbóż żyto gwarantuje wysoki plon przy jednoczesnym niskim koszcie uprawy. Typowe dla żyta niewielkie wymagania glebowe, wynikające z dużej sprawności systemu korzeniowego, wczesne i intensywne tworzenie masy roślinnej oraz długa faza wypełniania się ziarna czynią z żyta bardzo atrakcyjną roślinę energetyczną. Porównanie wymagań temperaturowych i wodnych żyta ozimego, pszenicy ozimej i jęczmienia ozimego: Wymagania temperaturowe i wodne: Żyto ozime Pszenica ozima Jęczmień ozimy Temperatura: Minimalna temperatura kiełkowania +1 do +2 C +2 do +4 C +2 do +4 C Mrozoodporność do 25 C do 20 C do 12 C Początek wegetacji (przyrost substancji) +3 do +5 C +5 do +6 C +5 do +6 C Suma temperatur ok C ok C ok C Optymalna temperatura do różnicowania organów (jarowizacji) 0 do +5 C 0 do +8 C 0 do +3 C Czas trwania jarowizacji 30 do 50 dni 40 do 70 dni 20 do 40 dni Zużycie wody: Współczynnik transporacji 400 l/kg s.m. 500 l/kg s.m 425 l/kg s.m Winterroggen aktuell, DLG

6 Porównanie gatunków: wyniki doświadczeń 2010 Żyto mieszańcowe przewyższa pod względem plonu suchej masy inne gatunki zbóż na lekkich glebach. 180 Plon suchej masy (dt/ha) TM-Ertrag (dt/ha) Palazzo Conduct Benetto Massimo Roggen Żyto Średnia wartość plonu suchej masy z trzech miejscowości, termin zbioru : 19. do 23. czerwca 2010 Źródło: Izba Rolnicza Północna Saksonia 2010, Triticale Pszenżyto

7 Porównanie gatunków: wyniki doświadczeń 2010 Żyto mieszańcowe przewyższa pod względem plonu suchej masy inne gatunki zbóż na lekkich glebach. 220 Werlte Poppenburg Rockstedt Plon suchej masy (dt/ha) TM-Ertrag (dt/ha) Palazzo Conduct Benetto Massimo Hermann Akratos Inspiration Roggen Triticale Weizen Schnitttermine: 19. bis 23. Juni 2010 Quelle: Landwirtschaftskammer Niedersachsen 2010, Auszug

8 Tworzenie masy suchej u żyta mieszańcowego w kontekście upraw pod kiszonkę z całych roślin W chwili krzewienia masę suchą tworzą głównie blaszki i pochwy liściowe. W okresie strzelania w źdźbło do masy liściowej dochodzą jeszcze źdźbła. Do chwili wykłaszania w masie suchej przeważa udział źdźbeł. Po wykłoszeniu następuje największy przyrost masy suchej powstają kłosy. Po kwitnieniu udział kłosów w masie suchej znacznie rośnie. Masa sucha osiąga maksimum pomiędzy fazą dojrzałości mlecznej ziarna a dojrzałością woskową. Jest to optymalny czas koszenia - wtedy udział masy suchej w roślinie osiąga 35-40%. Ziarno ma wówczas największą objętość a w liściach flagowych zachodzą procesy fotosyntezy. W późniejszych fazach rozwoju dochodzi do wzmożonego odkładania się ciężkostrawnej ligniny a przydatność do produkcji biogazu spada.

9 Plon masy suchej w chwili dojrzałości mlecznej (BBCH 77) W momencie zbioru żyta na GPS (faza dojrzałość mlecznej do dojrzałości woskowej, przy zawartości masy suchej %) potencjalny plon ziarna ma duży wpływa na plon masy suchej. Plon ziarna g (dt/ha) RS P P H P H P H H H H H H H H = żyto mieszańcowe P = żyto populacyjne RS = żyto jare GSR = żyto zielonkowe 50 GSR GSR GSR Plon suchej masy (dt/ha) (wstępne wyniki wspólnego doświadczenia Uniwersytetu Hohenheim i KWS LOCHOW, dofinansowanie Agencji Surowców Odnawialnych / FNR/, 2006)

10 Uzysk biogazu w doświadczeniu praktycznym m³ Biogaz /ha Korzyść z żyta hybr. przy późnych zbiorach: m³ Biogaz/ha Korzyść z żyta hybr.: m³ Biogaz /ha Żyto hybr. (Pollino, Fernando) Recrut Trimester Vitallo Żytpo hybryd. (Pollino, Fernando) Recrut Trimester Vitallo Termin zbiorów: Wytworzenie ości kłosa Termin zbiorów: Dojrzałość mleczna (T. Fritz, FH Holzminden; KWS LOCHOW GMBH; B. Heidler, ProEn GmbH Soltau; A. v. Felde, KWS SAAT AG; M. Nelles; FH Holzminden; D. Trautz FH Osnabrück; 2006)

11 Uzysk biogazu i metanu Żyto mieszańcowe na kiszonkę z całych roślin GPS powinno zostać zebrane najlepiej w połowie czerwca. W późniejszym okresie zawartość ligniny bardzo szybko rośnie. Gdy zawartość suchej masy przekracza 40 %, zawartość ligniny w roślinie jest już zbyt duża. Bakterie słabo radzą sobie wówczas z rozkładem materiału, a uzysk gazu tym samym maleje. Faza dojrzałości Termin zbioru Zawartość suchej masy Uzysk biogazu m 3 /t świeżej masy Pojawienie się ości początek maja < 16 % < 100 Kwitnienie początek czerwca % Dojrzałość mleczna połowa czerwca % Dojrzałość woskowa koniec czerwca % do 250 (IBS, Bremen, 2006)

12 Wyniki polskich badań Uzysk biogazu z żyta mieszańcowego (GPS i śruta ziarna), kiszonki kukurydzy oraz różnych mieszanin tych substratów ; *procentowa zawartość metanu w biogazie Łączna objętość biogazu [dm 3 /1kg SMo] Legenda: *51 *55 *52 *54 *54 *55 *56 *57 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P1. kiszonka kukurydzy 100% P5. kiszonka kukurydzy 80%, żyto mieszańcowe GPS 20% P2. żyto mieszańcowe GPS 100% P6. kiszonka kukurydzy 70%, żyto mieszańcowe GPS 30% P3. śruta ziarna żyta mieszańcowego 100 % P7. kiszonka kukurydzy 60%, żyto mieszańcowe GPS 40% P4. kiszonka kukurydzy 90%, żyto mieszańcowe GPS 10% P8. kiszonka kukurydzy 75%, żyto mieszańcowe GPS 20%, śruta ziarna żyta 5% Żródło danych: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, KWS LOCHOW POLSKA, 2010; doświadczenie przeprowadzone w 3 powtórzeniach, czas fermentacji 34 dni, temperatura fermentacji 38 C

13 Uzysk biogazu z badanych substratów w odniesieniu do kukurydzy [kukurydza=100%] 130% Uzysk biogazu; kukurydza=100% 120% 110% 100% Większy uzysk biogazu o 27% 90% Legenda: P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P1. kiszonka kukurydzy 100% P5. kiszonka kukurydzy 80%, żyto mieszańcowe GPS 20% P2. żyto mieszańcowe GPS 100% P6. kiszonka kukurydzy 70%, żyto mieszańcowe GPS 30% P3. śruta ziarna żyta mieszańcowego 100 % P7. kiszonka kukurydzy 60%, żyto mieszańcowe GPS 40% P4. kiszonka kukurydzy 90%, żyto mieszańcowe GPS 10% P8. kiszonka kukurydzy 75%, żyto mieszańcowe GPS 20%, śruta ziarna żyta 5% Żródło danych: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, KWS LOCHOW POLSKA, 2010; doświadczenie przeprowadzone w 3 powtórzeniach, czas fermentacji 34 dni, temperatura fermentacji 38 C

14 Uzysk metanu z żyta mieszańcowego (GPS i śruta ziarna), kiszonki kukurydzy oraz różnych mieszanin tych substratów Łączna objętość metanu [dm 3 /1kg SMo] Legenda: *51 *55 *52 *54 *54 *55 *56 *57 P1. kiszonka kukurydzy 100% P2. żyto mieszańcowe GPS 100% P3. śruta ziarna żyta mieszańcowego 100 % P4. kiszonka kukurydzy 90%, żyto mieszańcowe GPS 10% P5. kiszonka kukurydzy 80%, żyto mieszańcowe GPS 20% P6. kiszonka kukurydzy 70%, żyto mieszańcowe GPS 30% P7. kiszonka kukurydzy 60%, żyto mieszańcowe GPS 40% P8. kiszonka kukurydzy 75%, żyto mieszańcowe GPS 20%, śruta ziarna żyta 5% Żródło danych: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, KWS LOCHOW POLSKA, 2010; doświadczenie przeprowadzone w 3 powtórzeniach, czas fermentacji 34 dni, temperatura fermentacji 38 C

15 Uzysk metanu z badanych substratów w odniesieniu do kukurydzy [kukurydza=100%] 150% Uzysk metanu; kukurydza=100% 140% 130% 120% 110% 100% Większy uzysk metanu o 40% 90% Legenda: P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P1. kiszonka kukurydzy 100% P2. żyto mieszańcowe GPS 100% P3. śruta ziarna żyta mieszańcowego 100 % P4. kiszonka kukurydzy 90%, żyto mieszańcowe GPS 10% P5. kiszonka kukurydzy 80%, żyto mieszańcowe GPS 20% P6. kiszonka kukurydzy 70%, żyto mieszańcowe GPS 30% P7. kiszonka kukurydzy 60%, żyto mieszańcowe GPS 40% P8. kiszonka kukurydzy 75%, żyto mieszańcowe GPS 20%, śruta ziarna żyta 5% Żródło danych: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, KWS LOCHOW POLSKA, 2010; doświadczenie przeprowadzone w 3 powtórzeniach, czas fermentacji 34 dni, temperatura fermentacji 38 C

16 Wnioski z doświadczenia Żyto mieszańcowe GPS ma większą wydajność biogazową liczoną z jednostki materii organicznej w porównaniu z kiszonka z kukurydzy, typowym materiałem wsadowym stosowanym w biogazowniach rolniczych. W każdym z badanych przypadków dodatek kiszonki z żyta mieszańcowego GPS do kiszonki z kukurydzy przeznaczonej do fermentacji podnosił wydajność biogazową i metanową. Najwyższą wydajność biogazową i metanową uzyskano przy 40% dodatku kiszonki z żyta mieszańcowego GPS. Warto podkreślić, że dodatek żyta mieszańcowego GPS podnosił zawartość metanu w biogazie, co jest niezwykle istotne z punktu widzenia energetycznej wartości wytwarzanego biogazu, a w konsekwencji opłacalności pracy biogazowni. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że kiszonka z żyta mieszańcowego GPS może być bardzo interesującą alternatywą jako jeden z kosubstratów używanych w biogazowniach rolniczych.

17 Stosowanie mieszanek substratowych - praktyczne korzyści Mieszanki substratowe z różnych gatunków roślin - jak kukurydza czy żyto mieszańcowe GPS oraz gnojowicy, zapewniają równomierne zaopatrzenie bakterii w podstawowe składniki odżywcze tłuszcze, węglowodany i białka. Zastosowanie różnych substratów wspomaga proces zasiedlania fermentora wieloma różnymi bakteriami. Ta różnorodność bakterii zapewnia stabilny przebieg procesu i gwarantuje uzysk gazu. Większa liczebność substratów rekompensuje różnice w zakresie plonu zachodzące pomiędzy poszczególnymi gatunkami roślin. Poprawia się obciążenie mocy przerobowej urządzeń technicznych w gospodarstwie. Duża liczba upraw pod produkcję biogazu w płodozmianie energetycznym daje dodatkowe efekty w zakresie ekonomii pracy, np. daje rolnikowi pole manewru w szczytowym okresie prac (zbiory: kiszonka z całych roślin na wiosnę, kukurydza jesienią) i pozwala rozłożyć rozwożenie resztek pofermentacyjnych w okresie całego roku.

18 Wskazówki uprawowe dla żyta mieszańcowego jako źródła biogazu Zalecane stanowiska Wszystkie gleby Termin siewu/ norma wysiewu wcześnie kiełk. ziaren/m² średnio kiełk. ziaren/m² późno ab kiełk. zieren/m² Nawożenie podstawowe Nawożenie azotem BBCH 25 BBCH 31 BBCH 37 razem Ochrona roślin Regulatory wzrostu Gleby lekkie BBCH 31 BBCH Gleby lepsze + BBCH Fungicydy Herbicydy Środki owadobójcze Zbiory Normę wysiewu należy zwiększyć o 10% w stosunku do normy wysiewu stosowanej dla żyta uprawianego na ziarno Odpowiednio do gleby i jej zasobności; uwaga na udział subst. organicz Uważać na dodatkowe dawki azotu z nawożenia organicz kg N/ha kg N/ha kg N/ha kg N/ha 1,5-1,8 l/ha CCC 720 1,5-1,8 l/ha CCC ,5-0,6 l/ha Camposan Extra Konieczne jest zwalczanie rdzy brunatnej. Zastosowanie jak w przyp. żyta na ziarno Nie są konieczne ok. lipca w fazie dojrzałości mlecznej do woskowej (optym. przy % SM) * Anmerkung: Diese Anbauinformationen sind sorgfältig erarbeitet und geben einen aktuellen Informationsstand wieder, ohne Zusicherungen darzustellen. Bitte beachten Sie auch die jahres- und schlagspezifische Entwicklung Ihres Pflanzenbestandes. Vor der Anwendung eines Pflanzenschutzmittels ist grundsätzlich die Gebrauchsanweisung des Herstellers zu beachten. Eine Haftung für die Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität dieser Anbauhinweise wird außer für Fälle grober Fahrlässigkeit oder Vorsatzes ausgeschlossen. 07/09

19 Roggen als Biogaslieferant Hybridroggen von KWS LOCHOW Żyto mieszańcowe wyniki doświadczeń Plon suchej masy (dt/ha) Trockenmasseertrag (dt/ha) KWS Magnifico (EU) Palazzo (H) Brasetto Visello GD 5% = 7dt/ha (P) Conduct H = Hybride, P = Populationsroggen - Eigene Versuche, Mittel aus den Jahren 2008 bis 2010, Anzahl Ergebnisse 11 (KWS LOCHOW, 2010) H = odmiana mieszańcowa, P = odmiana populacyjna doświadczenie ścisłe, średnia z lat , liczba wyników 11 (KWS LOCHOW 2010)