Využití biomasy invazivního bolševníku velkolepého pomocí procesu anaerobní digesce

Tetiana Liashko

Bachelor's thesis

Use of biomass of the invasive plant giant hogweed via the process of anaerobic digestion

Abstract:

Cílem mé bakalářské práce je studie biomasy invazního bolševníku velkolepého (Heracleum mantegazzianum) jako vstupní suroviny pro anaerobní kodigesci, stanovení produkce bioplynu, analýza jeho kvality a zhodnocení možnosti využití této rostliny pro produkci bioplynu jako součást metody likvidace. V rešeršní části se bakalářská práce soustředila na popis invazní rostliny bolševníku velkolepého, na jeho historii, základní charakteristiky, využití, metody likvidace a problematiku šíření v České republice a po celé Evropě. Byly také stručně popsány jednotlivé fáze anaerobní digesce, výstupní produkty (bioplyn a digestát), parametry procesu a příklady aplikace s jinými rostlinami pro výrobu bioplynu. Experimentální část práce byla realizována cestou založení laboratorních vsázkových (tzv. batch) testů hodnotících produkci bioplynu z biomasy bolševníku velkolepého. Testy byly provedeny jako kodigesce s odpady živočišného původu (inokulum) v bioreaktorech o objemu 2 l v anaerobních podmínkách při mezofilní teplotě (37 °C) a nastavené vlhkosti 90 % v termofilní komoře. Množství vyprodukovaného bioplynu bylo měřeno metodou vytěsňování vodního sloupce. Kvalitní složení bioplynu bylo stanoveno pomocí analyzátoru plynu. Pravidelný odběr vzorků o objemu 10 ml probíhal každé 2 dny a během procesu anaerobní digesce byly u vzorků sledovány parametry jako teplota, pH, TS, VS, oxidačně-redukční potenciál. Výsledky experimentů ukázaly, že produkce bioplynu ve vzorku s obsahem bolševníku byla šestkrát vyšší (9195 ml) než v kontrolním vzorku z inokula (1515 ml), což svědčí o vhodnosti využití a likvidace bolševníku cestou anaerobní digesce.

Abstract:

The objective of the thesis was to study the biomass of the invasive giant hogweed (Heracleum mantegazzianum) as an input feedstock for anaerobic codigestion, including determination of biogas production and analysis of its quality, and evaluation of a possibility to use the plant for biogas production as a component of the plant’s disposal. In the literature review part, the thesis focused on the description of the invasive plant giant hogweed, its history, basic characteristics, utilizations, disposal methods and problematic of its spreading in the Czech Republic and within Europe. The individual phases of anaerobic digestion were briefly described, as well as output products (biogas and digestate), parameters of the process and examples of other plants’ application for the biogas production. The experimental part was realized by establishment of laboratory batch tests for the evaluation of biogas production from the giant hogweed biomass. The tests were performed as codigestions with the waste of animal origin (inoculum) in bioreactors with a volume of 2 liters in anaerobic conditions at mesophilic temperature (37 °C) and 90% humidity in a thermophilic chamber. The amount of produced biogas was measured using the water column method. The composition quality of biogas was determined using a gas analyzer. Regular sampling took place every 2 days with a volume of 10 milliliters, and during the process of anaerobic digestion, the samples were monitored for parameters such as temperature, pH, TS, VS, oxidation-reduction potential. The results of the experiments showed that the production of biogas in the sample containing hogweed was six times higher (9,195 ml) than in the control sample from the inoculum (1,515 ml), which verifies the suitability of use and disposal of hogweed through anaerobic digestion.

Keywords

Heracleum mantegazzianum, bioplyn, batch test

Keywords

Heracleum mantegazzianum, biogas, batch test

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: doc. Bc. Ing. Tatiana Alexiou Ivanova, Ph.D.
• Reader: Marek Jelínek, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Tropical AgriSciences

Bachelor programme:
Applied Ecology