Vliv kvality biomasy silážní kukuřice na produkci bioplynu

Petra Konopáčová

Bachelor's thesis

Effect of biomass quality of silage maize on biogas production

Abstract:

Bakalářská práce byla zaměřena na vypracování literární rešerše zaměřené na poznatky o uplatnění silážní kukuřice pro produkci bioplynu. V jednotlivých kapitolách byla zpracována problematika výběru vhodného hybridu, termínu sklizně, podílu částí rostliny a dalších faktorů mající vztah ke kvalitě biomasy a produkci bioplynu. Bioplyn se v České republice od roku 2014 drží v první pětici nejvýznamnějších zdrojů obnovitelné energie. Kvalitní biomasa je prekurzorem k získání velkého množství bioplynu, v potřebné kvalitě, z tuny na hektar vyprodukované biomasy. Výběr správného hybridu je zásadním faktorem ovlivňujícím kvalitu a objem vyprodukovaného bioplynu, nicméně je důležité pohlížet na specifické geografické a klimatické podmínky daného prostředí, kde je kukuřice pěstována. Velmi důležité je zvolení správné agrotechniky, vhodného termínu setí i termínu sklizně. Bylo zjištěno, že hustota výsevu rostlin nemá významný vliv na množství vyprodukovaného bioplynu. Složení vstupního substrátu do bioplynové stanice ovlivňuje následné množství a kvalitu vyprodukovaného bioplynu. Pozitivní korelace byla zjištěna mezi produkcí bioplynu a obsahem sušiny, škrobu, hemicelulózy a organických látek rozpustných v enzymech. Méně těsný vztah byl pozorován u lipidů, které však mají dvojnásobný metanový potenciál než sacharidy. Negativní korelace se projevila u rozpustných sacharidů a ligninu, kdy produkce metanu na jednotku biomasy klesala se zvyšujícím se obsahem ligninu a vláknitých frakcí. Proces silážování je významný z pohledu konzervace sklizené biomasy a způsobuje zvýšení výtěžnosti bioplynu až o 25 % oproti použití čerstvé hmoty. Navzdory rozšířenému používání kukuřice na produkci bioplynu, není doposud vytvořen ucelený systém hodnocení kvality kukuřičné biomasy pro bioplynové účely.

Abstract:

The bachelor's thesis was focused on the development of a literature search focused on knowledge about the use of silage corn for biogas production. In individual chapters, the issue of selecting a suitable hybrid, harvest date, share of plant parts and other factors related to biomass quality and biogas production was elaborated. Since 2014, biogas has been pointed in the Czech Republic in the top five most significant sources of renewable energy. Quality biomass is a precursor to obtaining large quantities of biogas, at the adequate quality, from a ton per hectare of biomass produced. Choosing the right hybrid is a crucial factor influencing the quality and volume of the biogas produced, however, it is important to look at the specific geographical and climatic conditions of the environment where maize is grown. In addition, is very important to choose the right agricultural technology, a suitable sowing date and harvest date. It was found that the density of plant sowing does not have a significant effect on the amount of biogas produced. The composition of the input substrate to the biogas plant affects the subsequent quantity and quality of the biogas produced. The positive correlation was found between the production of biogas and the content of dry matter, starch, hemicellulose and organic substances soluble in enzymes. The less close relationship was observed with lipids, having twice the methane potential in comparison to carbohydrates. The negative correlation was observed for soluble carbohydrates and lignin, where methane production per unit of biomass decreased with increasing content of lignin and fibrous fractions. The ensiling process is important for conservation of harvested biomass and causes an increase in biogas yield by up to 25 % compared to the use of fresh material. Despite the widespread use of maize for biogas production, a comprehensive quality assessment system for maize biomass for biogas has not yet been established.

Keywords

specifický výtěžek metanu, hybridy kukuřice, kvalita biomasy, škrob, sacharidy

Keywords

maize hybrids, biomass quality, starch, specific methane yield, carbohydrates

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Fuksa, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Crop Production