Sam-ensilering af halm og roetoppe (eller andre grønne biomasser) til biogas Søren Ugilt Larsen Teknologisk Institut - AgroTech Halmseminar Agro Business Park, 27. September 2017
Indhold Hvorfor sam-ensilering? Generelt om ensilering Forsøg med sam-ensilering Halm+roetop Halm+efterafgrøde
Halm er restbiomasse og der er meget! xxx Men: Halm er delvis vandskyende og giver ofte lavt metanudbytte (<50 af teoretisk potentiale). xxx
30 mm 1 mm 1 mm 50 mm Gns.1 mm 10 mm 10 mm 1 mm 30-50 mm 1 mm 10 mm 5 mm? 1 mm 5 mm Metanpotentiale (NL CH 4 pr. kg VS) Ofte lavt metanudbytte fra halm Stor variation i analyser af vinterhvedehalm i 10 studier 350 300 250 Gennemsnit: 224 NL CH 4 pr. kg VS 303 200 150 145 100 50 0 60 60 110 60 31 25 60 48 42 42 30 45-60 30 Rf.1 Rf.2 Rf.3 Rf.4 Rf.5 Rf.6 Rf.7 Rf.8 Rf.9 Rf.9 Rf.10 Partikelstørrelse / udrådningstid / reference Larsen et al., 2017, Bioresource Technology, in press
Roetop xxx er også restbiomasse Højt metanpotentiale men højt vandindhold - giver xxx risiko for saftafløb ved ensilering
Hvorfor sam-ensilering? Formål med sam-ensilering af halm + grøn biomasse: Halm kan absorbere saft fra våd biomasse Ensileringen kan evt. øge metanudbyttet af halm og modvirke flydelagsdannelse
ph Ensilering kræver vandopløseligt sukker Forsøg med ensilering af hvedehalm 83 dage Lavt ph forudsætter tilsætning af sukker 9 8 8.2 7.5 7.0 7 6.9 6 5 4 4.6 4.7 4.0 70% vand 80% vand 90% vand 4.2 4.9 63 g/kg 32 g/kg 0 g/kg Melassetilsætning (g/kg tør halm) Vandindhold (%) Thompson et al., 2005, Applied Biochemistry and Biotechnology, 121-124, 21-46
Tørstoftab efter ensilering (%) Lavt ph er vigtigt for at reducere lagertab Forsøg med ensilering af hvedehalm Tørstoftabet stiger ved højere ph 20 15 y = 3,51x - 12,5 R 2 = 0,927 10 5 0 0 g melasse pr. kg halm 32 g melasse pr. kg halm 63 g melasse pr. kg halm 3 4 5 6 7 8 9-5 ph efter ensilering Thompson et al., 2005, Applied Biochemistry and Biotechnology, 121-124, 21-46
Samlet saftløb (% of blandingens startvægt) Tørstofindhold og saftafløb Ensilering af roetop og halm: Saftafløb kan ofte undgås ved over 30 % tørstof 50 40 30 20 10 0 y = -51.18ln(x) + 172.11 R² = 0.802 0 5 10 15 20 25 30 Tørstofindhold ved start af ensileringen (%) Nørgaard Pedersen & Witt, 1979. Tidsskrift for planteavl, 83, 137-150.
Forsøg med sam-ensilering Blandinger med forskelligt forhold halm:roetop Halm bidrager mest til VS-indholdet
Snitning xxx af roeblade med HayBuster xxx
Snitning xxx af roeblade med HayBuster Slagler og sold xxx Før snitning Efter snitning
Snitning af hvedehalm Storage of mixtures of beet top and straw - experiment with vacuum bags autumn 2013 Blanding af halm og roetop i forskellige blandingsforhold
Storage of mixtures of beet top and straw - experiment with vacuum bags autumn 2013 Vakuumpakning og ensilering i 9 måneder Måling af metanpotentiale over 61 dage
Akkumuleret BMP (NL CH 4 pr. kg VS) Effekt af sam-ensilering på metanpotentiale Målt vs. beregnet (forventet) metanpotentiale Difference = synergi-effekt af ensilering Eksempel : 25 % halm + 75 % roetop (friskvægt) 400 350 35% 31% 31% 29% 31% 34% 35 30 300 250 200 150 25 20 15 Synergieffekt (%) 100 50 0 Målt BMP Beregnet BMP Synergieffekt 0 10 20 30 40 50 60 Udrådningstid (dage) 10 5 0
BMP efter 61 dage (NL CH 4 pr. kg VS) Effekt af sam-ensilering på metanpotentiale 19-34 % højere metanpotentiale for blandingerne Halm Roetop 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Beregnet BMP Målt BMP +34% +23% +22% +19% 100% 25% 20% 15% 10% 0% 0% 75% 80% 85% 90% 100% Blanding halm:roetop (% af friskvægt) Larsen et al., 2017, Bioresource Technology, in press
BMP efter 61 dage (NL CH 4 pr. kg VS) Effekt af sam-ensilering på metanpotentiale Halmfraktionen: Fra 178 til 254-281 NL CH 4 pr. kg VS Halm Roetop 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Beregnet BMP Målt BMP 43-58 % stigning +34% +23% +22% +19% 100% 25% 20% 15% 10% 0% 0% 75% 80% 85% 90% 100% Blanding halm:roetop (% af friskvægt) Larsen et al., 2017, Bioresource Technology, in press
xxx Pilot-skala-forsøg med sam-ensilering 24 % halm + 76 % roetop (friskvægt) xxx
Rotorer og knive i mixer xxx Blanding af halm og roetop xxx Blanding klar til ensilering
Opfyldning af 4 pilot-skala-siloer, 800 kg pr. silo Måling xxxaf saftafløb og massetab xxx
Tømning af siloer efter 6 måneders sam-ensilering xxx xxx
Pilot-skala-forsøg med sam-ensilering 22-24 % højere metanpotentiale (20-58 dage udråd.) Ingen saftafløb ved 29,2 % tørstof 0,1 % massetab efter 6 måneder AU-Foulum forsøg tyder på øget pumpbarhed og mindre flydelag sammenlignet med ubehandlet halm Dvs. energi-gevinsten væsentligt større end lagertabet
Kombineret høst af halm og efterafgrøder 1. Ribbehøst af vårbyg juli-august 2. Aks/kerner høstes xxx Halm efterlades stående xxx 3. Høst af halm og efterafgrøder oktober 4. Ensilering af snittet blanding
ph Kombineret høst af halm og efterafgrøder Ensilering, 23-35 % TS fra efterafgrøderne ph-værdien faldt under ensilering til 4,0-4,3 6.0 5.5 5.0 Halm+rajgræs, Haverslev Halm+rajgræs, Ølgod Halm+rødkløver, Ølgod y = 4.166 + 1.72/x 4.5 4.0 3.5 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Ensileringstid (dage) Forsøg 2015-2016, upublicerede resultater
Metanpotentiale (NL CH 4 pr. kg VS) Kombineret høst af halm og efterafgrøder Metanpotentialet afhang af efterafgrøde og andel og øgedes gradvist med ensileringstiden 300 58 dages udrådning 250 200 150 9-13% stigning 100 50 0 Halm+rajgræs, Ølgod Halm+rajgræs, Haverslev Halm+rødkløver, Ølgod 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Ensileringstid (dage) Forsøg 2015-2016, upublicerede resultater y = 286 + 0,085x y = 225 + 0,085x y = 208 + 0,085x
Konklusioner Sam-ensilering af halm og f.eks. roetop kan: Øge halmens metanpotentiale Minimere saftafløb og massetab fra roetop Spørgsmål: Hvordan gøres det bedst og billigst i praksis? Kan det konkurrere med andre typer forbehandling? Effekter på flydelagsdannelse m.m.?
Tak for opmærksomheden Undersøgelserne er lavet i samarbejde med: Kurt Hjort-Gregersen, TI Jin Mi Triolo, SDU Ali Heidarzadeh Vazifehkhoran, SDU Undersøgelserne er finansieret via projekterne BioValue SPIR, Flexible CHP og BioCap