Anaerobna digestija z glivami predobdelanega substrata · Anaerobna digestija z glivami...

Diplomsko delo

Anaerobna digestija z glivami predobdelanega substrata

September, 2017 Janez Smerkolj

Janez Smerkolj


Diplomsko delo

Maribor, 2017

Anaerobna digestija z glivami predobdelanega

substrata

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje

Študent: Janez Smerkolj

Študijski program: visokošolski strokovni študijski program I. stopnje

Kemijska tehnologija

Predvideni strokovni naslov: diplomirani inženir kemijske tehnologije (VS)

Mentor: doc. dr. Darja Pečar

Somentor: red. prof. dr. Andreja Goršek

red. prof. dr. Franc Pohleven

Maribor, leto


I

Kazalo

Kazalo ........................................................................................................................................ I Izjava........................................................................................................................................ II

Zahvala ................................................................................................................................... III Povzetek .................................................................................................................................. IV Abstract .................................................................................................................................... V Seznam tabel ........................................................................................................................... VI Seznam slik ........................................................................................................................... VII

Uporabljeni simboli in kratice ................................................................................................ IX 1 Uvod .................................................................................................................................. 1

1.1 Pregled literature ........................................................................................................ 2 1.2 Anaerobna digestija ................................................................................................... 2 1.3 Glive bele trohnobe .................................................................................................... 3 1.4 Lignocelulozni material ............................................................................................. 3

2 Materiali in metode dela .................................................................................................... 5

2.1 Materiali ..................................................................................................................... 5

2.2 Laboratorijska oprema ............................................................................................... 5 2.3 Laboratorijske metode in eksperimentalni del ........................................................... 6

2.3.1 Ugotavljanje suhe snovi substratov .................................................................... 6

2.3.2 Priprava mešanic pred anaerobno digestijo ........................................................ 7 2.3.3 Anaerobna digestija ............................................................................................ 8

2.3.4 Določanje prostornine proizvedenega bioplina ................................................ 10

2.3.5 Določanje koncentracije metana in ogljikovega dioksida ................................ 10

3 Rezultati in diskusija ....................................................................................................... 13 3.1 Proizvodnja bioplina ................................................................................................ 14

3.1.1 Prostornina proizvedenega bioplina različnih masnih razmerij PGŽ in SG/S . 14

3.1.2 Primerjava prostornin proizvedenega bioplina različnih masnih razmerij PGŽ in

SG/S za specifično predobdelano slamo ......................................................................... 16

3.1.3 Prostornina proizvedenega bioplina pri različnih kontaknih časih PGŽ in SG/S

18 3.2 Koncentraciji metana in ogljikovega dioksida proizvedenega bioplina .................. 21

3.2.1 Koncentracija metana in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu

različnih masnih razmerij PGŽ in SG oziroma S ............................................................ 21 3.2.2 Koncentracija metana in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri

različnih kontaknih časih PGŽ in SG oziroma S ............................................................ 22 4 Zaključek ......................................................................................................................... 24 5 Literatura ......................................................................................................................... 25 6 Priloge ............................................................................................................................. 27

6.1 Priloga 1 ................................................................................................................... 27

6.2 Priloga 2 ................................................................................................................... 28


II

Izjava

Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelal sam, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledal

sem literaturo s področja diplomskega dela po naslednjih geslih:

Vir: Google Scholar (https://scholar.google.si/)

Gesla: Število referenc

anaerobna digestija IN piščančji gnoj 5

anaerobna digestija IN bioplin IN lignin 54

glive bele lesne trohnobe 14

Vir: ScienceDirect (http://www.sciencedirect.com/)

Gesla: Število referenc

anaerobic digestion IN biogas IN lignocellulosic biomass IN white rot

fungi

159

Skupno število pregledanih člankov: 24

Skupno število pregledanih knjig: 2

Maribor, september 2017 Janez Smerkolj


III

Zahvala

Zahvaljujem se mentorici, doc. dr. Darji Pečar za strokovno

pomoč, potrpljenje in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Predvsem pa sem ji hvaležen za življenske napotke, ki mi bodo

pomagali tako na karierni, kot osebni poti. Prav tako se

zahvaljujem komentorici red. prof. dr. Andreji Goršek za vso

pomoč pri diplomskem delu in za ponujene priložnosti, ki mi bodo

pomagale na karierni poti.

Posebej bi se rad zahvalil prof. dr. Francu Pohlevnu za

predobdelavo slame z glivami in za pripravljenost deljenja znanja

o gojenju ter uporabi gob v vsakdanjem življenju.

Zahvaljujem se tudi Perutnini Ptuj, Bioplinarna Draženci in

osebju, ki mi je vedno prijazno priskrbela potrebni material za

izvajanje diplomskega dela.

Zahvalil bi se tudi doc. dr. Lidiji Čuček za začetno pomoč pri

izvajanju eksperimentov. Na tem mestu se zahvaljujem še Vesni

Lahovnik, ker nam je posodila laboratorijsko opremo, kadar nam

je primanjkovala.

Zahvalil bi se tudi prijateljem za razumevanje, družbo in

razvedritev med pisanjem diplomskega dela.

Na koncu pa bi se iz vsega srca zahvalil še staršem in bratoma, ki

so me skozi celoten študij podpirali in mi stali ob strani. Brez vas

mi ne bi uspelo.

Hvala!


IV


Povzetek

Mešanica piščančjega gnoja in žagovine je odpadek, ki nastane pri vzreji piščancev. Uporablja

se kot substrat pri proizvodnji bioplina. Kompleksna lignocelulozna zgradba lesa vsebuje

lignin, ki mikroorganizmom omejuje dostop do celuloze in hemiceluloze, kar se kaže z nižjo

presnovo substrata pri anaerobni digestiji. V diplomski nalogi smo piščančji gnoj in žagovino

predobdelali z glivami bele trohnobe, ki smo jih predhodno pustili preraščati na ječmenovi

slami. Med preraščanjem gob Trametes versicolor in Pleurotus ostreatus so se v slamo izločili

ektoencimi, kot so lakaza in peroksidaza. Ti encimi razgradijo kompleksno strukturo lignina

in tako omogočijo mikroorganizmom dostop do celuloze. Anaerobno digestijo smo izvedli pri

različnih razmerjih mešanic piščančjega gnoja z žagovino in ječmenove slame preraščene z

gobami. Za kontrolo smo uporabili ječmenovo slamo, ki ni bila preraščena z glivo. Posamezen

poskus smo izvajali v paru. Fermentorje smo 21 dni vzdrževali pri konstantni temperaturi, ϑ =

42 °C. Prostornino plina, ki je nastal med fermentacijo, smo merili z metodo izpodrinjene

tekočine. Koncentracijo nastalega bioplina smo določali z analizo na plinskem kromatografu.

Rezultati so pokazali, da se največ bioplina proizvede pri mešanici, ki je vsebovala 50 %

specifično predobdelane slame. Nepreraščena slama je pri anaerobni digestiji v vseh razmerjih

s piščančjim gnojem proizvedla največ bioplina v primerjavi s slamo preraščeno z gobami. Pet

dnevna inkubacija mešanice piščančjega gnoja z žagovino in specifične preraščene slame

oziroma navadne slame, se je izkazala za časovno najproduktivnejšo. Ugotovili smo, da vrsta

mešanice piščančjega gnoja z žagovino in raznih tipov predobdelane slame, nima očitnega

vpliva na koncentracijo metana in ogljikovega dioksida.

Ključne besede: anaerobna digestija, bioplin, lignin, piščančji gnoj, Pleurotus ostreatus,

Trametes versicolor

UDK: 628.336.6:665.947.4(043.2)


V

Anaerobic digestion of substrate pretreated with fungal biomass

Abstract

The mixture of chicken manure and sawdust is a waste that is generated during chickens

rearing. This mixture is used as a substrate for biogas production. Complex lignocellulosic

structure of wood contains lignin, which limits the access of microorganisms to cellulose and

hemicellulose, thus resulting in lower conversion of the substrate during anaerobic digestion.

In this thesis chicken manure and sawdust were pretreated with wood decay fungi, which were

grown beforehand on barley straw. While mushrooms Pleurotus ostreatus and Trametes

versicolor were growing, enyzmes like laccase and peroxidase enriched the barley straw.

These enzymes degrade the complex structure of lignin and consequently enable

microorganisms to access the cellulose. Anaerobic digestion was performed at different

chicken manure and sawdust to barley straw overgrown with fungi ratios. Ordinary barley

straw was used for the control instead of barley straw with fungi. The batch fermentation

processes were conducted in duplicate. The fermentors were incubated at constant temperature

of 42 °C for 21 days. The amount of generated biogas was measured with water displacement

technique. The concentration of produced biogas was determined using GC analysis.

Results showed that the highest volume of biogas was generated with mixture that contained

50 % specifically pretreated straw. Ordinary straw produced the highest volume of biogas in

all rations with chicken manure in anaerobic digestion compared to straw overgrown with

fungi. The 5-day incubation of the mixture of chicken manure and straw overgrown with fungi

proved to be the most productive time. We concluded that the ratio of chicken manure and

sawdust to substrate, as well as the type of straw, has no significant impact on the concentration

of methane or carbon dioxide.

Key words: anaerobic digestion, biogas, lignin, chicken manure, Pleurotus ostreatus,

Trametes versicolor

UDK: 628.336.6:665.947.4(043.2)


VI

Seznam tabel

Tabela 2-1 Povprečni masni deleži suhih snovi substratov ...................................................... 6

Tabela 3-1 Spreminjanje prostorninskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD

različnih mešanic ..................................................................................................................... 21

Tabela 3-2 Spreminjanje prostorninskih deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem

bioplinu pri AD različnih mešanic .......................................................................................... 22

Tabela 3-3 Spreminjanje deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice z

različnim inkubacijskim časom ............................................................................................... 22

Tabela 3-4 Spreminjanje deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri AD

mešanice z različnim inkubacijskim časom ............................................................................ 23

Tabela 6-1 Spreminjanje celokupne proizvedene prostornine bioplina pri AD različnih

mešanic.................................................................................................................................... 27

Tabela 6-2 Spreminjanje celokupne proizvedene prostornine bioplina pri AD mešanice z

različnimi inkubacijskimi časi ................................................................................................ 27


VII

Seznam slik

Slika 1-1 Shematski prikaz lignoceluloze [17] ......................................................................... 4

Slika 2-1. Shema anaerobnega digestorja v termostatirani okolici........................................... 9

Slika 2-2 Prikaz nastavljenega sistema za anaerobno digestijo .............................................. 10

Slika 2-3 Kromatogram analize standardne plinske mešanice s plinskim kromatografom .... 11

Slika 2-4 Kromatogram proizvedenega bioplina v vzorcu s 5 g 20 % SG in 80 % PGŽ ter 5 g

mešanice iz fermentorja .......................................................................................................... 12

Slika 3-1 Slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus in PGŽ pred in po inkubaciji ........... 13

Slika 3-2 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice z 80 % PGŽ ter 20 %

specifično preraščene slame (SGPo – slama, preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama -

nepreraščena slama, SGTv – slama, preraščena z gobo Trametes versicolor) ....................... 14

Slika 3-3 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice s 60 % PGŽ ter 40 %

specifično preraščene slame (SGPo – slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama -

nepreraščena slama, SGTv – slama preraščena z gobo Trametes versicolor) ........................ 15

Slika 3-4 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice s 50 % PGŽ ter 50 %

specifično preraščene slame (SGPo – slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama -

nepreraščena slama, SgTv – slama preraščena z gobo Trametes versicolor) ......................... 16

Slika 3-5 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in slamo,

preraščeno z gobo Pleurotus ostreatus .................................................................................... 17

Slika 3-6 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in slamo,

preraščeno z gobo Trametes versicolor .................................................................................. 17

Slika 3-7 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in

nepreraščeno slamo ................................................................................................................. 18

Slika 3-8 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih inkubacijskih

časov med 50 % PGŽ in 50 % slame, preraščene z gobo Pleurotus ostreatus ....................... 19

Slika 3-9 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih inkubacijskih

časov med 50 % PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Trametes versicolor ....................... 19

Slika 3-10 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih

inkubacijskih časov med 50 % PGŽ in 50 % nepreraščene slame ......................................... 20

Slika 6-1 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanic,

ki so vsebovale slamo preraščeno z gobo Pleurotus ostreatus ................................................ 28

Slika 6-2 Spreminjanje volumskih deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri

AD mešanic, ki so vsebovale slamo preraščeno z gobo Pleurotus ostreatus .......................... 28


ki so vsebovale slamo preraščeno z gobo Trametes versicolor .............................................. 29


AD mešanic, ki so vsebovale slamo preraščeno z gobo Trametes versicolor ........................ 29


ki so vsebovale nepreraščeno slamo ....................................................................................... 30


AD mešanic, ki so vsebovale nepreraščeno slamo ................................................................. 30


VIII

Slika 6-7 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice

s 50 % PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Pleurotus ostreatus z različnim inkubacijskim

časom ...................................................................................................................................... 31


AD mešanice s 50 % PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Pleurotus ostreatus z različnim

inkubacijskim časom ............................................................................................................... 31


s 50 % PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Trametes versicolor z različnim inkubacijskim

časom ...................................................................................................................................... 32


AD mešanice s 50 % PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Trametes versicolor z različnim

inkubacijskim časom ............................................................................................................... 32


s 50 % PGŽ in 50 % nepreraščene slame z različnim inkubacijskim časom .......................... 33


AD mešanice s 50 % PGŽ in 50 % nepreraščene slame z različnim inkubacijskim časom ... 33


IX

Uporabljeni simboli in kratice

Simboli

t5,m teoretična masa 5 g vhodnega substrata (g),

50m skupna masa 50 g pripravljene mešanice (g),

PGŽm masa piščančjega gnoja z žagovino za pripravo mešanice (g),

SGm masa slame preraščene z gobami za pripravo mešanice (g),

VSm masa mokre mešanice iz fermentorja oziroma masa vlažne mešanice PGŽ-SG/S (g),

xm masa suhega substrata (g),

n število paralelk (-),

V prostornina proizvedenega bioplina pri anaerobni digestiji substrata,

PGŽw povprečni masni delež suhega piščančjega gnoja (-),

SGw povrečni masni delež suhe slame preraščene z gobami (-),

VSw masni delež suhe snovi vhodnega substrata (g),

vxw masni delež suhega substrata (-),

xw masa vlažnega substrata (g),

xw povprečni masni delež suhega substrata (-),

tPGŽ,m teoretična masa piščančjega gnoja z žagovino za pripravo 100 g suhe mešanice (g),

tSG,m teoretična masa slame preraščene z gobami za pripravo 100 g suhe mešanice (g).

Grški simboli

4CH prostorninski delež metana v proizvedenem bioplinu,

2CO prostorninski delež ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu.

Kratice

AD anaerobna digestija,

PGŽ pišančji gnoj z žagovino,

S nepreraščena ječmenova slama,

SG ječmenova slama preraščena z gobami,

SGPo slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus,

SGTv slama preraščena z gobo Trametes versicolor,

TCD detektor toplotne prevodnosti (thermal conductivity detector).


1

1 Uvod

Z naraščujočim svetovnim prebivalstvom se povečuje potreba po energiji, ki se večinoma

pridobiva iz neobnovljivih virov, kot so nafta, premog in zemeljski plin. Potreba po energiji

se bo s časom povečevala, zaloge fosilnih goriv se bodo krčile in postale nedostopne ter

predrage za določene skupine ljudi [1]. Prav zaradi nihanja cen fosilnih goriv, klimatskih

sprememb, onesnaževanje zraka in energetske neodvisnosti, je nujno raziskovanje

alternativnih virov energije. Pričakovano je, da bomo v prihodnosti lahko popolnoma

nadomestili fosilna goriva z obnovljivimi viri, kot so sonce, naravno kroženje vode, veter, les,

rastline in biološki odpadki, med katere uvrščamo tudi gnoj [2].

Po drugi strani se pojavlja problem prekomernega proizvajanja in odlaganja organskih

odpadkov, ki imajo za posledice neprijetne vonjave, emisije toplogrednih plinov, privabljanje

mrčesa ter predstavljajo odlično gojišče patogenih organizmov. Neustrezne, vendar včasih

običajne rešitve predstavljenega problema, so bile sežiganje ali odlaganje teh organskih

odpadkov na neustrezna zemljišča. Zdaj se organske odpadke z anaerobno digestijo presnuje

v bioplin in organsko gnojilo [3].

Biomasa, kot organska snov, je najpomembnejši alternativni obnovljivi energetski vir.

Obstaja več vrst biomase, kot so živalski gnoj, agrokulturni in biološki odpadki, kanalizacija,

gozdna biomasa, industrijski odpadki. Med njimi je največ živalskega gnoja, ki je tudi glavni

vir biomase pri proizvodnji bioplina [4].

V Perutnini Ptuj d.d. se ukvarjajo z vzrejo piščancev, kjer za nastilj matične jate kokoši

uporabljajo žagovino za preprečevanje širjenja bolezni. V nadaljevanju to mešanico žagovine

in piščančjega gnoja uporabljajo pri proizvodnji bioplina v kombinaciji z drugo biomaso [5].

Glavni problem pri anaerobni digestiji žagovine predstavlja kompleksna lignocelulozna

struktura, sestavljena iz celuloze, hemiceluloze in lignina, ki znižuje presnovo lignocelulozne

biomase med anaerobno digestijo. Metanogene bakterije lignina ne razgrajujejo v procesu

anaerobne digestije. Lignin tako onemogoča dostop mikroorganizmov do lažje razgradljive

celuloze in hemiceluloze. Prav zaradi tega morajo lignocelulozno biomaso predobdelati, da

delno razgradijo lignin in s tem omogočijo mikroorganizmom dostop do hranljivih snovi ter

tako povečajo presnovo lignoceluloznega substrata [6].

V literaturi smo zasledili, da so najbolj obetavne predobdelave lignocelulozne biomase prav

predobdelave z glivami bele trohnobe. Med njimi sta gobi Pleurotus ostreatus in Trametes

versicolor, ki izločata encime, kot sta laktaza in peroksidaza za razgradnjo lignina.

Cilj diplomskega dela je bil povečanje razgradnje žagovine oziroma lignocelulozne biomase

v piščančjem gnoju in s tem povečanje proizvodnje bioplina. Spremljali smo proizvodnjo

bioplina in zasledovali koncentracijo proizvedenega metana in ogljikovega dioksida pri

različnih masnih razmerjih piščančjega gnoja z žagovino ter slame preraščene z glivami. Prav

tako smo naredili poskuse pri različnih inkubacijskih časih med piščančjim gnojem z žagovino

in slamo preraščeno z glivami. Kot kontrolo smo namesto preraščene slame uporabili

ječmenovo slamo brez gliv.

Predpostavili smo, da s predobdelavo piščančjega gnoja z encimi izločenimi v slamo iz gob

Pleurotus ostreatus in Trametes versicolor dosežemo boljšo presnovo substrata in s tem večjo

proizvodnost bioplina. Prav tako smo predvidevali, da z daljšim kontaktnim časom encimi

razgradijo več lignina in omogočijo boljši dostop migroorganizmov do hranljivih snovi. Tako

smo pričakovali večjo proizvodnost bioplina.


2

1.1 Pregled literature

Pri prebiranju literature smo najprej zasledili članek, v katerem so preučevali, kako različne

obdelave trave pred anaerobno digestijo vplivajo na proizvodnjo bioplina. Uporabili so

mehanične, termične, kemijske in biološke metode predobdelave. Pri biološki predobdelavi so

uporabili glive bele trohnobe. Ugotovili so, da vse predobdelave lahko povečajo proizvodnjo

bioplina za približno 50 % [7].

V drugem članku so kot substrat za anaerobno digestijo uporabljali odpadek pri proizvodnji

palminega olja. Palmova vlakna so predstavljala lignocelulozno biomaso, katero so pred

anaerobno digestijo preraščali z gobo Pleurotus ostreatus. Prišli so do zaključka, da se

proizvodnost bioplina pri anaerobni digestiji poveča, če vlakna preraščajo z glivo pred

anaerobno digestijo [8].

V dveh zaključnih delih so poročali o uporabi mešanice piščančjega gnoja in japonskega

dresnovca (Polygonum cuspidatum) kot substrata pri anaerobni digestiji. Te mešanice so pred

fermentacijo inokulirali z miceliji gob Pleurotus ostreatus in Trametes versicolor, dobit

bioplina je bil pri preraščenih substratih z glivami nekoliko višji [9]. V primerjavi s

substratom, preraščenim z gobo Pleurotus ostratus je nastalo več plina pri substratu, ki ga je

preraščala goba Trametes versicolor. Prav tako so ugotavljali, da različen čas preraščanja

substrata vpliva na količino proizvedenega bioplina. Daljši čas inkubacije substrata pa je

doprinesel k večji proizvodnosti bioplina [10].

V naslednjem delu so preučevali vpliv preraščenega substrata z gobama Pleurotus ostreatus

in Trametes versicolor ter različnim časom inkubacije teh substratov na produkcijo bioplina.

Ponovno so potrdili predpostavko, da je proizvodnja bioplina višja pri substratih,

predobdelanih z glivami. Več bioplina nastane pri daljši inkubaciji gob v substratu [11].

1.2 Anaerobna digestija

Anaerobna digestija je biokemični proces, pri katerem se lahko skoraj vsak organski odpadek,

s pomočjo različnih vrst mikoorganizmov in v odsotnosti kisika, pretvori v druge bolj

uporabne produkte. V procesu anaerobne digestije poteka vrsta mataboličnih reakcij, kot so

hidroliza, acidogeneza, acetogeneza in metanogeneza. Metanogeneza je najpomemnejši korak

v anaergobni digestiji, saj se v tem koraku iz acetata proizvede 70 % metana, ostalih 30 % pa

nastane pri pretvorbi vodika in ogljikovega dioksida. Vse te pretvorbe omogočajo metanogene

bakterije iz skupine arhej. Proizvodnost bioplina pri anaerobni digestiji je odvisna od nekaterih

ključnih parametrov. Pomembno je, da za rast in razvoj anaerobnih mikroorganizmov

ustvarjamo primerne pogoje. Na njihovo dejavnost in razmnoževanje vplivajo temperatura,

vrednost pH, pravo razmerje ogljika in dušika v substratu. Eliminirati je potrebno prisotnost

inhibitorjev ter zagotoviti odsotnost kisika. V procesu anaerobne digestije je kot substrat

mogoče uporabiti široko paleto organskih odpadkov vključno komunalne, agrikulturne in

industrijske organske. Anaerobna digestija ima v primerjavi s kompostiranjem oziroma

aerobno digestijo veliko prednosti. Ena od teh je zmanjševanje emisij metana, ki ga zajamemo

in uporabljamo za proizvodnjo električne ter toplotne energije. Pri tem iz metana v prisotnosti

kisika pri izgorevanju nastane ogljikov dioksid in voda, ki sta manj škodljiva toplogredna

plina. Po drugi strani ima anaerobni proces slabosti, ki se kažejo z nižjo presnovo organskih

materialov zlasti lignocelulozne biomase. Posledično so za povečanje presnove trdnih

organskih odpadkov potrebne različne fizikalne, kemične in encimske predobdelave [12].


3

1.3 Glive bele trohnobe

Lesne glive se prehranjujejo z lignoceluloznim materialom in tako povzročajo njegovo

trohnenje. S tem razgrajujejo lesno biomaso v ogljikov dioksid, vodo in minerale ter tako

skbijo za boljšo kakovost zemlje. Lesne glive delimo na glive bele, rjave in mehke trohnobe.

Vrsto trohnobe lahko prepoznamo po vzorcu razkroja celične stene lesa in videzu strohnelega

lesa.

Glive bele trohnobe so sposobne presnovati vse glavne sestavine lignoceluloznega materiala.

Te glive so med večino organizmov, edine sposobne z izločenimi encimi (lakaza in

peroksidaza) metabolirati lignin. Prav zaradi tega imajo glive bele trohnobe velik potencial pri

degradaciji lesa in lignocelulozne biomase v fermentacijski industriji. Glavna predstavnika sta

pisana ploskocevka (Trametes versicolor) in bukov ostrigar (Pleurotus ostreatus). Trametes

versicolor je primer gobe, ki se prehranjuje z vsemi komponenti lesa, tako z ligninom, kot tudi

s celulozo in hemicelulozo [13].

Pisana ploskocevka raste na lesu listavcev in je razširjena po vsem svetu, tudi v Sloveniji. Na

lesu povzroča belo trohnobo, kar pomeni, da v večini razgrajuje lignin in zato ostaja belo

obarvan strohnel les. Zaradi trde strukture trosnjaki niso užitni, vendar je primerna za kuhanje

čaja. Zelo je znana po krepitvi imunskega sistema in njenega učinka pri zdravljenju raka [14].

Bukovega ostrigarja najdemo na lesu listavcev in zelo redko na lesu iglavcev. Razširjen je v

zmernem in subtropskem podnebnem pasu severne poloble. Je okusno užitna goba. Gojijo jo

za prehrambene namene. V zadnjem času se ga uporabljaja v medicinske namene, saj uživanje

bukovega ostrigarja deluje protivnetno, uravnava krvni tlak, znižuje raven sladkorja in

holesterola v krvi ter krepi imunski sistem [15].

1.4 Lignocelulozni material

Lignoceluloza je glavni gradnik lesne biomase in predstavlja približno od 95 % do 98 %

rastlinske snovi, proizvedene s fotosintezo. Glavno komponento lignoceluloznega materiala

predstavlja celuloza, kateri sledita hemiceluloza in lignin. Celuloza in hemiceluloza sta

makromolekuli, sestavljeni iz različnih sladkorjev, medtem ko je lignin aromatični polimer.

Sestava in delež teh komponent varira med različnimi rastlinami [16]. Slika 1-1 prikazuje

skicirano predstavo ligocelulozne biomase. Celulozne verige so urejene v snope, ki so

stabilizirani z ogljikovo vezjo. Obdaja jih hemiceluloza prekrita z ligninom. Ti snopi se

imenujejo mikrofibrile, ki so medseboj tesno povezane in imajo premer od 10 do 20 nm. Prav

zaradi te strukture encimi ali majhne molekule kot voda ne morejo vstopati v kompleksni

matriks [17].


4

Slika 1-1 Shematski prikaz lignoceluloze [17]

Celuloza je linearni polimer ki je sestavljen iz verige več tisoč molekul D-glukoze povezanih

z β-1,4 glikozidnimi vezmi. Tako se tvorijo dolge verige, ki jih medseboj povezujejo vodikove

vezi in van der Waalsove sile. Celuloza se v naravi pojavlja v povezavi z drugimi rastlinskimi

strukturami, katere vplivajo na njeno biodegradacijo [18].

Hemiceluloza je polisaharid z nižjo molsko maso od celuloze. Sestavljena je iz sladkorjev, D-

glukoze, D-manoze, D-galaktoze, D-ksiloze, L-arabinoze, L-ramnoze ter uronske kisline.

Sladkorji so med seboj povezani z β-1,4- in včasih z β-1,3-glikozidnimi vezmi. Glavna razlika

med celulozo in hemicelulozo je ta, da je hemiceluloza sestavljena iz več sladkorjev, ki tvorijo

manj urejeno mrežno strukturo. Celuloza je lahko razgradljiv oligomer [16].

Lignin je povezan tako s celulozo, kot s hemicelulozo in s tem tvori kompleks, ki služi kot

neprepustna ovira v rastlinski celični steni. Celični steni daje strukturno podporo,

neprepustnost ter odpornost na mikrobiološko razgradnjo. Je amorfen heteropolimer, ni topen

v vodi in je optično neaktiven [16].


5

2 Materiali in metode dela

V tem poglavju navajamo vso laboratorijsko opremo in materiale, uporabljene za izvedbo

eksperimentov.

2.1 Materiali

• Piščančji gnoj z žagovino (PGŽ). Vir: Bioplinarna Draženci. Je odpadek, katerega

uporabljajo za proizvodnjo bioplina.

• Mešanica iz fermentorja (inokulum). Vir: Bioplinarna Draženci.

• Ječmenova slama (S). Vir: kmetija v Novi Cerkvi.

• Ječmenova slama preraščena z gobami (SG).

Ječmenovo slamo iz Nove Cerkve smo poslali na Biotehniško fakulteto v Ljubljani na Oddelek

za lesarstvo. Tam so slamo inokulirali in inkubirali z miceliji gob Pleurotus ostreatus ter

Trametes versicolor. Ko je micelij posamezne gobe slamo popolnoma prerasel, smo lahko

začeli izvajati eksperimente.

2.2 Laboratorijska oprema

• stekleni akvarij,

• čaše,

• erlenmajerice za vakuumsko filtriranje,

• konice za pipetiranje,

• lij,

• merilni valj - 250 mL,

• merilni valj - 50 mL,

• mufe,

• petrijevke,

• pinceta,

• plastične cevke,

• plinski kromatograf,

• potopni grelec,

• prižeme,

• rokavice,

• siringa - 100 µL,

• steklene palčke,

• stojala,

• sušilnik eksikator tehtnica,

• zamaški s septo,

• žlička – laboratorijska.


6

2.3 Laboratorijske metode in eksperimentalni del

V tem poglavju smo opisali metode dela, ki smo jih uporabili pri eksperimentalnem delu.

Določali smo vlago in vsebnost suhe snovi osnovnih ter fermentacijskih substratov. Nato smo

pripravili mešanice pred anaerobo digestijo, ter izvedli anaerobno digestijo teh mešanic in

inokuluma. Med fermentacijo smo merili prostornino nastalega bioplina z metodo

izpodrivanja vode. Prav tako smo v nastalem bioplinu določali koncentraciji metana in

ogljikovega dioksida.

2.3.1 Ugotavljanje suhe snovi substratov

Suho snov posameznih komponent (SG - ječmenova slama, preraščena z gobami Pleurotus

ostreatus in Trametes versicolor, S - nepreraščena ječmenova slama ter PGŽ - piščančji gnoj

z žagovino) smo določali z namenom, da smo kasneje pripravili mešanice, ki so vsebovale

ustrezna masna razmerja PGŽ : SG oziroma PGŽ : S.

Najprej smo vzeli tri petrijevke za vsak substrat (skupaj devet petrijevk), jih sušili dve uri v

laboratorijskem sušilniku pri temperaturi 105 °C, prestavili v eksikator in počakali, da se

ohladijo ter jih stehtali. Nato smo zatehtali v vsako petrijevko približno 10 g substrata. Sledilo

je sušenje v laboratorijskem sušilniku pri temperaturi 105 °C do konstantne mase. Ko smo

dosegli konstanto maso petrijevke s substratom, smo jih prenesli v eksikator. Ko se je vse

ohladilo, je sledilo tehtanje. Od te mase smo odšteli maso prazne petrijevke, katero smo

stehtali na začetku. Iz posušenih in humidnih mas substrata, smo po enačbi 2.1 določili delež

suhe snovi, podano v procentih. Povprečni masni deleži suhih substratov so prikazani v tabeli

2-1.

vx

xx

m

mw (2.1)

kjer so:

xw masni delež suhega substrata (-),

xm masa suhega substrata (g),

vxw masa vlažnega substrata (g).

Povprečne masne deleže suhe snovi substrata smo določili po enačbi 2.2 in so prikazani v

tabeli 2-1.

n

ww

xx (2.2)

kjer sta:

xw povprečni masni delež suhega substrata (-),

n število paralelk (-).

Tabela 2-1 Povprečni masni deleži suhih snovi substratov

Substrat SGPo SGTv S PGŽ

xw (-) 0,2527 0,2031 0,8990 0,7073


7

Namanjšo vsebnost suhe snovi sta imeli slami, preraščeni z glivama (SG).

2.3.2 Priprava mešanic pred anaerobno digestijo

Masni deleži suhe snovi osnovnih substratov, ki smo jih določili, so opisani v poglavju 2.3.1.

Pripravili smo mešanice z različnimi masnimi razmerji med PGŽ in SG. Namesto slame,

preraščene z gobami, smo za kontrolo uporabili navadno ječmenovo slamo.

Fermentacije smo izvajali trikrat. Prvi dve sta potekali z različnimi razmerji PGŽ ter SG, pri

čemer je bil kontaktni čas med njima konstanten in sicer osem dni. Tretja fermentacija je

potekala z uporabo vhodnega substrata, katerega sestava je bila konstanta. Razlika je bila v

različnem kontaktnem času med PGŽ in SG. Zaradi tega smo mešanice pred fermentacijo

pripravljali na dva različna načina.

2.3.2.1 Različna masna razmerja osnovnih substratov s konstantnim kontaktnim časom

Za pripravo mešanic smo uporabili piščančji gnoj z žagovino in slamo, preraščeno z gobami

v masnih razmerjih 80:20, 60:40 ter 50:50. Za kontrolo smo namesto SG uporabili

nepreraščeno slamo v enakih masnih razmerjih. Ker so naši osnovni substrati vsebovali vodo,

smo po enačbah 2.3 in 2.4 izračunali ustrezno maso za pripravo omenjenih mešanic.

50

PGŽ

tPGŽ,

SG

tSG,SG

tSG,

SG

)(

m

w

m

w

mw

mm

(2.3)

SG50PGŽmmm (2.4)

kjer so:

SGm masa slame, preraščene z gobami za pripravo mešanice (g),

PGŽm masa piščančjega gnoja z žagovino za pripravo mešanice (g),

50m skupna masa pripravljene mešanice (g),

tSG,m teoretična masa slame, preraščene z gobami za pripravo 100 g suhe mešanice (g),

tPGŽ,m teoretična masa piščančjega gnoja z žagovino za pripravo 100 g suhe mešanice (g),

SGw povrečni masni delež suhe slame preraščene z gobami (-),

PGŽw povprečni masni delež suhega piščančjega gnoja (-).

Primer: Izračun mase osnovnih substratov za 50 g mešanice, ki vsebuje 80 % PGŽ z masnim

deležem 0,7073 in 20 % SG z masnim deležem 0,2527.


8

gm

ggm

gm

ggg

gm

41,29

59,2050

59,20

50

)7073,0

80

2527,0

20(2527,0

20

PGŽ

PGŽ

SG

SG

Za vsako masno razmerje smo, zaradi ponovljivosti, pripravili dve mešanici. Ko smo vse

komponente zmesi zatehtali, smo jih dali v čaše in pustili inkubirati v veliki posodi osem dni.

V posodo smo nalili malo vode in jo prekrili z naluknjano raztegljivo folijo. S tem smo dosegli

visoko vlažnost v delno zaprti posodi, ki je nujno potrebna za rast gob.

2.3.2.2 Osnovna substrata v masnem razmerju 50:50 z različnimi inkubacijskimi časi

Pri izvajanju poskusov z različnimi masnimi razmerji, smo iz podatkov ugotovili, da daje

najboljšo dobit bioplina masno razmerje 50 % piščančjega gnoja na osnovi žagovine in 50 %

slama, preraščena z glivama oziroma navadna ječmenova slama kot kontrola.

Najprej smo vsem osnovnim substratom določili vsebnost suhe snovi (poglavje 2.3.1). Nato

smo pripravili dve mešanici s slamo preraščeno z gobo Pleorotus ostreatus, dve mešanici s

slamo preraščeno z gobo Trametes versicolor ter dve mešanici z ječmenovo slamo. Vse

mešanice so vsebovale 50 % piščančjega gnoja z žagovino.

Postopek smo ponovili v takšnih intervalih, da smo na dan anaerobne digestije pripravili

zadnjo mešanico z najmanjšim inkubacijskim časom osnovnih substratov. Ostale mešanice

smo pripravili prej in jih pustili inkubirati 14, 9 ter 5 dni na način iz poglavja 2.3.2.1.

2.3.3 Anaerobna digestija

Na dan pričetka anaerobne digestije smo najprej določili masni delež suhe snovi vseh mešnic

(poglavje 2.3.2) ter mešanice iz fermentorja po postopku, opisanem v poglavju 2.3.1.

Pripravili smo velik akvarij in ga napolnili z deionizirano vodo. S potopnim termostatskim

grelnikom, nameščenim na akvarij, smo segrevali vodo na 42 °C. Tako smo, kot prikazuje

slika 2-1, pripravili vodno kopel, s katero smo fermentorje segreli na 42 °C in to temperaturo

ohranjali čez celoten proces anaerobne digestije.


9

Slika 2-1. Shema anaerobnega digestorja v termostatirani okolici

Anaerobno digestijo smo izvajali s substratom, ki je vseboval 5 g suhe mešanice iz fermentorja

in 5 g suhe mešanice PGŽ-SG/S. Ker sta vhodna substrata vsebovala določen delež vlage, smo

po enačbi 2.5 preračunali maso vlažnih vhodnih substratov, ki smo jih dali v 250 mL

erlenmajerice s stranskim izhodom. Zmesi smo dodali še 20 mL vode, tako smo se približali

vlažnosti mešanice iz fermentorja.

VS

t5,

VSw

mm (2.5)

kjer so:

VSm masa mokre mešanice iz fermentorja oziroma masa vlažne mešanice PGŽ-SG/S (g),

t5,m teoretična masa vhodnega substrata (g),

VSw masni delež suhe snovi vhodnega substrata (g).

Ko smo v erlenmajerice zatehtali vse substrate in dodali vodo, smo jih nepredušno zaprli s

posebnimi zamaški, kateri so na sredini vsebovali septo iz silikona in teflona. Septa je služila

kot plinotesni del pokrova, ki smo ga lahko večkrat prebodli z iglo ne da bi pri tem uhajal

nastali bioplin iz erlenmajerice. S tem smo se tudi izognili kontaminaciji vsebine v

erlenmajerici z zrakom iz okolice. Na stranski izhod erlenmajerice smo plinotesno privili

nastavek s cevko.

Sledilo je dvominutno prepihovanje notranjosti erlenmajerice z argonom. Ko smo končali s

prepihovanjem, smo fermentorje zamašili na koncu cevke. Nato smo jih postavili v

temperirano vodo v akvariju. Cevke smo potopili pod vodo, kjer smo jim odstranili zamašek


10

in na konec cevke namestili konico za pipetiranje. Nato smo tako pripravljene cevke namestili

v valje, kar prikazuje slika 2-2 in kot smo opisali v poglavju 2.3.4.

Slika 2-2 Prikaz nastavljenega sistema za anaerobno digestijo

Ker se je vsebina v erlenmajerici segrevala postopoma na 42 °C, so se plini v njej pri tem

ekspandirali in prehajali v merilni valj. Zaradi teh motenj smo počakali 30 minut, da so se

fermentorji segreli na delovno temperaturo. Po tem času smo valje ponovno napolnili z

deionizirano vodo in tako pričeli z 21-dnevno anaerobno digestijo. Med anaerobno digestijo

smo merili prostornino nastalega bioplina, opisano v poglavju 2.3.4 ter koncentraciji metana

in ogljikovega dioksida, kar smo opisali v poglavju 2.3.5. Koncentraciji metana in ogljikovega

dioksida v nastalem bioplinu smo določali na dan, ko smo merili njuno prostornino.

2.3.4 Določanje prostornine proizvedenega bioplina

Prostornino nastalega bioplina smo merili z 250 mL valji, ki smo jih napolnili z vodo. Nato

smo te valje obratno potopili v vodo tako, da vanje ni uhajal zrak. V valje smo napeljali

plastične cevke, po katerih je prihajal proizvedeni bioplin iz erlenmajeric, kot kaže slika 2-2.

Na koncu cevke smo namestili konico za pipetiranje, da voda iz valja ni uhajala v cevko in pri

tem ovirala meritve. Prostornino proizvedenega bioplina smo prve tri dni merili enkrat na dan.

Nato smo prostornino merili še 5., 8., 13., 16. in 21. dan. Na dan meritve smo si zabeležili

prostornino nastalega bioplina ter valje ponovno napolnili z deionizirano vodo. Valje smo

napolnili tako, da smo jih skupaj s cevko v valju potopili pod nivo vode v akvariju. Na ta način

je bioplin zapustil valj, nadomestila ga je deionizirana voda. Tako konica cevke ni prišla v

kontakt z zrakom in s tem nismo dovedli zraka v anaerobni proces, ki je potekal v

erlenmajerici.

2.3.5 Določanje koncentracije metana in ogljikovega dioksida

Sestavo nastalega bioplina smo določili z analizo na plinskem kromatografu SHIMADZU GC-

2010 s TCD detektorjem (Thermal conductivity detector).


11

Uporabili smo kolono proizvajalca Agilent Technologies z oznako HP – PLOT/Q (dolžina 30

m, notranji premer 0,320 mm). Vzorce smo injicirali s 100 µL brizgo v injektor s temperaturo

80 °C. Kot nosilni plin smo uporabili helij s skupnim pretokom 19 mL/min. Temperatura v

koloni je bila 40 °C s pretokom plina 1 mL/min. Skozi TCD detektor pri temperaturi 150 °C

je tekel plin helij (make up gas) s pretokom 8,0 mL/min. Električni tok detektorja smo nastavili

na 50 mA.

Koncentraciji CH4 in CO2 smo določili posredno s predhodnim injeciranjem 100 µL

standardnega vzorca. Sestava standardnega vzorca je bila (v prostorninskih procentih) 50 %

vodika, 20 % ogljikovega monoksida, 10 % metana in 20 % ogljikovega dioksida. Slika 2-3

prikazuje kromatogram analize standardnega vzorca.

Slika 2-3 Kromatogram analize standardne plinske mešanice s plinskim kromatografom

Tako smo določili štiri karakteristične vrhove. Zanimala sta nas vrhova metana z retenzijskim

časom 3,25 min in ogljikovega dioksida z retenzijskim časom 4,20 min. Iz površin pod vrhovi

v diagramu realnega plinastega vzorca smo nadalje lahko s pomočjo določenih površin pod

vrhovi v diagramu standardnega vzorca in poznanih koncentracij v tej mešanici določili

koncentraciji metana in ogljikovega dioksida v realnem vzorcu.

Na sliki 2-4 je prikazan primer kromatograma z analizo proizvedenega bioplina s plinsko

kromatografijo. Površina pod vrhom metana je bila 287950, kar po naših izračunih znaša 25,92

% metana v mešanici bioplina.


12

Slika 2-4 Kromatogram proizvedenega bioplina v vzorcu s 5 g 20 % SG in 80 % PGŽ ter 5 g mešanice iz

fermentorja


13

3 Rezultati in diskusija

Meritve in rezultati so pridobljeni z merjenjem prostornine in sestave nastalega bioplina.

Prostornino nastalega bioplina smo podajali v obliki dnevnih celokupnih prostornin v obdobju

21 dni. Spremljali in merili smo spreminjanje koncentracij metana in ogljikovega dioksida

med anaerobno digestijo, ki je potekala 21 dni.

Pred anaerobno digestijo (AD) smo pripravili fermentacijske substrate različnih mešanic PGŽ

in SG/S. Tako pripravljene zmesi smo pustili inkubirati pri različnih časih v vlažnem prostoru

z namenom, da bi se miceliji gob Pleurotus ostreatus in Trametes versicolor razrasli in

ektoencimi razširili po celotnem substratu. Priprava mešanic je podrobno opisana v poglavju

2.3.2.

Slika 3-1 prikazuje mešanico piščančjega gnoja z žagovino (PGŽ) in slame, preraščene z gobo

Pleurotus ostreatus (SGPo) pred in po 8-dnevni inkubaciji. Bela puhasta snov na substratu

predstavlja micelij glive Pleurotus ostreatus.

Slika 3-1 Slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus in PGŽ pred in po inkubaciji

V mešanicah, kjer je slama preraščena z gobo Trametes versicolor (SGTv), je prav tako prišlo

do preraščanja substrata. Na površini so se tvorile sivo-črne puhaste strukture, ki so na videz

spominjale na umazan bombaž. Goba Trametes versicolor je preraščala slabše od gobe

Pleurotus ostreatus, kar se je opazilo v intenziteti porasti. Pri navadni ječmenovi slami (S)

zmešani s PGŽ nismo opazili nobene kulture, ki bi se tvorila v ali na substratu. Prav tako so

bili substrati, ki so vsebovali večji delež SG, bolj preraščeni.


14

3.1 Proizvodnja bioplina

Med anaerobno digestijo smo dnevno merili prostornino nastalega bioplina po metodi iz

poglavja 2.3.4. Te podatke smo predstavili kot celokupno prostornino nastalega bioplina za

vsak vzorec. Za lažjo predstavo, smo rezultate predstavili v treh sklopih. V prvem sklopu smo

prikazali prostornino proizvedenega bioplina pri različnih masnih razmerjih PGŽ in SG/S, kjer

smo primerjali rezultate različno predobdelane slame. V drugem sklopu smo primerjali

proizvodnjo bioplina pri različnih masnih razmerjih PGŽ in SG/S, za specifično pripravljeno

slamo. V tretjem sklopu pa smo primerjali količino proizvedenega bioplina za substrate pri

različnih inkubacijskih časih. Zaradi preglednosti in velike količine podatkov, so bolj

speficični rezultati podani v tabelah, ki se nahajajo v prilogi 6.1.

3.1.1 Prostornina proizvedenega bioplina različnih masnih razmerij PGŽ in SG/S

Rezultati na sliki 3-2 prikazujejo nastajanje bioplina v obdobju 21 dni, pri anaerobni digestiji

substrata, ki je vseboval 5 g suhe snovi inokuluma iz fermentorja ter 5 g suhe snovi predhodno

pripravljenih mešanic. Te mešanice so vsebovale 80 % PGŽ in 20 % SG oziroma S. Po 21.

dneh je največ plina nastalo pri anaerobni digestiji mešanice, ki je vsebovala le slamo (S) in

sicer 1170 mL. Nastalih 972 mL pri mešanici, ki je vsebovala slamo, preraščeno z micelijem

gobe Trametes versicolor (SGTv), predstavlja najmanjšo proizvodnost pri tem razmerju

PGŽ:SG/S. Pri anaerobni digestiji (AD) mešanice s slamo preraščeno z micelijem gobe

Pleurotus ostreatus (SGPo) se je sprostilo 1068 mL bioplina. Prvi dan se je proizvedla

približno ista količina plina pri vseh vzorcih. V naslednjih dneh je proizvodnja plina pri

mešanici s slamo narastla, medtem ko sta mešanici s preraščeno slamo proizvedli približno

enako količino biopina. Od osmega dneva dalje je prišlo tudi do razlike med preraščenima

slamama, kjer se je pri SGPo generiralo več plina, kot pri SGTv.

Slika 3-2 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice z 80 % PGŽ ter 20 % specifično preraščene

slame (SGPo – slama, preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama - nepreraščena slama, SGTv – slama, preraščena

z gobo Trametes versicolor)


15

Na sliki 3-3 je prikazano 21-dnevno nastajanje bioplina pri anaerobni digestiji mešanic s 5 g

suhe snovi inokuluma iz fermentorja ter 5 g suhe snovi mešanic, katere so vsebovale 40 %

sprecifično preraščene slame, preostalih 60 % pa je PGŽ. V prvih osmih dneh ni prišlo do

razlike v proizvodnjosti bioplina med slamama, preraščenima z gobama. Nato se je količina

proizvedenega bioplina pri SGPo povečala v primerjavi s SGTv. Količina nastalega bioplina

pri navadni slami je znašala 1289 mL in je presegla tako proizvodnost bioplina pri SGPo, kot

SGTv, ki sta znašali 1022 mL in 918 mL.

Slika 3-3 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice s 60 % PGŽ ter 40 % specifično preraščene

slame (SGPo – slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama - nepreraščena slama, SGTv – slama preraščena z

gobo Trametes versicolor)

Proizvodnost bioplina pri anaerobni digestiji inokuluma iz fermentorja in predhodno

pripravljenih mešanic prikazuje diagram na sliki 3-4. Opazimo lahko, da se pri mešanici s 50

% PGŽ in 50 % SG/S proizvede približno enaka količina bioplina tako pri navadni slami, kot

pri SGPo. Nastalo je 1284 mL bioplina pri mešanici, ki je vsebovala SGPo. Sledila ji je

mešanica z nepreraščeno slamo s prostornino 1234 mL. Pri AD mešanice, ki je vsebovala

SGTv, je nastalo najmanj plina in sicer le 1036 mL.


16

Slika 3-4 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanice s 50 % PGŽ ter 50 % specifično preraščene

slame (SGPo – slama preraščena z gobo Pleurotus ostreatus, slama - nepreraščena slama, SgTv – slama preraščena z

gobo Trametes versicolor)

Iz prikazanih rezultatov smo ugotovili, da se pri vseh mešanicah PGŽ in SG/S proizvede

največ plina pri mešanicah, ki so vsebovale navadno slamo. SGTv se je izkazala kot najslabši

substrat za anaerobno digestijo, saj je bila proizvodnja bioplina z njim najslabša v vseh

razmerjih.

3.1.2 Primerjava prostornin proizvedenega bioplina različnih masnih razmerij PGŽ in SG/S za specifično predobdelano slamo

Na sliki 3-5 je prikazana primerjava proizvodnje bioplina različnih mešanic PGŽ in slame,

preraščene z gobo Pleurotus ostreatus. Pri AD mešanice s 50 % SGPo je nastalo 1284 mL

bioplina, kateri je sledila mešanica z 20 % SGPo in prostornino 1068 mL. Najmanj bioplina s

prostornino 1022 mL je nastalo pri mešanici s 40 % SGPo.


17

Slika 3-5 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in slamo, preraščeno z gobo

Pleurotus ostreatus

Iz rezultatov na sliki 3-6 je razvidno, da se proizvodnja bioplina med različnimi mešanicami

PGŽ in SGTv ne razlikuje veliko. Fermentacijski mešanici, ki sta vsebovali 80 % in 50 %

piščančjega gnoja, sta do 16. dneva imeli podobno proizvodnost bioplina. Najmanj plina (V =

918 mL) je nastalo pri mešanici, ki je vsebovala 60 % piščančjega gnoja z žagovino. Največ

bioplina (V = 1036 mL) se je ustvarilo pri AD mešanice s 50 % PGŽ. Sledila ji je mešanica,

ki je vsebovala 80% PGŽ, pri kateri se je proizvedlo 972 mL plina.

Slika 3-6 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in slamo, preraščeno z gobo

Trametes versicolor

Kot kontrolo smo namesto SG uporabili nepreraščeno slamo ter proizvodnjo bioplina

primerjali za različne mešanice med slamo in PGŽ. Razberemo lahko, da je naveč bioplina s


18

prostornino 1289 mL nastalo pri fermentacijski mešanici s 40 % slame. Sledili sta ji mešanici

s 50 % ter 20 % slame, katerih nastala prostornina je znašala 1234 mL oziroma 1170 mL (slika

3-7).

Slika 3-7 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD različnih mešanic PGŽ in nepreraščeno slamo

V tem sklopu smo ugotovili, da masna razmerja PGŽ in SG pri AD vplivajo na proizvodnjo

bioplina. Pri obeh mešanicah, ki so vsebovale slamo, preraščeno z gobami, je največ plina

nastalo pri mešanici s 50 % piščančjega gnoja. Sklepamo, da je to posledica večje vsebnosti

lignoceluloznega materiala zaradi večje količine slame in s tem več hranilne celuloze in

hemiceluloze za anaerobne mikroorganizme. Sledila je zmes, ki je vsebovala največ

piščančjega gnoja in najmanj slame, preraščene z gobami. Najmanj bioplina se je pri SG

proizvedlo pri mešanicah s 60 % vsebnostjo piščančjega gnoja. Kljub večji količini

lignoceluloznega materiala, je bila prostornina nastalega plina pri 40 % SG nekoliko manjša,

kot pri 20 % SG. Ti dve odstopanji lahko pojasnimo tako, da gobi delujeta na metanogene

bakterije inhibitorno. Kar pomeni, da zavirata njihovo rast in s tem zmanjšata proizvodnjo

bioplina. Po drugi strani se pri mešanici PGŽ in slame proizvede več bioplina tam, kjer je

večja vsebnost navadne slame in s tem večja vsebnost lignoceluloznega materiala.

3.1.3 Prostornina proizvedenega bioplina pri različnih kontaknih časih PGŽ in SG/S

Rezultati na sliki 3-8 prikazujejo nastajanje bioplina v obdobju 21 dni, pri anaerobni digestiji

substrata, ki je vseboval 3 g suhe snovi inokuluma iz fermentorja ter 3 g suhe snovi predhodno

pripravljenih mešanic. Te mešanice so vsebovale 50 % PGŽ in 50 % SGPo, katere smo pustili

inkubirati 14, 9, 5 in 0 dni. Ugotovili smo, da se največ bioplina (V = 678 mL) proizvede v

mešanici, katero je goba preraščala 5 dni. Sledili sta ji mešanici z inkubacijskim časom 9 in 0

dni ter prostorninami 586 oziroma 580 mL. Najmanj plina (V = 469 mL) je nastalo pri mešanici

z najdaljšim inkubacijskim časom.


19

Slika 3-8 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih inkubacijskih časov med 50 % PGŽ

in 50 % slame, preraščene z gobo Pleurotus ostreatus

Rezultati na sliki 3-9 se razlikujejo od prejšnjih po tem, da smo AD izvajali z drugim

substratom. Ta je vseboval 3 g suhe snovi mešanice iz fermentorja ter 3 g suhe snovi

predhodno pripravljene mešanice. Ta mešanica je vsebovala 50 % PGŽ in 50 % SGTv. Prav

tako je največ plina nastalo, ko smo mešanico pustili inkubirati 5 dni s skupno prostornino 527

mL in najmanj pri 14-dnevnem inkubacijskem času s 403 mL nastalega bioplina. Vmes sta si

tesno sledili mešanici z 9 in 0 dnevi inkubacije. Skupna prostornina, ki je nastala med 21

dnevno anaerobno digestijo, je znašala 461 mL in 448 mL.

Slika 3-9 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih inkubacijskih časov med 50 % PGŽ

in 50 % slame preraščene z gobo Trametes versicolor


20

Ponovno smo za kontrolo namesto z gobami preraščene slame uporabili navadno slamo.

Proizvodnjo plina pri različnih inkubacijskih časih mešanic PGŽ in slame pred AD smo

predstavili z diagramom na sliki 3-10. Vidimo lahko, da inkubacijski časi niso vplivali na

proizvodnjo plina med anaerobno digestijo, saj so celokupne prostornine bioplina pri vseh

inkubacijskih časih podobne.

Slika 3-10 Celokupna proizvedena prostornina bioplina pri AD mešanic različnih inkubacijskih časov med 50 %

PGŽ in 50 % nepreraščene slame

V tem delu raziskav smo ugotovili, da različni časi inkubacije med slamo, preraščeno z miceliji

in piščančjim gnojem, vplivajo na proces anaerobne digestije. To se je izkazalo pri proizvodnji

bioplina. Spoznali smo, da je pet dni najbolj optimalen čas inkubacije mešanice pred AD.

Najslabše rezultate smo dobili pri 14-dnevni inkubaciji mešanice pred AD. Opazili smo, da

sta se po 14-dnevih glivi zelo razrasli po substratu. Za rast sta potrebovali energijo, ki sta jo

črpali iz lignoceluloznega materiala. Pri tem procesu sta dodatno izrabljali še celulozo in

hemicelulozo. Pri anaerobni digestiji so tako mikroorganizmi imeli manj hranilnih snovi, kar

je vplivalo na razmnoževanje in rast le-teh. S tem se je zmanjšala proizvodnja bioplina. Po

drugi strani sta po petih dneh inkubacije glivi delno razgradili lignin v mešanicah pred AD. Za

nadaljno razraščanje gliv in s tem razgrajevanje celuloze in hemiceluloze, sta glivi imeli

premalo časa. Prav zaradi tega sklepamo, da je v substratu ostalo več izpostavljene celuloze

in hemiceluloze za rast mikroorganizmov, kar je omogočalo večjo proizvodnjo bioplina. Po

drugi strani so mešanice, ki so vsebovale nepreraščeno slamo, proizvedle med AD približno

enako količino bioplina. To lahko pojasnimo s tem, da se pri različnih inkubacijskih časih ni

spreminjala sestava lignina, kar pomeni, da je dostop metanogenim bakterijam do celuloze in

hemiceluloze omejen. Tako je bila pri anaerobni digestiji vedno prisotna enaka količina

celuloze in hemiceluloze, s katero so se mikroorganizmi z enako histrostjo razmnoževali in jo

pretvarjali v podobne količine bioplina.


21

3.2 Koncentraciji metana in ogljikovega dioksida proizvedenega bioplina

Po metodi, opisani v poglavju 2.3.5, smo določali koncentracije metana in ogljikovega

dioksida. Iz vsake fermentacijske paralelke smo vzeli po dva plinasta vzorca in ju analizirali

s plinskim kromatografom. Tako smo dobili povprečne vrednosti koncentracij metana in

ogljikovega dioksida, ki so prikazane v prilogi 6.2, katere smo nato medsebojno primerjali v

dveh sklopih. Vsak del prikazuje spreminjanje koncentracij metana ter ogljikovega dioksida.

Razlikujejo se po primerjavi koncentracij proizvedenega plina med z gobo preraščeno slamo

oziroma različnimi mešanicami PGŽ in SG/S. V drugem sklopu smo primerjali spreminjanje

koncentracije nastalega metana in ogljikovega dioksida, ki je nastal pri anaerobni digestiji

različno dolgo inkubiranih substratov. Diagrami in vrednosti koncentracij ogljikovega

dioksida se nahajajo v prilogi 6.2.

3.2.1 Koncentracija metana in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu različnih masnih razmerij PGŽ in SG oziroma S

Tabela 3-1 prikazuje volumske deleže metana v nastalem bioplinu med 21-dnevno anaerobno

digestijo substratov. Ti so sestavljeni iz 5 g suhe snovi inokuluma in 5 g predhodno

pripravljenih mešanic. Te mešanice smo pripravili z različnimi deleži PGŽ in SG/S, katere

smo osem dni inkubirali v vlažnem prostoru. Volumski deleži metana nihajo med 54,4 % in

60,2 %. Najnižjo vsebnost metana v nastalem bioplinu je imela mešanica, ki je vsebovala 50

% PGŽ in 50 % SGPo. Najvišja koncentracija metana je bila prisotna v mešanici, ki je

vsebovala 80 % PGŽ in 20 % SGTv. Iz diagramov v prilogi 6.2 lahko razberemo, da ni

prihajalo do razlik med koncentracijami različnih mešanic. Do očitnih razlik tudi ni prihajalo

pri različno preraščeni slami. Koncentracije metana so bile prvi dan merjenja najnižje, nato so

z vsakim dnem naraščale.

Tabela 3-1 Spreminjanje prostorninskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD različnih mešanic

4CH (%)

Razmerje 80/20 Razmerje 60/40 Razmerje 50/50

t/d SGPo SGTv slama SGPo SGTv slama SGPo SGTv slama

1 27 28 28 28 27 27 26 29 27

2 43 42 42 42 43 41 43 45 43

3 48 46 46 45 49 45 46 49 45

5 52 54 52 52 52 53 52 53 52

8 52 53 53 51 53 53 51 51 53

13 53 55 56 55 55 55 56 54 55

16 55 57 57 54 58 59 57 59 58

21 55 60 58 59 60 58 54 57 58

Vzporedno z merjenjem koncentracije metana, smo merili še koncentracijo ogljikovega

dioksida. Rezultate 21-dnevnega spreminjanja prostorninskih deležev ogljikovega dioksida

smo predstavili v tabeli 3-2. Za lažjo primerjavo teh podatkov pa se diagrami nahajajo v prilogi

6.2. Koncentracije se niso veliko spreminjale. Prvi dan so znašale med 29 % in 32 %. Nato so

do osmega dneva rahlo naraščale do vrednosti okoli 40 %, kasneje so se počasi zmanjševale

do prostorninskega deleža približno 30 % po 21. dnevu.


22

Tabela 3-2 Spreminjanje prostorninskih deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri AD različnih

mešanic

2CO (%)



1 32 34 31 28 32 32 34 32 32

2 34 33 39 30 38 39 42 38 41

3 39 35 39 36 41 39 40 41 44

5 38 37 31 35 40 39 43 35 39

8 36 37 39 37 38 39 38 37 38

13 34 33 39 35 33 37 39 36 36

16 39 35 31 32 33 32 39 33 35

21 28 29 39 33 32 31 34 28 30

3.2.2 Koncentracija metana in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri različnih kontaknih časih PGŽ in SG oziroma S

Tabela 3-3 prikazuje prostorninske deleže metana v nastalem bioplinu med 21-dnevno

anaerobno digestijo substratov. Ti so sestavljeni iz 3 g suhe snovi inokuluma in 3 g predhodno

pripravljenih mešanic. Te mešanice so vsebovale 50 % PGŽ in 50 % SG/S, katere smo

inkubirali v vlažnem prostoru 14, 9, 5 in 0 dni. Deleži metana v teh mešanicah so prvi dan

nihali med 8,9 % in 18,6 %. Na začetku so bile najnižje vrednosti pri mešanici, ki smo jo

pustili inkubirati 14 dni. Nato so volumski deleži metana iz dneva v dan naraščali in na 21.

dan dosegli vrednosti med 55,1 % in 60,2 %. Iz diagramov v prilogi 6.2 lahko razberemo, da

se koncentracije metana, proizvedenega med anaerobno digestijo substratov različnih časov

inkubacije, zanemarljivo malo razlikujejo. Zaključimo lahko, da s spreminjanjem

inkubacijskih časov med PGŽ in SG/S ne vplivamo na različne deleže metana v generiranem

bioplinu.

Tabela 3-3 Spreminjanje deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice z različnim inkubacijskim časom

4CH (%)

SGPo SGTv slama

t/d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d

1 9 16 19 13 9 15 16 13 10 10 10 10

2 27 35 41 33 23 24 28 24 19 19 23 20

3 32 37 42 37 30 32 35 32 31 28 35 31

5 43 47 48 44 41 39 46 41 43 42 48 44

8 47 53 53 51 47 47 51 47 54 51 53 53

14 54 55 57 54 52 56 53 54 56 56 57 56

21 55 58 57 56 55 57 56 56 58 56 60 58


23

Tabela 3-4 Spreminjanje deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice z različnim

inkubacijskim časom

2CO (%)

SGPo SGTv Slama

t/d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d

1 13 22 28 19 13 25 23 20 13 25 26 21

2 24 35 38 30 20 21 26 21 29 32 34 31

3 27 29 32 29 25 24 29 26 33 33 35 33

5 27 31 34 30 27 27 32 29 35 37 37 36

8 29 33 33 31 26 28 29 27 32 32 34 33

14 25 26 27 25 25 25 25 25 27 26 29 27

21 19 20 22 21 20 20 20 20 22 19 24 22

Iz tabele 3-4 lahko razberemo tudi, da se spreminjanje koncentracije ogljikovega dioksida med

AD substratov z različnimi inkubacijskimi časi ujema. To pomeni, da različni inkubacijski

časi med PGŽ in SG/S pri anaerobni digestiji ne vplivajo na koncentracijo ogljikovega

dioksida v nastalem bioplinu.


24

4 Zaključek

V diplomski nalogi smo se osredotočili na iskanje možnosti povišanja proizvodnje bioplina

med anaerobno digestijo piščančjega gnoja in posledično učinkovitejšega razkroja žagovine,

ki je gnoju primešana. Žagovina in ostali prisotni lignocelulozni materiali v piščančjem gnoju

v svoji strukturi vsebujejo lignin. Ta med procesom anaerobne digestije omejuje dostop

bakterijam do hranilne celuloze in hemiceluloze ter tako znižuje presnovo substrata. Tako smo

z ektoencimi, ki sta jih med preraščanjem v slamo izločili gobi Pleurotus ostreatus ter

Trametes versicolor želeli predobdelati lignocelulozni material. Pričakovali smo, da bodo

encimi razbili kompleksno strukturo lignoceluloze in tako bakterijam omogočili dostop do

celuloze in hemiceluloze. S tem bi se povečala količina proizvedenega bioplina.

Določiti smo želeli optimalni inkubacijski čas med piščančjim gnojem z žagovino ter slamo,

preraščeno z gobo. Predpostavili smo, da pri anaerobni digestji piščančjega gnoja z žagovino,

ki smo ga predobdelali s slamo, preraščeno z gobama Pleurotus ostreatus in Trametes

versicolor, lahko proizvedemo večjo količino bioplina, kot pri neobdelanem piščančjem

gnoju. Zanimalo nas je, kakšna je proizvodnost bioplina različnih mešanic piščančjega gnoja

z žagovino ter slamo, preraščeno z gobami. Vzporedno smo spremljali še koncentracijske

profile metana in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu ter določali vpliv različno

preraščene slame na te spremembe.

Ugotovili smo, da je najugodnejši inkubacijski čas pet dni in najslabši 14 dni. Sklepamo, da

sta gobi pri 14-dnevni inkubaciji dodatno razgradili del celuloze in hemiceluloze v substratu.

Bakterije so v tem primeru imele na razpolago manj hranilnih snovi, kot pri substratu s 5-

dnevno inkubacijo, kjer so glive načele v večini lignin, manj pa celulozo ter hemicelulozo.

Rezultati dosedanjih študij kažejo, da delež metana v začetnih dneh anaerobne digestije hitro

naraste, nakar se v naslednjih dneh porast upočasni do maksimalne koncentracije. Delež

ogljikovega dioksida se prav tako na začetku procesa poveča, nato začne počasi upadati.

Različna masna razmerja piščančjega gnoja in preraščene slame ne vplivajo na delež metana

in ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu. Prav tako nismo zaznali razlik v sestavah

bioplina, čeprav je anaerobna digestija potekala z različno pripravljenimi substrati.

Na osnovi rezultatov smo ugotovili, da je bila najproduktivnejša mešanica z največ dodane

slame. To je bila mešanica, ki je vsebovala 50 % piščančjega gnoja in slame, preraščene z

gobami.

Pridobljeni podatki ne potrjujejo naše prvotne predpostavke, saj se je največ bioplina

proizvedlo pri anaerobni digestiji mešanice, ki je vsebovala nepreraščeno slamo. Sklepamo,

da so gobe pri preraščanju slame in kasnejši inkubaciji s piščančjim gnojem, kot vir energije

iz lignoceluloznega materiala, poleg lignina delno uporabljale celulozo in hemicelulozo. Tako

so bakterije pri anaerobni digestiji imele na razpolago manj hranilnih snovi, kot pri

nepreraščeni slami. Posledično se je proizvedlo manj bioplina.

V prihodnosti nameravamo raziskave nadaljevati z uporabo drugih gob. Poskuse bomo izvajali

tudi z drugimi lignoceluloznimi materiali, preraščenim z gobami. Z merjenjem koncentracije

lignina pri različnih inkubacijskih časih mešanic piščančjega gnoja ter slame, preraščene z

gobami, bomo lahko podrobno spremljali pretvorbe lignina v substratu. S podobnimi

meritvami bomo sledili tudi koncentracijam lignina med anaerobno digestijo.


25

5 Literatura

[1] Sheffield J. World population growth and the role of annual energy use per capita.

Technological Forecasting and Social Change, 59, 55-87, 1998.

[2] Farzana Tasnim, Dr. Salma A. Iqbal, Rashid Chowdhury A. Biogas production from

anaerobic co-digestion of cow manure with kitchen waste and Water Hyacinth.

Renewable Energy, 109, 434-439, 2017.

[3] Theodorita Al Seadi, Dominik Rutz, Heinz Prassl, Michael Köttner, Thobias

Finsterwalder, Silke Volk, Rainer Janssen, Grmek M. Priročnik o bioplinu. Ljubljana:

Agencija za prestruktoriranje energetike, 2010.

[4] Yıldırım E., Ince O., Aydin S., Ince B. Improvement of biogas potential of anaerobic

digesters using rumen fungi. Renewable Energy, 109, 346-353, 2017.

[5] Kalan Ž. Ugotavljanje primernosti mešanice piščančjega gnoja in biomase hitro rastočih

rastlin za rast micelija lesnih gliv. Diplomsko delo. Biotehniška fakulteta, Oddelek za

agronomijo, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, 2010.

[6] Dollhofer V., Callaghan T.M., Griffith G.W., Lebuhn M., Bauer J. Presence and

transcriptional activity of anaerobic fungi in agricultural biogas plants. Bioresource

Technology, 235, 131-139, 2017.

[7] Rodriguez C., Alaswad A., Benyounis K.Y., Olabi A.G. Pretreatment techniques used

in biogas production from grass. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 1193-

1204, 2017.

[8] Saidu M., Yuzir A., Salim M.R., Azman S., Abdullah N. Biological pre-treated oil palm

mesocarp fibre with cattle manure for biogas production by anaerobic digestion during

acclimatization phase. International Biodeterioration & Biodegradation, 95, 189-194,

2014.

[9] Nemet A. Anaerobna digestija mešanic japonskega dresnovca (Polygonum cuspidatum)

in piščančjega gnoja obdelanih z glivo Pleurotus ostreatus. Diplomska naloga. Fakulteta

za kemijo in kemijsko tehnologijo, Univerza v Mariboru, Maribor, 2009.

[10] Jarc A., Vpliv glivne razgradnje piščančjega gnoja na rast bakterij in produkcijo

bioplina. Diplomsko delo. Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Univerza v

Ljubljani, Ljubljana, 2016.

[11] Kacijan R. Vpliv predobdelave substrata s pisano ploskocevko (Trametes versicolor) in

bukovim ostrigarjem (Pleurotus ostreatus) na produkcijo bioplina. Diplomsko delo.

Biotehniška fakulteta, Študij biotehnologije, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, 2016.

[12] Khalid A., Arshad M., Anjum M., Mahmood T., Dawson L. The anaerobic digestion of

solid waste. Waste Management, 31, 1737-1744, 2011.

[13] Zabel R.A., Morrel J.J. Wood Microbiology: Decay and Its Prevention. San Diego:

Academic Press, 1992.

[14] Pohleven F. Pisana ploskocevka: najbolj pogosta lesna goba. Les=Wood, 60 (3), 115,

2008.

[15] Humar M. Bukov ostrigar – užitna goba, ki jo lahko gojimo tudi doma. Les=Wood, 60

(9), 353, 2008.

[16] Wan C., Li Y. Fungal pretreatment of lignocellulosic biomass. Biotechnology Advances,

30, 1447-1457, 2012.

[17] Streffer F. Lignocellulose to Biogas and other Products. JSM Biotechnology &

Biomedical Engineering, 2 (1), 1023, 2014.


26

[18] Perez J., Munoz-Dorado J., T. de la Rubia, Martinez J. Biodegradation and biological

treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. Int Microbiol, 5, 53-63,

2002.

[19] Hemiceluloza. https://sl.wikipedia.org/wiki/Hemiceluloza (dostop 16.08.2017)


27

6 Priloge

6.1 Priloga 1

Tabela 6-1 Spreminjanje celokupne proizvedene prostornine bioplina pri AD različnih mešanic

V (mL)



1 275 256 266 233 244 264 301 264 253

2 463 424 496 401 394 499 498 430 478

3 576 549 655 509 504 669 623 557 629

4 663 662 793 593 604 829 736 670 780

5 753 718 889 676 653 943 852 731 885

8 877 835 1020 788 757 1101 999 841 1034

13 976 920 1110 894 833 1206 1131 938 1143

16 1017 947 1139 939 870 1244 1187 992 1181

21 1068 972 1170 1022 918 1289 1284 1036 1234

Tabela 6-2 Spreminjanje celokupne proizvedene prostornine bioplina pri AD mešanice z različnimi inkubacijskimi

časi

V (mL)

SGPo SGTv slama

t/d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d 14 d 9 d 5 d 0 d

1 84 138 159 92 63 70 97 74 53 47 62 49

2 183 261 289 187 138 149 209 153 174 178 199 175

3 240 324 362 268 191 205 285 206 273 276 306 273

4 298 394 445 358 248 266 368 263 375 375 411 373

5 327 427 489 405 276 298 399 292 422 417 460 417

8 407 530 613 524 355 395 485 381 570 557 619 561

14 450 571 659 564 390 441 515 426 617 609 678 610

21 469 586 678 580 403 461 527 448 633 623 701 625


28

6.2 Priloga 2

Slika 6-1 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanic, ki so vsebovale slamo

preraščeno z gobo Pleurotus ostreatus

Slika 6-2 Spreminjanje volumskih deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri AD mešanic, ki so

vsebovale slamo preraščeno z gobo Pleurotus ostreatus


29

Slika 6-3 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanic, ki so vsebovale slamo

preraščeno z gobo Trametes versicolor


vsebovale slamo preraščeno z gobo Trametes versicolor


30

Slika 6-5 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanic, ki so vsebovale

nepreraščeno slamo


vsebovale nepreraščeno slamo


31

Slika 6-7 Spreminjanje volumskih deležev metana v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice s 50 % PGŽ in 50 %

slame preraščene z gobo Pleurotus ostreatus z različnim inkubacijskim časom

Slika 6-8 Spreminjanje volumskih deležev ogljikovega dioksida v proizvedenem bioplinu pri AD mešanice s 50 %

PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Pleurotus ostreatus z različnim inkubacijskim časom


32


slame preraščene z gobo Trametes versicolor z različnim inkubacijskim časom


PGŽ in 50 % slame preraščene z gobo Trametes versicolor z različnim inkubacijskim časom


33


nepreraščene slame z različnim inkubacijskim časom


PGŽ in 50 % nepreraščene slame z različnim inkubacijskim časom

Anaerobna digestija z glivami predobdelanega substrata · Anaerobna digestija z glivami...

Documents

Transcript of Anaerobna digestija z glivami predobdelanega substrata · Anaerobna digestija z glivami...