Flash BMP® : Calibration for the Biochemical Methane Potential of solid organic waste using Near Infrared Spectroscopy (NIRS)

Význam tématu

Měření biochemického potenciálu metanu (BMP) je klíčové pro optimalizaci produkce bioplynu z organického odpadu. Umožňuje zhodnotit množství metanu, které lze získat při anaerobní digesci, a podporuje efektivní řízení průmyslových digesterů. Tradiční testy trvají až 30 dní a jsou náročné na čas i zdroje.

Cíle studie

Nahradit dlouhodobý 30denní referenční test BMP rychlým stanovením pomocí spektroskopie v blízké infračervené oblasti (NIRS). Cílem je zkrátit dobu analýzy, eliminovat spotřební materiál a zlepšit průmyslový monitoring anaerobních procesů.

Použitá metodika

Popis vzorkování: odběr reprezentativních vzorků různých druhů organického odpadu (zelený odpad, zemědělské zbytky, energetické plodiny, agro-průmyslové odpady, komunální odpad, kal).

Příprava vzorků: mražení sušením (lyofilizace) a mletí na prášek.

Spektrální analýza: záznam spekter v blízké infračervené oblasti a kalibrace modelu vůči referenčním hodnotám BMP.

Databáze: více než 500 vzorků s hodnotami BMP v rozmezí 20–700 ml CH4/g VS.

Použitá instrumentace

• Spektrometrie v blízké infračervené oblasti (NIRS)
• Lyofilizátor pro sušení vzorků
• Laboratorní mlýnek pro homogenizaci vzorků

Hlavní výsledky a diskuse

• Okamžité hodnocení: výsledky jsou k dispozici 2 dny po přípravě vzorku
• Přesnost modelu: odchylka 15–20 %, srovnatelná se standardní metodou
• Široká platnost: metoda ověřena na zeleném odpadu, zemědělských zbytcích, energetických plodinách, agro-průmyslových odpadech, komunálním odpadu a kalech

Diskuse se zaměřuje na praktickou implementaci metody v průmyslovém monitoringu anaerobních digesterů a porovnání s referenčními biologickými testy.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a nákladově efektivní alternativa k 30dennímu testu BMP
• Bez potřeby spotřebního materiálu a s minimálními nároky na pracovní sílu
• Podpora operativního řízení anaerobních procesů a optimalizace produkce bioplynu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření kalibrační databáze o nové typy odpadů a materiálů
• Integrace s online monitorovacími systémy ve výrobních provozech
• Využití strojového učení pro zlepšení predikční přesnosti modelů NIRS
• Potenciál rozšíření metodiky na další biochemické parametry a procesy

Závěr

Metoda Flash BMP s využitím NIRS nabízí rychlé, spolehlivé a nákladově efektivní stanovení biochemického potenciálu metanu v organickém odpadu. Její implementace usnadní kontrolu a optimalizaci anaerobních procesů a podpoří rozvoj výroby bioplynu.

Reference

• Angelidaki I. et al. Defining the biomethane potential of solid organic wastes and energy crops: a proposed protocol for batch assays. Water Sci. Technol. 2009;59(5):927-934
• Lesteur M. et al. Alternative methods for determining anaerobic biodegradability: A review. Process Biochem. 2010;45(4):431-440