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

Význam tématu

Využití organického odpadu pro produkci bioplynu přispívá ke snižování množství odpadů a podporuje přechod k obnovitelným zdrojům energie.
Stanovení Biochemical Methane Potential (BMP) je klíčové pro optimalizaci procesu anaerobní digesce.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl zkrátit a zjednodušit stanovení BMP pomocí spektroskopie v blízké infračervené oblasti (NIRS) namísto tradiční 30denní biologické zkoušky.
Projekt navrhuje nahradit nákladné a časově náročné referenční měření BMP rychlým NIR odhadem s dostatečnou přesností pro průmyslové použití.

Použitá metodika a instrumentace

Pro vytvoření kalibračního modelu bylo použito 500 vzorků různého organického odpadu (zelené odpady, zemědělský odpad, energetické plodiny, agro-průmyslový odpad, komunální odpad a kalové kaly).
Vzorky byly lyofilizovány a na jemno rozdrceny.
Biologický referenční test BMP probíhal standardní 30denní fermentací podle protokolu Angelidaki et al. (2009).
Spektroskopie NIRS byla prováděna na přístroji Metrohm Flash BMP, měření poskytovalo spektrální data v blízké infračervené oblasti.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rychlé vyhodnocení: výsledky dostupné již během 2 dnů od přípravy vzorku.
• Přesnost modelu se pohybuje mezi 15–20 % odchylky, což je srovnatelné s referenční metodou.
• Rozsah měřených hodnot BMP: 20–700 ml CH4·g–1 VS.
• Model je validní pro široké spektrum typů organického odpadu.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby stanovení BMP z více než 30 dnů na 2 dny.
• Snížení nákladů díky eliminaci spotřebního materiálu.
• Možnost rychlého monitoringu a optimalizace provozu průmyslových anaerobních digesterů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření kalibrační databáze o další typy odpadů a environmentální podmínky.
• Integrace NIRS měření do on-line monitorovacích systémů digesčních zařízení.
• Využití strojového učení pro zdokonalení prediktivních modelů.
• Kombinace s dalšími analytickými technikami pro komplexnější charakterizaci substrátů.

Závěr

Flash BMP založené na NIRS nabízí rychlou a spolehlivou alternativu k tradičnímu BMP testu srovnatelnou přesností. Metoda podporuje efektivní řízení anaerobní digesce a přispívá k udržitelné výrobě bioplynu.

Reference

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