The Use of Digestate as Fertilizer: Effect on Cocksfoot Productivity and Total Energy Input

The financial viability of bioenergy production is mostly influenced by the productivity and quality of the biomass (Lehtomäki et al. 2011; Šiaudinis et al. 2012. Biogas which is an important form of bioenergy, is composed of methane and carbon dioxide produced from the anaerobic digestion of organic raw materials. To maximize the economic value of the anaerobic digestion process, both biogas and digestate should be efficiently utilized. The energy input for grass grown specifically for biogas production ranges from 4.1 to 24.5 GJ/ha (Kryževičienė et al. 2005; Navickas et al. 2006; Navickas et al. 2011) depending on the fertilizer rate. In this case and because of nutrient content in digestate, it may also be used as an organic fertilizer to increase the productivity of crops with a reduced need for mineral fertilizers. The objective of the current study was to investigate the effect of digestate, derived from pig manure and organic residues, on the productivity of cocksfoot (Dactylis glomerata L.)

Biomass of Grasses and Other Herbaceous Plants for Bioenergy Use

Biomass supply for different uses, especially for bioenergy production, is becoming increasingly important. Independently of the purposes of biomass use, high yields per unit area and best possible quality need to be achieved. As a result, the selection of appropriate plant species is an important aspect. Cocksfoot (Dactylis glomerata L.), tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) and reed canary grass (Phalaris arundinacea L.) were investigated on a light loam (Cambisol) with a view to assessing the impact of nitrogen (N) and harvest time on biomass yield used for biogas. The biomass yield was influenced by cutting frequency and N fertilizer rate. In the two years of experiment, tall fescue and reed canary grass were most productive. Since traditional grasses (cocksfoot, reed canary grass, etc.) generally yield less in a northern climate, it could be attractive some alternative crops. Cocksfoot (Dactylis glomerata L.) and other herbaceous crops – Miscanthus x gigantheus, cup plant (Silphium perfoliatum L.), Virginia fanpetals (Sida hermafrodita R.), mugwort (Artemisia vulgaris L.) and absinthe wormwood (Artemisia dubia Wall.) were established. The non-traditional herbaceous species were investigated in a small-plot experiment on sand with small stone and gravel admixture (Eutri-Cambic Arenosol). Preliminary research results suggest that the biomass yield of some investigated alternative crops is quite promising, particularly absinthe wormwood. Yield data averaged over three years of swards use showed that with and without nitrogen fertilization, absinthe wormwood and Virginia fanpetals out-performed cocksfoot, which is regarded as a traditional grass. Absinthe wormwood and Virginia fanpetals also exhibited the lowest concentration of ash, which is an important indicator of suitability for bioenergy use. Further research on grasses and alternative bioenergy crop management is needed

Nendrinių eraičinų, paprastųjų šunažolių ir nendrinių dryžučių auginimo biodujoms būdai, biomasės kokybė ir energinė vertė

Research objective The study was designed to investigate biomass production of tall fescue, cocksfoot, and reed canary grass and the quality of raw material for biogas as influenced by sward fertilization with different rates of nitrogen and different number of cuts per season and to establish the effect of fertilization with digestate on cocksfoot biomass production and quality. Research tasks: • to estimate the productivity of tall fescue, cocksfoot and reed canary grass, fertilized with different nitrogen rates, for biogas; • to assess the effect of cutting frequency and fertilization rate of tall fescue, cocksfoot and reed canary grass on the quality composition of biomass for biogas and biogas potential; • to estimate agroecological value of perennial grasses; • to determine the energy potential of biomass of the tested perennial grasses used for biogas production and to identify the energy balance of raw material preparation for biogas. Research subject - tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.), cocksfoot (Dactylis glomerata L.), reed canary grass (Phalaris arundinacea L.). Originality of the research work. One of the potential raw materials for biogas production is biomass of perennial grasses. Each grass species differs in growth rhythm and rate, demand for nutrients, and other characteristics, therefore the amount of biomass is highly dependent on specific growing conditions and cultivation technologies that have to ensure the quality of raw material best suited for its end use. Our research evidence suggests that perennial grasses, tall fescue and reed canary grass, grown on a Cambisol in the northern part of middle latitudes were more productive and yielded more energy when cut twice per vegetation season, while cocksfoot when cut three times per vegetation season. The productivity and biomass quality of these swards are determined by the interaction between grass species and number of cuts per vegetation season. Our research findings indicated that when cocksfoot was fertilized with digestate, produced during processing of pig manure and animal by-product and forage production waste into biogas, its biomass productivity was equal to that of the swards fertilized with the same rate of mineral nitrogen. It was ascertained that in the first two years of swards‟ use the highest biomass yield of the quality acceptable for biogas production was accumulated by tall fescue when cut twice per vegetation and fertilized with 90 kg N ha-1.Tyrimo tikslas – ištirti nendrinių eraičinų, paprastųjų šunažolių ir nendrinių dryžučių biomasės kiekį bei žaliavos biodujoms kokybę pagal skirtingas azoto normas tręštuose žolynuose, taikant nevienodą pjūčių skaičių per sezoną ir nustatyti tręšimo biosubstratu įtaką paprastųjų šunažolių biomasės kiekiui bei kokybei. Tyrimo uždaviniai: • įvertinti biodujoms auginamų nendrinių eraičinų, paprastųjų šunažolių ir nendrinių dryžučių produktyvumą, juos tręšiant skirtingomis azoto normomis; • nustatyti nendrinių eraičinų, paprastųjų šunažolių ir nendrinių dryžučių pjūčių dažnumo ir tręšimo azotu įtaką biomasės biodujoms kokybinei sudėčiai bei dujų potencialui; • nustatyti tirtų daugiamečių žolių auginimo agroekologinę vertę; • įvertinti biomasės naudojimo biodujų gamybai energinį potencialą ir žaliavos paruošimo biodujoms energijos balansą. Tyrimo objektas – nendrinis eraičinas (Festuca arundinacea Schreb.), paprastoji šunažolė (Dactylis glomerata L.), nendrinis dryžutis (Phalaris arundinacea L.) Mokslinis naujumas. Viena iš potencialių žaliavų biodujų gamybai yra daugiamečių žolių biomasė. Tačiau kiekviena žolių rūšis nuo kitų skiriasi savitu augimo ritmu, trukme, maisto medžiagų poreikiu ir kitomis savybėmis, todėl biomasės kiekis labai priklauso nuo konkrečių augimo sąlygų ir auginimo technologijų, o kokybė turėtų būti tokia, kad būtų tinkamiausia pagal numatomą žaliavos panaudojimo paskirtį. Šio tyrimo metu nustatyta, kad vidutinių platumų klimato zonos šiaurinėje dalyje esančiuose rudžemiuose auginamos daugiametės žolės – nendriniai eraičinai ir nendriniai dryžučiai – yra produktyvesnės ir iš jų gali būti generuota daugiau energijos per vegetacijos sezoną jas pjaunant du kartus, o paprastąsias šunažoles – tris kartus. Šių žolynų produktyvumą ir biomasės kokybę lemia žolių rūšių ir pjūčių skaičiaus per vegetacijos sezoną sąveika. Tyrimo metu nustatyta, kad paprastąsias šunažoles tręšiant biosubstratu, gautu į biodujas perdirbant kiaulių mėšlą ir skerdienos bei pašarų gamybos atliekas, biomasės produktyvumas prilygo pagal tą pačią mineralinio azoto normą tręštų žolynų produktyvumui. Nustatyta, kad pirmaisiais dvejais žolynų naudojimo metais didžiausią kiekį kokybės biodujų gamybai tinkamos biomasės sukaupia nendriniai eraičinai, juos pjaunant du kartus per vegetacijos sezoną ir tręšiant 90 kg N ha-1.Žemės ūkio akademijaVytauto Didžiojo universiteta

Effective use of Artemisia dubia Wall. for biofuel

Vytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Daugiamečių stambiastiebių energinių augalų auginimas ir paruošimas kurui

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centrasVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Evaluation of possibilities of using herbaceus plant biomass for bioproducts

Augant visuomenės poreikiams vis labiau yra atkreipiamas dėmesys į ekologiškus produktus, kurie galėtų mažinti aplinkosaugos problemas susijusias su gamtos teršimu, klimato kaita, šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimu. Vienas iš efektyvių būdų prisidedant prie šių iššūkių yra bioplastiko gamyba. Tikėtina, kad tam tinkamiausios žaliavos galėtų būti žemės ūkio augalų biomasė, kurioje yra celiuliozės. Darbo tikslas: įvertinti žemės ūkio augalų cheminę sudėtį, struktūrą ir nustatyti augalų biomasės tinkamumą celiuliozinių bioplastikų gamybai. Tiriamajame darbe pasirinktos keturios žolinių augalų rūšys: drambliažolė (lot. Miscanthus gigantheus), sida (lot. Sida hermaphrodita Rusby), pavėsinis kietis (lot. Artemisia dubia) ir vasarinių kviečių šiaudai (lot. triticum). Nustačius celiuliozės kiekį, kuris yra tinkamas bioproduktams gaminti, daugiausiai turėjo pavėsiniai kiečiai 54,43 ± 2,17 %. Vis dėl to pluošto derlius didžiausias yra gaunamas iš drambliažolės – 7,15 ± 0,22 t ha-1. Todėl auginant šį žolinį augalą bioproduktų gamybai ir gauti pluoštą būtų naudingaiAs societal needs grow, more and more attention is paid to green products, which can reduce environmental problems related to nature pollution, climate change, greenhouse gas emissions. One of the solutions to reducing plastic is to produce bioplastics. It is likely that the most suitable raw material for this would be agricultural plant biomass containing cellulose. Aim of the work: to evaluate chemical composition and structure of agricultural plants and to determine suitability of plant biomass for production of cellulosic bioplastics. Four types of herbaceous plants were selected: miscanthus (lot. Miscanthus gigantheus), sida (lot. sida hermaphrodita), artemisia dubia and spring wheat (lot. triticum). Determining the amount of cellulose that is suitable for the production of bioproducts had the most effect artimisia dubia 54,43 ± 2,17 %. However, the highest fiber yields are obtained from miscanthus – 7,15 ± 0,22 t ha-1. Therefore, growing this herbaceous plant for bioproducts and obtaining fiber would be beneficialVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Organinių žaliavų kokybės nustatymai bioenergetikoje

2015 m. gruodžio 12 d. Paryžiuje priimtas visuotinis susitarimas dėl klimato kaitos (Adoption of the Paris agreement, 2015). Susitikimo metu nustatytas veiksmų planas, kuriuo siekiama dėti visas pastangas, kad vidutinės temperatūros kitimas pasaulio mastu nepadidėtų daugiau kaip 1,5 0C. Nors daugiausia teršalų į aplinką išskiria įvairios gamyklos ir automobiliai, žemės ūkio veikla, tačiau ne mažai prie to prisideda ir šilumos bei vėsinimo priemonės. Didžioji dalis šilumos sunaudojama pramonėje ir centralizuoto šildymo sistemose, tačiau ne mažiau svarbus yra ir privačių namų šildymas. Vienas būtų kaip prisidėti prie klimato kaitos švelninimo šioje srityje, yra iškastinio kuro keitimas biokuru. Tam reikalingas ypač kokybiškas biokuras, kuris ne tik didintų biomasės naudojimo galimybes, bet ir prisidėtų prie klimato kaitos švelninimo [...]Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centrasVytauto Didžiojo universiteta

The influence of raw materials on the quality of biomass pellets

Šiais laikais viena didžiausių problemų pasaulyje yra klimato kaita. Svarbus uždavinys yra užkirsti kelią vidutinio pasaulio temperatūros pokyčio padidėjimui daugiau kaip 1,5 oC, palyginti su iki pramoniniu laikotarpiu. Todėl turime rasti alternatyvų, kurie padėtų sustabdyti šį procesą, ir vienas iš būdų yra pakeisti kurą į biokurą šildymo sistemose. Lietuva šildymui naudoja gana didelį biomasės kiekį, tačiau tikimasi, kad biomasės likučių panaudojimas galėtų būti dar pelningesnis ir nekenksmingas aplinkai. Straipsnyje pateikiami 5 skirtingų biomasės mišinių pelenų, drėgmės kiekio nustatymai taip pat šilumingumas, granulių patvarumas. Tyrimas buvo atliekamas Vytauto Didžiojo universiteto Žemės ūkio akademijos laboratorijoje ir Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro agrobiologijos laboratorijoje. Tyrimai buvo atliekami trimis pakartojimais, rezultatai renkami ir vėliau statistiškai apdorojami. Tyrimo rezultatai atskleidė skirtingų organinių žaliavų mišinių šilumingumą bei patvarumą mechaniniam poveikiuiNowadays, one of the biggest problems in the world is climate change. An important challenge is to prevent the increase in global average temperature change by more than 1.5°C from preindustrial levels. We therefore need to find alternatives to stop this process, and one way is to use biofuels at heating systems. Lithuania uses quite a large amount of biomass for heating, but it is expected that the use of biomass residues could be even more profitable and environmentally friendly. The paper presents the determination of ash, moisture content of 5 different biomass mixtures as well as heat value, pellet durability of the mixtures. The research was carried out in the laboratory of Vytautas Magnus University, the Academy of Agriculture and in the Laboratory of Agrobiology of the Lithuanian Center of Agrarian and Forest Sciences. The tests were performed in triplicate, and the results were collected and subsequently statistically processed. MJkg-1. In the end, this analysis revealed the calorific value of the various organic raw material mixturesVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Aerodynamical features studies of large stem energetic plants

Norint pasiekti idealią ventiliaciją svarbu pasirinkti tinkamą įrangą bei rėžimus ir žinoti energetinių augalų biomasės aerodinamines savybes. Tyrimai atlikti naudojantis specialiu aerodinaminių savybių tyrimų stendu. Žaliava iš pradžių buvo supjaustyta į kelių skirtingų dydžių pjaustinius ir užkrauta į ventiliavimo talpą. Stendo ventiliavimo sistemos pagalba į šią talpą buvo tiekiamas oras. Tiekiamo oro intensyvumas tam tikrais laiko periodais buvo didinamas. Tuo pačiu metu spiritiniu mikromanometru buvo matuojamas stati-nis slėgis, keliuose užraukto sampilo sluoksniuose. Taip buvo fiksuojami patiriami slėgio nuostoliai. Tokie patys tyrimai buvo atlikti kiekvienos frakcijos pjaustiniams. Atlikus šiuos tyrimus, žaliavos buvo užkrautos dar kartą, tik šiuo atveju sampilas buvo užslėgtas 50 kg svoriu. Taip buvo imituojamas 5 m aukščio sampilas, kuris po sampilo sudarymo savaime susislegia. Toks procesas įtakoja aerodinaminius pasipriešinimusIn order to achieve perfect ventilation it is crucial to choose the correct equipment and modes. So it is important to know aerodynamic properties for energetic plants, changes in its tendency and influential factors. The studies were conducted with Artemisia dubia Wall. energetic plants. Research was carried in 2017 – 2018 at Aleksandras Stulginskis University. While using the special stand designed specifically to study aerodynamical resistance in raw material layers a research was carried out. Raw material was sliced into several different size chaffs. With a ventilation system air was blown into a cylinder shape capacity unit loaded with raw material. During short periods of time air intensity was increased. At the same time pressure losses were captured with a liquid micromanometer. It was done for every single group of chaffs. After that raw materials were loaded again and it had a weight of 50 kilograms putted on their top. This was to imitate a 5 me-ter height pile, which after some time naturally reaches a neutral point and the height of the pile does not change anymore. Such progress also affects the aerodynamical resistanceVytauto Didžiojo universitetasŽemės ūkio akademij

Influence of different agrotechnology on macro and micronutrients accumulation in Cannabis sativa L. morphological parts

Plants are valuable and natural resources because they can provide us with the chemicals that humans need. Cannabis sativa L., also known as fibre hemp, is one of the oldest cultivated and herbaceous plants in the world, with many valuable natural components used by people since ancient times. Hemp plants are rich in nutrients and health-enhancing ingredients, including vitamins, mineral salts and macronutrients, and at least one hundred different cannabinoids. Deficiency of mineral nutrients such as Fe, I, Zn, Ca, K, Mg is a growing nutritional problem in human populations. The versatility of hemp leaves and stems and the composition of their components can lead to the sustainable development of many products for use in the food, cosmetic and medical industries. In order to promote environmentalfriendly and sustainable agricultural systems, fibre hemp has been reintroduced in both conventional and organic cropping systems in the last years, because it may reduce cereal monocropping, preserving soil fertility, and it is suitable for innovative industrial applications (i.e. biocomposites in automotive and constructions industries, raw materials for thermal insulation, oil and agro-fine chemicals, etc.). This study aimed to find out the amount of mineral composition of hemp morphological parts (Cannabis Sativa L.) during vegetation by means of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method. In the present study, 3 hemp (variety Felina 32) raw materials (stems, leaves and blossoms) were analyzed. Samples were collected from Institute of Agriculture (LAMMC) field experiments. Investigated samples differ in their growing conditions. Different fertilization rate and density were applied. Mineral composition of digested hemp samples was investigated by means of ICP-MS method. Obtained results, as well as sample preparation methodology step by step, will be presented at the conferenceGamtos mokslų fakultetasLietuvos agrarinių ir miškų mokslų centrasVytauto Didžiojo universiteta