5 RAZPRAVA IN SKLEPI 5.1 RAZPRAVA
5.1.3 Masni delež vode v preraščenem in nepreraščenem substratu
Z meritvami masnega delež vode v preraščenem in nepreraščenem substratu smo ugotovili, da je masni delež vode večji v preraščenem substratu zaradi osmotskega delovanja. V nepreraščenem delu substrata so večji delci snovi, po inokulaciji pa glive razgradijo makromolekule v manjše, njihovo število se poveča in zaradi povečane osmotske aktivnosti vlaga prehaja v preraščeni del substrata, na kar kaže večja vsebnost vode v preraščenem substratu. Tudi poroznost substrata po preraščanju je večja, kar pripomore k hitrejši in bolj učinkoviti hidrolizi (Sun in Cheng, 2002).
5.1.4 Meritve C/N razmerja
Z mineralizacijo ogljika glive dobijo potrebno energijo za rast in razvoj, dušik pa vgradijo v organska tkiva (Jenkins, 2005). Pri merjenju C/N razmerja substrata pred in po preraščanju smo ugotovili, da se je delež ogljika zmanjšal, delež dušika pa povečal ne glede na vrsto glive (preglednica 7). C/N razmerje se je zmanjšalo, ker pri mineralizaciji ogljika nastaja CO2, ki zapušča sistem, dušik pa se z asimilacijo vgradi v organsko osnov (Osnovni ..., 2009). Spremenjeno C/N razmerje bo ugodno vplivalo na bakterije, ki sodelujejo pri proizvodnji bioplina.
Glede na kriterije pridelave hrane in glede na hitrost priraščanja micelija lesnih gliv, smo izmed HRR izbrali trstikovec kot najprimernejšo rastlino za pridelovanje energije ter substrat iz 60 % trstikovca in 40 % PG. Med testiranima glivama je bil najprimernejši ostrigar. Biološka obdelava organskih odpadkov z glivami bele trohnobe je za potrebe pridelave bioplina cenovno najugodnejša, saj ni zahtevna glede gojenja (Sun in Cheng, 2002; Taherzadeh in Karimi, 2008). 60 % HRR in 40 % PG je zelo optimalno razmerje, pri katerem se porabi zadostna količina PG in micelij lesne glive še zadovoljivo prerašča substrat, kar je bil namen ugotoviti v naši raziskavi.
5.2 SKLEPI
Glivi bele trohnobe Trametes versicolor in Pleurotus ostreatus sta preraščali na vseh uporabljenih HRR. Najintenzivnejšo rast smo ugotovili na trstikovcu, koruzi in japonskem dresniku, najpočasnejšo pa na konoplji in sirku.
Micelij je najhitreje priraščal pri masnem razmerju 100 % HRR in 0 % PG ter pri 80 % HRR in 20 % PG. Hitrost priraščanja je padala z večanjem deleža PG v substratu. Na substratu iz čistega PG glivi nista rastli.
Micelij glive Pleurotus ostreatus je, ne glede na vrsto hitro rastoče rastline v substratu in ne glede na masno razmerje v substratu, priraščal hitreje kot micelij glive Trametes versicolor.
Pri hitrosti priraščanja je najbolj učinkovita mešanica substrata iz trstikovca in piščančjega gnoja, inokuliranega s Pleurotus ostreatus.
Optimalno masno razmerje hitro rastoče rastline in piščančjega gnoja je 60 % HRR in 40
% PG. Pri tem masnem razmerju micelij glive še dovolj hitro prirašča, pri pripravi substrata pa se porabi zadostna količina PG.
6 POVZETEK
Namen diplomske naloge je bil ugotoviti, katera HRR je najprimernejša za mešanje s PG in pri katerem masnem razmerju hitro rastoče rastline in piščančjega gnoja, micelij gliv bele trohnobe najhitreje prirašča. Prav tako smo ugotavljali, katera gliva bele trohnobe je za priraščanje primernejša.
Pri vzreji piščancev v Perutnini Ptuj d.d. uporabljajo za nastiljanje lesne oblance in žagovino. Glive bele trohnobe so edini organizmi, ki so sposobni razgraditi lignin v oleseneli celični steni. S predhodno obdelavo PG z glivami bele trohnobe bi povzročili delignifikacijo, večjo poroznost materiala in delno razgradnjo kristalinične celuloze, kar bi pospešilo in povečalo produkcijo bioplina.
Pripravili smo različna masna razmerja mešanic HRR in PG. Za HRR smo uporabili konopljo, japonski dresnik, koruzo, sirek in trstikovec. Pripravljene mešanice substratov smo inokulirali z glivama Trametes versicolor in Pleurotus ostreatus.
Micelij je najhitreje preraščal substrat, mešan s trstikovcem, koruzo in japonskim dresnikom, najpočasneje pa substrat, mešan s konopljo in sirkom. Najhitreje je priraščal pri masnem razmerju 100 % HRR in 0 % PG ter pri 80 % HRR in 20 % PG. Hitrost priraščanja se je upočasnila z večanjem deleža PG v substratu. Micelij glive Plo5 je priraščal intenzivneje kot micelij glive Tv. Pri masnem razmerju 0 % HRR in 100 % PG micelij Tv in Plo5 ni rastel.
Dokazali smo, da je za rast micelija lesnih gliv najbolj učinkovita mešanica substrata trstikovca in PG, inokuliranega s Plo5. Optimalno masno razmerje substrata je 60 % HRR in 40 % PG. Pri tem masnem razmerju micelij glive še dovolj hitro prirašča, pri pripravi substrata pa se porabi zadostna količina PG.
7 VIRI
Atuanya E.I., Aigbirior M. 2002. Mesophilic biomethanation and treatment of poulty waste-water using pilot scale UASB reactor. Environmental Monitoring and Assessment, 77: 139-147
Aust S.D. 1995. Mechanisms of degradation by white rot fungi. Environmental Health Perspectives, 103: 59-61
Bernik R., Zver A. 2006. Rastlina kot obnovljiv vir energije (OVE). Acta agriculturae Slovenica, 87, 2: 355-364
Blanchette R.A. 1984. Screening wood decayed by white rot fungi for preferential lignin degradation. Applied and Environmental Microbiology, 48, 3: 647-653
Council Directive 2007/43/EC of 28 June 2007 laying down minimum rules for the protection of chickens kept for meat production.
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2007:182:0019:0028:EN:PDF (13. dec. 2008)
Čergan Z., Jejčič V., Knapič M., Modic Š., Moljk B., Poje T., Simončič A., Sušin J., Urek G., Verbič J., Vrščaj B., Žerjav M. 2008. Koruza. Ljubljana, Kmečki glas: 314 str.
Dermastia M. 2007. Celica. V: Pogled v rastline. Ljubljana, Nacionalni inštitut za biologijo: 1-63
Eaton R.A., Hale M.D.C. 1993. Microbial decay of wood. V: Wood: decay, pests and protection. 1.izdaja. London, Chapman in Hall: 41-205
Frajman B. 2008 Japonski dresnik Fallopia japonica. Informativni list 1, projekt Thuja http://www.tujerodne-vrste.info/informativni-listi/INF1-japonski-dresnik.pdf (20.nov. 2009)
Ghosh A., Bhattacharyya B.C. 1999. Biomethanation of white rotted and brown rotted rice straw. Bioprocess Engineering, 20: 297-302
Gogala N. 1995. Fiziologija presnove. V: Iz življenja rastlin. 1. izdaja. Ljubljana, DZS: 15- 41
Hammel K.E. 1997. Fungal degradation of lignin. V: Driven by Nature: Plant Litter Quality and Decomposition. Cadisch G., Giller K.E. (eds.). London, Cab International:
33-47
http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf1997/hamme97a.pdf (12. Feb. 2010)
Heaton E.A., Clifton-Brown J., Voigt T.B., Jones M.B., Long S.P. 2004. Miscanthus for renewable energy generation: European union experience and projections for Illinois.
Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 9: 433-451
Holcman T. 1988. Prireja. V: Perutninarstvo. 1. izdaja. Ljubljana, Državna založba Slovenije: 65-72
Humar M. 2008 Bukov ostrigar. Les, 60, 9: 353
Invading Weed Alert! The Weber river. Cooperative weed management area.
http://www.weberrivercwma.org/invading.html (20. sep. 2009)
Jenkins J. 2005. Microhusbandry V: The humanure handbook: a guide to composting human manure. 3. Edition. Grove City, Joseph Jenkins Inc.: 25-69
http://weblife.org/humanure/pdf/humanure_handbook_third_edition.pdf (22. Dec. 2009) Kelleher B.P., Leahy J.J., Henihan A.M., O´Dwyer T.F., Sutton D., Leahy M.J. 2002.
Advances in poultry litter disposal technology: a review. Bioresource Tecnology, 83:
27-36
Kirk T.K., Farrell R.L. 1987. Enzymatic combustion: the microbial degradation of lignin.
Annual Review of Microbiology, 41: 465-505
Klasson K.T., Lima I.M., Boihem Jr. L.L. 2009. Poultry manure as raw material for mercury adsorbents in gass aplications. Journal of Applied Poultry Research, 18:562- 569
Kocjan Ačko D. 1999a. Poljščine: konoplja. Naša žena, 99, 4: 99-100
Kocjan Ačko D. 1999b. Konoplja. V: Pozabljene poljščine. Ljubljana, Kmečki glas: 101- 118
Kocjan Ačko D. 1999c. Poljščine: sirek. Naša žena, 99, 7: 91-92
Krajnčič B. 2001. Sestavni deli celic. V: Botanika: Razvojna in funkcionalna morfologija z anatomijo. 3. izpopolnjena izdaja. Maribor, Fakulteta za kmetijstvo: 4-142
Kumar P., Barrett D.M., Delwiche M.J., Stroeve P. Methods for pretreatment of
lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. 2009. Industrial &Engineering Chemistry Research, (26. Mar. 2009)
http://postharvest.ucdavis.edu/datastorefiles/234-1388.pdf (12. Feb. 2010)
Leskošek M. 1988. Organska gnojila. V: Gnojila in gnojenje. Ljubljana, Kmečki glas: 34- 51
Leskošek M. 1993. Kurji gnoj za travnike: vi sprašujete- mi odgovarjamo. Kmečki glas, 50, 28: 11
Lewandowski I., Clifton-Brown J.C., Scurlock J.M.O., Huisman H. 2000. Miscanthus:
European experience with a novel energy crop. Biomass and Bioenergy, 19: 209-227 Ločniškar F. 1983. Kokošji gnoj. V: Reja perutnine. Ljubljana, Kmečki glas: 107-110 Martínez A.T., Speranza M., Ruiz-Dueñas F.J., Ferreira P., Camarero S., Guillén F., Martínez M.J., Gutiérrez A., del Río J.C. 2005. Biodegradation of lignocellulosics:
microbial, chemical and enzymatic aspects of the fungal attack of lignin. Research review. International Microbiology, 8, 3: 195-204
Miyamoto K. 1997. Renwable biological systems for alternative sustainable energy production (FAO- agricultural services bulletin). vol. 128
http://www.fao.org/ag/portal/index_en.html (12. jan. 2010)
Moore Jr.P.A., Daniel T.C., Sharpley A.N., Wood C.V. 1995. Poultry manure and
management: Environmentally sound options. Journal of Soil and Water Conservation, 50, 3: 321-327
Nelson C., Lamb J. 2002. Final report: Haubenschild farms anaerobic digester updated!
The Minnesota project.
http://www.mnproject.org/pdf/Haubyrptupdated.pdf (19. Nov. 2010)
Non-native Invasive Freshwater Plants. Department of ecology. State of Washington.
http://www.ecy.wa.gov/Programs/wq/plants/weeds/aqua015.html (20. sep. 2009) Osnovni ekološki principi.
http://web.bf.uni-lj.si/zt/mikro//homepage/biorazgradnja.pdf (22. Dec. 2009)
Osvald J. 1988. Primerjava krmnih vrednosti nekaterih kultivarjev koruze (Zea mays L.) in sirka (Sorghum spp.) v Vipavski dolini- Doktorska disertacija. Ljubljana BF: 92 str.
Pérez J., Muñoz-Dorado J., de la Rubia T., Martínez J. 2002. Biodegradation and
biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. International Microbiology, 5: 53-63
Pohleven F. 2008. Pisana ploskocevka: najbolj pogosta lesna goba. Les, 60, 3: 115 Polprasert C. 2007. Biofuel production. V: Organic waste reciclyng. Tehnology and management. 3. Izdaja. London, IWA Publishing: 145-215
http://books.google.com/books?q=Organic+Waste+Recycling&btnG =Iskanje+knjig&hl=sl (15. Feb. 2010)
Rayner A.D.M., Boddy L. 1995. Fungal decomposition of wood: its biology and ecology.
2. izdaja. Chichester, Wiley-Interscience Publication: 587 str.
Rengeo D. 1995. Konoplja. V: Konoplja in lan. Büjraški dnevi 1995, Ižakovci, samozaložba Dejan Rengeo: 6-33
Robinson R. 2000. Velika knjiga o konoplji: popoln vodič po okoljski, komercialni, medicinski in duhovni rabi ene od najbolj izjemnih rastlin na zemlji. Ljubljana, samozaložba Aleksander Urbančič: 248 str.
Sadar V. 1949. Sirek. V: Naše žito. Ljubljana, Kmečki glas: 227-231
Sakar S., Yetilmezsoy K., Kocak E. 2009. Anaerobic digestion technology in poultry and livestock waste treatment a literature rewiev. Waste Management & Research, 27: 3-18 Sànchez C. 2009. Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversion by fungi.
Biotechnology Advances, 27, 2: 185-194
Strgar J. 1994. Opis trajnic. V: Trajnice v vrtu in parku. Ljubljana, Kmečki glas: 42-206 Strgar Satler B. 2007. Miscanthus. V: Sto trajnic na Slovenskem. 1. izdaja. Ljubljana, Prešernova družba: 152-153
Sun Y., Cheng J. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology, 83: 1-11
Taherzadeh M.J., Karimi K. 2008. Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: a review. International Journal of Molecular Sciences, 9:
1621-1651
Taniguchi M., Suzuki H., Watanabe D., Sakai K., Hoshino K., Tananka T. 2005.
Evaluation of pretreatment with Pleurotus ostreatus for enzymatic hydrolysis of rice straw. Journal of Bioscience and Bioengineering, 100, 6: 637-643
Tuor U., Winterhalter K., Fiechter A. 1995. Enzymes of whit-rot fungi involved in lignin degradation and ecological determinants for wood decay. Journal of Biotechnology, 41:
1-17
Zabel R.A., Morrell J.J. 1992. Wood microbiology: decay and its prevention. San Diego, Academic press, Inc.: 476 str.
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju prof. dr. Francu Pohlevnu za mentorstvo in pregled dela.
Andreju Gregori se zahvaljujem za pomoč pri negotovih začetkih in za začetni zagon.
Zahvaljujem se osebju Katedre za patologijo in zaščito lesa. Maji Vaukner za vso neskončno pomoč, Andreji Žagar za pomoč pri laboratorijskem delu in pomoč pri vseh tehničnih težavah, Boštjanu Lesarju za napotke pri avtoklaviranju, za prijazne in vzpodbudne besede, doc. dr. Mihi Humarju se zahvaljujem za strokovne nasvete.
Doc. dr. Sergeju Medvedu iz Katedre za lepljenje, lesne kompozite in obdelavo površin oddelka za lesarstvo, se zahvaljujem za mletje hitro rastočih rastlin.
Za C/N meritve se zahvaljujem g. Danijelu Žlindri iz Laboratorija za gozdno ekologijo- Gozdarski inštitut Slovenije.
Družini, sestri, predvsem pa staršema se neskončno zahvaljujem za pomoč pri nastajanju diplomske naloge, za vso podporo med študijem in nasploh v življenju, predvsem pa za potrpežljivost in neomajno zaupanje, da mi bo uspelo!
Alegri in Kepici, za družbo med pisanjem.
Darji za vse gune stvari!
PRILOGA A
Meritve hitrosti priraščanja micelija Tv in Plo5 na substratih različnih masnih razmerij koruze, trstikovca in sirka ter pripadajoči standardni odkloni.
11.dan 13.dan 15.dan 18.dan 20.dan 22.dan 25.dan
Ko1T
AVERAGE 5,4 7,266667 8,366667 9,816667 11,13333 12,28333 13,46667 STDEV 0,983616 0,189297 0,321455 0,557524 0,225462 0,301386 0,189297
Ko2T
AVERAGE 4,35 6,66 7,72 8,96 10,61 11,5 12,62
STDEV 0,483477 0,595189 0,687023 0,580302 0,49295 0,61441 0,675093
Ko3T
AVERAGE 1,6875 4,75 5,6 6,35 7,4375 8,1375 8,9625
STDEV 1,951228 0,416333 0,441588 0,511534 0,596343 0,71923 0,701635
Ko1P
AVERAGE 4,35 6,366667 7,616667 9,15 10,73333 11,86667 13,2 STDEV 0,492443 0,802081 0,971253 0,540833 1,172959 1,053961 0,69282
Ko2P
AVERAGE 4,91 7,31 8,61 9,74 11,54 12,79 14,07
STDEV 0,178185 0,378153 0,429244 0,397492 0,549318 0,571621 0,698749
Ko3P
AVERAGE 4,12 6,23 7,4 8,47 10,01 11,15 12,36
STDEV 0,631071 0,744648 0,731437 0,746324 0,780545 0,842615 0,966566
M1T
AVERAGE 4,62 6,82 8,6 11,25 12,71 14,54 16,36
STDEV 0,576194 1,117251 1,058891 0,573367 0,993353 1,081319 0,832466
M2T
AVERAGE 0,8375 5,075 6,2 7,2375 8,5125 9,5 10,4375 STDEV 1,675 0,352373 0,404145 0,548293 0,739792 0,669577 0,779289
M3T
AVERAGE 0 0 0,77 1,81 5,21 5,77 6,33
STDEV 0 0 1,721772 2,483546 0,668394 0,640898 0,572931
M1P
AVERAGE 5,2 6,77 8,3 11,08 12,38 13,82 15,71
STDEV 1,001873 0,569649 0,564579 1,198749 0,414729 0,582666 0,791675
M2P
AVERAGE 5,18 7,95 9,29 10,79 13,07 14,71 16,45
STDEV 0,446654 0,557898 0,345326 0,594138 0,718157 0,634823 0,635413
M3P
AVERAGE 4,65 6,95 8,175 9,2625 10,85 12,1125 13,2625 STDEV 0,496655 0,644205 0,533073 0,481966 0,339116 0,280995 0,160078
S1T
AVERAGE 2,166667 4,066667 5,033333 7,033333 7,6 8,566667 9,9 STDEV 1,892969 0,548483 0,702377 0,464579 0,396863 0,678847 0,736546
S2T
AVERAGE 0 3,3125 4 4,8375 5,8 6,4875 7,1125
STDEV 0 0,125 0,147196 0,239357 0,234521 0,268871 0,286865
S3T
AVERAGE 0 0 0 0 4,525 5,15 5,6
STDEV 0 0 0 0 0,106066 0,424264 0,282843
S1P
AVERAGE 4,083333 4,85 5,683333 7,866667 8,4 9,316667 10,78333 STDEV 0,202073 0,304138 0,5058 0,529937 0,626498 0,725144 0,91697
S2P
AVERAGE 4,03 6,23 7,3 8,44 10,18 11,37 12,68
STDEV 0,413219 0,526308 0,545436 0,619879 0,781505 0,73024 0,72163
S3P
AVERAGE 1,58 5,25 6,19 7,1 8,52 9,51 10,48
STDEV 2,168121 0,58843 0,605599 0,687386 0,623097 0,695881 0,659166
PRILOGA B
Meritve hitrosti priraščanja micelija Tv in Plo5 na substratih različnih masnih razmerij konoplje in japonskega dresnika ter pripadajoči standardni odkloni.
11.dan 13.dan 15.dan 18.dan 20.dan 22.dan 25.dan 27.dan 29.dan 32.dan
D3T
AVERAGE 0 0 0 3,86667 4,75 5,6 6,66667 7,45 8,31667 9,56667
STDEV 0 0 0 0,27538 0,34641 0,40927 0,46458 0,40927 0,46458 0,47522
D4T
AVERAGE 0 0 0 2,5 3 3,65 4,65 5,45 6 7,2
STDEV 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
D5T
AVERAGE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
STDEV
D6T
AVERAGE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
STDEV
D1P
AVERAGE 0 1,575 3,9125 5,55 6,8 8,1375 9,8875 11,175 12,575 14,8375 STDEV 0 1,81911 0,3497 0,28577 0,38944 0,43851 0,41708 0,4272 0,51397 0,38161
D2P
AVERAGE 2,77 4,07 5,53 7,59 9,12 10,79 13,18 14,67 16,44 16,44
STDEV 0,64187 0,48166 0,51551 0,44357 0,49193 0,49548 0,52749 0,54268 0,6269 0,6269
D3P
AVERAGE 0 3,93333 5,2 7,15 8,5 9,83333 11,55 12,75 14,1167 16,1 STDEV 0 0,24664 0,39686 0,35 0,27839 0,29297 0,26458 0,45826 0,45369 0,17321
D4P
AVERAGE 1,45 2,9 3,81667 5,35 6,46667 7,58333 9,18333 10,2 11,2333 13,0833 STDEV 1,25797 0,25981 0,23094 0,21794 0,40723 0,38837 0,40415 0,60828 0,65256 0,66583
D5P
AVERAGE 0,9875 2,2375 3,7625 4,9125 5,85 6,8375 8,0375 9,05 9,975 11,3375 STDEV 1,15497 1,4952 0,366 0,36827 0,27386 0,27801 0,24622 0,30277 0,41332 0,6663
D6P
AVERAGE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
STDEV