100 2546.JPG
Irrilogo.gif
100 2547.JPG
100 2570.JPG
Große Mengen an Methangas werden für die Verwendung und Entfernung aus der Atmosphäre genutzt
Abwasser aus der Biogasanlage
Das Methan zum Kochen verwenden

Biodigester sind eine Technologie, die Kleinbauern dabei hilft, tierische und menschliche Abfälle zu behandeln und gleichzeitig Düngemittel mit weniger Krankheitserregern für einen sichereren Pflanzenverbrauch sowie Gas für ihre Herde, Kessel und Stromerzeugung bereitzustellen. Das Ergebnis ist eine Reduzierung des Brennholzverbrauchs, der Entwaldung und der Luftschadstoffe im Haushalt. (Eaton, 2009)(Soeurn, 1994)(Natural Research Council, 1998) Obwohl die Nutzung von Biogas ausführlich untersucht wurde, ist die Qualität des Düngemittels noch nicht untersucht. (Eaton, 2009) Aufgrund der Pflanzennährstoffe in Biol und einer weltweit wachsenden Bio-Lebensmittelbewegung besteht ein zunehmendes Interesse an Biol als Düngemittel. (Eaton, 2009) (Kean, 2001) In unserer Studie werden Abwässer aus Biogasanlagen (biol) in Mexiko von verschiedenen Tieren und Futtermitteln beprobt und auf pH-Wert, Temperatur, Stickstoff, Gesamtammoniak (NH3 + NH4) und Phosphor getestet , Kalium, Kalzium, Magnesium und Kolibakterien. (Rosas, 1984) Unsere Studie wird herausfinden, wie stabil die verschiedenen Nährstoffe im Biol im Vergleich zu alternativen Düngemitteln sind und wie sicher die Pflanzen nach der Anwendung für den Verzehr sind. Wir werden unsere Tests auch in Verbindung mit Umfragen durchführen, um herauszufinden, wie unterschiedliche Tiere und Futtermittel besser zu den verschiedenen Kulturen in Mexiko passen, wie Landwirte das Biol bereits nutzen und wie zufrieden sie damit sind und wie die Biogasproduktion mit Düngemitteln zusammenhängt Qualität. Da schließlich einige Landwirte das Biol möglicherweise vier bis sechs Monate nach seiner Herstellung nicht verwenden müssen, werden wir testen, wie sich das Biol im Laufe der Zeit abbaut und verändert, wenn es gelagert wird, und welche Veränderungen sich nach der Dehydrierung und Rehydrierung beim Transport von Biofeststoffen ergeben . 1984) Unsere Studie wird herausfinden, wie stabil die verschiedenen Nährstoffe im Biol im Vergleich zu alternativen Düngemitteln sind und wie sicher die Pflanzen nach der Anwendung für den Verzehr sind. Wir werden unsere Tests auch in Verbindung mit Umfragen durchführen, um herauszufinden, wie unterschiedliche Tiere und Futtermittel besser zu den verschiedenen Kulturen in Mexiko passen, wie Landwirte das Biol bereits nutzen und wie zufrieden sie damit sind und wie die Biogasproduktion mit Düngemitteln zusammenhängt Qualität. Da schließlich einige Landwirte das Biol möglicherweise vier bis sechs Monate nach seiner Herstellung nicht verwenden müssen, werden wir testen, wie sich das Biol im Laufe der Zeit abbaut und verändert, wenn es gelagert wird, und welche Veränderungen sich nach der Dehydrierung und Rehydrierung beim Transport von Biofeststoffen ergeben . 1984) Unsere Studie wird herausfinden, wie stabil die verschiedenen Nährstoffe im Biol im Vergleich zu alternativen Düngemitteln sind und wie sicher die Pflanzen nach der Anwendung für den Verzehr sind. Wir werden unsere Tests auch in Verbindung mit Umfragen durchführen, um herauszufinden, wie unterschiedliche Tiere und Futtermittel besser zu den verschiedenen Kulturen in Mexiko passen, wie Landwirte das Biol bereits nutzen und wie zufrieden sie damit sind und wie die Biogasproduktion mit Düngemitteln zusammenhängt Qualität. Da schließlich einige Landwirte das Biol möglicherweise vier bis sechs Monate nach seiner Herstellung nicht verwenden müssen, werden wir testen, wie sich das Biol im Laufe der Zeit abbaut und verändert, wenn es gelagert wird, und welche Veränderungen sich nach der Dehydrierung und Rehydrierung beim Transport von Biofeststoffen ergeben . Wir werden unsere Tests auch in Verbindung mit Umfragen durchführen, um herauszufinden, wie unterschiedliche Tiere und Futtermittel besser zu den verschiedenen Kulturen in Mexiko passen, wie Landwirte das Biol bereits nutzen und wie zufrieden sie damit sind und wie die Biogasproduktion mit Düngemitteln zusammenhängt Qualität. Da schließlich einige Landwirte das Biol möglicherweise vier bis sechs Monate nach seiner Herstellung nicht verwenden müssen, werden wir testen, wie sich das Biol im Laufe der Zeit abbaut und verändert, wenn es gelagert wird, und welche Veränderungen sich nach der Dehydrierung und Rehydrierung beim Transport von Biofeststoffen ergeben . Wir werden unsere Tests auch in Verbindung mit Umfragen durchführen, um herauszufinden, wie unterschiedliche Tiere und Futtermittel besser zu den verschiedenen Kulturen in Mexiko passen, wie Landwirte das Biol bereits nutzen und wie zufrieden sie damit sind und wie die Biogasproduktion mit Düngemitteln zusammenhängt Qualität. Da schließlich einige Landwirte das Biol möglicherweise vier bis sechs Monate nach seiner Herstellung nicht verwenden müssen, werden wir testen, wie sich das Biol im Laufe der Zeit abbaut und verändert, wenn es gelagert wird, und welche Veränderungen sich nach der Dehydrierung und Rehydrierung beim Transport von Biofeststoffen ergeben .

Hintergrund

Hohe Bevölkerungsdichte, klimatische Veränderungen und zunehmender menschlicher Ressourcenverbrauch verringern weltweit die Bodenfruchtbarkeit. (Thy et al., 2003) (Ding Jieyi et al., 1984). Gleichzeitig hat der zunehmende Einsatz von Düngemitteln und die zunehmende Tierhaltung dazu geführt, dass biologische und chemische Stoffe ausgewaschen werden und in Gewässer gelangen, wodurch Fische und Pflanzen sterben und gesundheitliche Probleme für den Menschen entstehen. (Environmental Protection Agency, 2000) Um die Bodenfruchtbarkeit zu steigern und die schädlichen Auswirkungen des Abflusses von Gülle oder Düngemitteln in Gewässer zu verringern, könnte ein integriertes Landwirtschaftssystem, das die tierischen Abfälle behandelt und zur Ausbringung als Düngemittel verwendet, dazu beitragen, den Verlust von Nährstoffen aus dem Boden sowie Erosions- und Salzgehaltsprobleme zu verringern die Verschmutzung der Wasserressourcen verringern. (Preston et al., 1996)

In Mexiko-Stadt wird unbehandeltes häusliches Abwasser häufig als Düngemittel verwendet, was zu einer Verunreinigung des Bodens mit Salzen und Schwermetallen sowie zu unsicheren Konzentrationen von Krankheitserregern auf den Pflanzen führt. (Rosas, 1984) In einigen Gegenden von Mexiko-Stadt gelangt der Mist von Hinterhoffarmen, umgangssprachlich Traspatios genannt, direkt in die Wasserstraße, was zu Wasserverschmutzung und Eutrophierung führt. Biodigester fangen tierische Abfälle auf und lagern sie in einer anaeroben Umgebung. Nach 20 bis 30 Tagen hat das verarbeitete Abwasser, bekannt als Biol, Krankheitserreger für Nutzpflanzen reduziert, kann die Fruchtbarkeit des Bodens erhöhen und Schadstoffe im Wasser und in der Umwelt reduzieren. (Eaton, 2009) (Kean, 2001)(Bui Xuan)

Eine Studie hat gezeigt, dass die Nutzung von Biodigester-Abwasser den Ernteertrag um 69 % steigern kann. (Kean, 2001) Eine andere Studie, in der gleiche Mengen an Gesamtstickstoff in Harnstoff mit dem Abwasser aus Biodigester verglichen wurden, ergab, dass Biol ein überlegener Dünger war, der einen höheren Ernteertrag (in Biomasse) um über 16 % erzielte. (Kean, 2001) Es wurde auch gezeigt, dass die Zugabe von Düngemitteln wie Biol den Proteingehalt von Nutzpflanzen erhöhen kann. (Rodríguez, 1996) Darüber hinaus ergab eine andere Studie, dass organische Düngemittel im Vergleich zu herkömmlichen Düngemitteln eine um 4,4 bis 5,6 % geringere Nitrat-Stickstoff-Auswaschung aufwiesen. (Kramer et al., 2006)

Das Element Stickstoff existiert in allem Leben und seine Zirkulation im lebenden Universum und in der gesamten Natur bildet ein komplexes Netz, das als Stickstoffkreislauf bekannt ist. Die Form, die Stickstoff in diesem Kreislauf annimmt, kann bedeuten, dass er für Pflanzen verfügbar ist oder dass er in die Umwelt austritt oder verdampft Luft. Biodigester arbeiten, indem sie eine anaerobe Umgebung schaffen, die in der Lage ist, organisch gebundenen Stickstoff, wie er im Mist vorkommt, in Ammoniak-N aufzuspalten. Ammoniak kann entweder in Ammonium oder Nitrit (und dann Nitrat) umgewandelt werden. (NMED, 2007) Ammonium bindet sich an Bodenpartikel und wird nicht ausgelaugt (oder versickert am Boden vorbei) oder denitrifiziert (umgewandelt in Stickstoffgase). Allerdings wird Ammonium durch Nitrifikation durch Bakterien im Boden in Nitrat umgewandelt. Nitrate werden leicht ausgewaschen und denitrifiziert. (Sawyer, 2008) Bakterien, die die Nitrifikation zu Nitriten und Nitraten durchführen, benötigen für ihre Arbeit freien gelösten Sauerstoff. Daher ist es im anaeroben Biodigester unwahrscheinlich, dass es zu einer starken Umwandlung von Ammoniak oder Ammonium in Nitrite oder Nitrate kommt. (Sawyer, 2008)(NMED, 2007) Stattdessen nimmt die Ammoniumanreicherung in überschwemmten Umgebungen ähnlich wie in unserem Biol zu, daher erwarten wir hohe Ammoniumkonzentrationen und niedrige Nitratkonzentrationen im Biol. Wir werden die Konzentrationen von Ammonium, Ammoniak und Nitraten vergleichen, die sich im Laufe der Zeit ändern, wenn sie über mehrere Monate bei Raumtemperatur gelagert werden, um zu sehen, wie stabil der Stickstoff im Biol ist. 2007) Stattdessen nimmt die Ammoniumanreicherung in überfluteten Umgebungen ähnlich wie in unserem Biol zu, sodass wir hohe Ammoniumkonzentrationen und niedrige Nitratkonzentrationen im Biol erwarten. Wir werden die Konzentrationen von Ammonium, Ammoniak und Nitraten vergleichen, die sich im Laufe der Zeit ändern, wenn sie über mehrere Monate bei Raumtemperatur gelagert werden, um zu sehen, wie stabil der Stickstoff im Biol ist. 2007) Stattdessen nimmt die Ammoniumanreicherung in überfluteten Umgebungen ähnlich wie in unserem Biol zu, sodass wir hohe Ammoniumkonzentrationen und niedrige Nitratkonzentrationen im Biol erwarten. Wir werden die Konzentrationen von Ammonium, Ammoniak und Nitraten vergleichen, die sich im Laufe der Zeit ändern, wenn sie über mehrere Monate bei Raumtemperatur gelagert werden, um zu sehen, wie stabil der Stickstoff im Biol ist.

Methods

For each test site, we will collect one sample from the untreated waste waiting in the registro and one sample of fresh biol that comes out when applying pressure on the biodigester bag. We will place the samples on ice, and get the bacteria tests incubating within 6 hours of collection. After initial testing of the fresh biol we will leave it unrefrigerated in order to analyze the changes and degradation of biol, over a period of months. Since different growers use the biol at different times we will test how well the biol stores over time in liquid form. While avocado tree growers may not use the biol for 4 to 6 months until the trees are flowering, others may only wait a month or less before applying it on their corn crops, thus we will test after 1, 2, 4, and 6 months. (Davenport) Also since some farms are located far from the animals and biodigester we will test how the biol changes after dehydration and rehydration as done for transporting biosolids. (Crush, 2006) We will be testing for pH, temperature of the biol, temperature outside, nitrate, total ammonia (NH3 + NH4), phosphorous, potassium, magnesium, and calcium. These represent major indicators for stimulation of plant growth or an indicator of the stability of the nutrients in the biol (especially in relation to ammonia and ammonium levels). We will coordinate our lab research with standardized site visit questionnaires for families asking: what types of animals are used and what are they fed, if biogas is being produced and how much, if they use the biol for fertilizer and for which types of crops, how long they wait before using the biol, and other observations including their satisfaction with the biodigester. This will help us understand how biogas production relates to fertilizer quality, how different animals and feeds affect the fertilizer quality, and how farmers are already using the fertilizer and their satisfaction with it.

Goals

  • Understand overall biol fertilizer quality when it is fresh out of the biodigester
  • Measure the stability of the nutrients in the fertilizer in comparison to other commonly used fertilizers
  • Find the level of reduction in coliform levels from the fresh manure to the biol, both proportionally (percentage reduced) and quantitatively (CFU's)
  • Compare:
  • How waste from different animals changes the fertilizer quality
  • How waste from different feed changes the fertilizer quality
  • Which crops are better suited to which biol types from the different animals and feed
  • How farmers are already using the fertilizer and their satisfaction with it.
  • How well the biol stores over time in liquid form
  • How the biol changes after dehydration and rehydration as done for transporting biosolids
  • How biogas production relates to fertilizer quality

Sample sites

  1. Intake registro with fresh mixed fecal material
  2. Salida for biol (or biodigester effluent), after giving the 'masaje' push on biodigester bag until fresh biol comes out into your sample container.

Sample size

18 different systems,2 samples eachtested 5 times over a period of 6 months

Process

  • use a 500ml sterile container to take a sample from the fresh manure mix in the registro
  • label the sample MR (manure from registro) and write the date on the sample
  • place another 500ml sterile container under the effluent exit pipe to take a sample from the fresh biol of the biodigester
  • ask someone to slightly step on the biodigester to get fresh biol into the sample, this is important for us to know the time the biol leaves the bag in order to know how the effluent changes and degrades over time.
  • label the sample FB (fresh biol) and write the date on the sample

In the Field Testing

  • Before leaving the site take the temperature reading of the outside environment and write the time
  • Also take the temperature reading of the fresh biol after it comes out into the sample container
  • Check the pH of the biol using the pH strips
  • and check the Dissolved Oxygen of the biol using the DO meter
  • cap both samples and place them in an ice box
  • then ask the following questions

Survey Questions

  • What kind of animals do you have_________________________________________________
  • How many animals__________________________________________________________________
  • What do you feed your animals______________________________________________________(new)
  • What is the loading rate of the biodigester kg/L
  • Is biogas being produced?
  • How much biogas is being produced?
  • Do you use the biogas?
  • Do you use the biol for fertilizer?_____________________________________________________________
  • For what types of crops do you use the fertilizer?___________________________________________
  • How long do you wait before applying the biol?_____________________________________________
  • How satisfied are you with the fertilizer? 1 very satisfied- 5 not happy with it at all__________________________________________________________________________________________________

Back in the Lab Testing

  • When returning to the lab place the samples in a refrigerator if you are not testing right away
  • Test for nitrogen, total ammonia (NH3, NH4), phosphorous, potassium, calcium, magnesium, and coliforms, both total and fecal by following the cholorimeter manual.
  • for information on expected concentrations and their significance check out Fertilizer quality parameters for testing
  • after the initial testing of the fresh biol, leave out samples (unrefridgerated and lids off), this will tell us how biol degrades over time. We will construct a small overhang roof outside for the biol to remain under during this time.
  • retest the same samples after 1 month, 2 months, 4 months, and 6 months.

References

  • Crush J.R., Sarathchandra J.R., and Donnison A. Effect of plant growth on dehydration rates and microbial populations in sewage biosolids, Bioresource Technology. Vol. 97, no. 18. Dec 2006, Pg 2447-2452
  • Bui Xuan, An. The Role of Low-cost Plastic Tube Biodigesters in Integrated Farming Systems in Vietnam. Livestock Feed Resources within Integrated Farming Systems. Pg 277-294.http://www.fao.org/ag/againfo/resources/documents/frg/conf96pdf/an.pdf
  • Davenport, T.L. Avocado Flowering, Hort. Reviews 8: 257-289
  • Ding Jieyi and Han Yujin. Comparative studies on the effects of fresh pig manure and anaerobically fermented pig manure upon fish farming, 1984 p: 288-296.
  • Eaton, Alexander. THE ROLE OF SMALL‐SCALE BIODIGESTERS IN THE ENERGY, HEALTH, AND CLIMATE CHANGE BASELINE IN MEXICO. August, 2009.
  • Environmental Protection Agency. 2000. National Water Quality Inventory: Water Quality Assessments. Ch. 2 Rivers and Streams. http://water.epa.gov/lawsregs/guidance/cwa/305b/upload/2002_09_10_305b_2000report_chp2.pdf
  • Kean, Sophea and T R Preston. Comparison of biodigester effluent and urea as fertilizer for water spinach vegetable. Livestock Research for Rural Development 13 (6) 2001.
  • Kramer, Sasha B.; Reganold, John; Glover, Jerry; Bohannan, Brendan; and Mooney, Harold. Reduced nitrate leaching and enhanced denitrifier activity and efficiency in organically fertilized soils. The National Academy of Sciences of the USA. January, 2006.
  • Natural Research Council, 1981. Food, fuel and fertilizer from organic wastes. Report of an ad hoc panel of the Advisory Committee on Technology Innovation, Board on Science and Technology for International Development, National Research Council, Washington, DC.
  • NMED, New Mexico Environment Department. Wastewater Systems Certification Study Manual. Surface Water Quality Bureau. November, 2007. http://web.archive.org/web/20130502201459/http://www.nmenv.state.nm.us/swqb/FOT/WastewaterStudyManual/13.pdf
  • Preston T R and Rodriguez L. Recent developments in the recycling of livestock excreta; an essential feature of sustainable farming systems in the tropics. 1996. http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRICULT/AGA/AGAP/FRG/recycle/default.htm
  • Rodríguez, Lylian and Preston, T. R. Use of effluent from low-cost plastic biodigesters as fertilizer for duck weed ponds. Livestock Research for Rural Development. Vol 8. No 2. July 1996.
  • Rosas I., Baez A., and Coutino M. Bacteriological Quality of Crops Irrigated with Wastewater in the Xochimilco Plots, Mexico City, Mexico. Applied and Environmental Microbiology. American Society for Microbiology. May, 1984, Vol. 47, No. 5. pg. 1074-1079.
  • Sawyer, John. Surface Waters: Ammonium is Not Ammonia. Iowa State University,Department of Agronomy. 4/21/2008. http://www.extension.iastate.edu/CropNews/2008/0421JohnSawyer.htm
  • Soeurn, Than. Low cost biodigesters in Cambodia. Proc. National Seminar-workshop in sustainable Livestock Prod. on local feed resources. Agric. Pub. House Ho Chi Minh, 1994. pg.109-112.
  • Thy, S., Preston T.R., and Ly, J. Effect of retention time on gas production and fertilizer value of biodigester effluent. Livestock Research for Rural Development 15 (7) 2003.
  • Yunez-Naude, Antonio. MEXICO'S BASIC- CROPS SUBSECTOR: STRUCTURE AND COMPETITION UNDER FREE TRADE. Farm Foundation, Agricultural and Food Policy Systems Information Workshops. Series Structural Change as a Source of Trade Disputes Under NAFTA; Proceedings of the 7th Agricultural and Food Policy Systems Information Workshop - 2001.

Discussion[View | Edit]

Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.