Environmental performance of the innovative, patented mixing system in an agricultural biogas plant based on lca approach

E. Wrzesi´nska-Jędrusiak et al.

---

Journal of Cleaner Production 349 (2022) 131420
3
from the heat exchanger located next to the cogenerator in a closed 
circuit. The tightness of the system is ensured by a closing cover with a 
sealing element. The tank is fed with biomass from the top ensures 
directional movement of the biodigestion fraction through the entire 
system. The mixing system used enables the homogenization of the 
composition and stable temperature of the digestate, as well as the de-
livery of specific ingredients qualitatively supporting the fermentation 
process (
Myczko et al., 2019
). 
Aziz et al. (2019) 
presented the comprehensive review of 48 studies 
on LCA of biogas production focusing mainly on the scope of the study, 
type of feedstock and impact categories. None of the studies discussed 
was carried out in terms of the environmental burdens for a mixing 
system. Moreover, the energy efficiency based on LCA using the Cu-
mulative Energy Demand was either used in those studies (
Aziz et al., 
2019
). 
Bacenetti et al. (2016) 
also reviewed 69 LCA studies focused on 
agricultural biogas plants. Only a few of them considered the CED 
method, but to the extent of the mono-substrate plant using pig slurry 
and in the perspective of the mixing system. The article analysed four AD 
plants using different crops as raw materials. This article demonstrates 
differences in the environmental performance, the methane percentage 
yield in biogas and the primary energy demand of biogas plants by using 
two different mixing systems based on the conventional hydraulic 
method and the innovative patented hybrid method. The novelty of this 
study is the environmental assessment of a new, innovative and patented 
mixing method based on a hydraulic-pneumatic system not previously 
discussed in the reference literature. What is more important is that the 
analysis results determine which of the mixing systems is more energy 
efficient based on the Cumulative Energy Demand (CED) method and 
less environmentally burdensome making the methane fermentation 
process more efficient at the same time. Further, research shows dif-
ferences in the energy demand of various mixing systems applied in the 
agricultural biogas plant. This approach was made to prove that not only 
the selection of a study methodology or raw materials applied may have 
a significant impact on the environment but the selection of the mixing 
system technology system is relevant, as well. The research has an 
application value. The application of an innovative mixing method in 
mono-substrate biogas plants and, consequently, the replacement of a 
hydraulic pump with a hybrid one may contribute to the higher effi-
ciency of biogas plants and reduce the environmental impact of 
renewable energy production in biogas plants.