Cum să produgeți bioconbustibil din gunoi de grajd în condiții casnice

T ehnologiile moderne de prelucrare a diverselor tipuri de materie primă deschid perspectivă unei soluții reușite pentru obținerea bioconbustibilului din gunoi de grajd direct în condiții casnice. Mai mult, producând bioconbustibil pe cont propriu acasă, datorită noilor principii de prelucrare a deșeurilor, puteți produce în paralel și îngrășăminte pentru culturile agricole.

D ar ce este necesar pentru aceasta și cum să constrruiți corect un bioreactor – aceste întrebări le vom analiza în detaliu în articolul nostru. V om prezenta recomandări pentru alegerea celei mai bune materii prime pentru obținerea biogazului și vom discuta particuaritățile utilizării conbustibilului obținut pentru nevoile gospodărești.

D esigur, cea mai ușoară cale este achiziția unor instalații industriale gata. Cu toate acestea, costul lor ridicat determină luarea în consierare a variantelor de construre a sistemelor de producție pe cont propriu.

P e scurt despre definiția biogazului

Conform definițiilor științifice, biogazul este un produs obținut prin fermentarea unei mase de deșeuri biologice. Produsul fermentației este metanul sau hidrogenul.

Formarea metanului (sau a hidrogenului) are loc ca urmare a activității vitale a bacteriilor de trei tipuri:

• hidrolitice;
• acidogene;
• metanogene.

Un produs de fermentație de calitate este considerat compoziția amestecului gazos, al cărui conținut se distribuie în proporție de: 50-85% metan, 15-50% dioxid de carbon și mai puțin de 5% hidrogen sulfurat.

Cam așa arată schema structurală de obținere a energiei alternative. În același timp, sunt utilizate surse tradiționale de materie primă din gospodărie, care se pretează cu suces la obținerea de energie alternativă – biocombustibil

Acest amestec gazos este trecut prin filtre cu scopul de a-l curăța de prezența CO² și H²S, după care rămâne metanul biologic pur. Acest gaz nu se deosebește cu nimic de gazul natural folosit în sectorul casnic și industrial.

Ca materii prime pentru obținerea unui amestec gazos biologic de calitate servesc de obicei:

• gunoi de grajd și dejecții avicole;
• deșeuri de la producția de alcool (borhot);
• surplusuri de la producția de bere (borhot de malț);
• mase fecale și deșeuri din producția de pește;
• pulpă de sfeclă, deșeuri menajere, iarbă și altele.

Aceasta este doar o parte din totalitatea materiilor prime admise pentru utilizare. Dar chiar și această listă arată cât de diversificată este gama de materii prime, pentru a putea organiza producția de biogaz în mod constant.

Instalație de producere a biocombustibilului, realizată pentru nevoile uneia dintre numeroasele ferme în funcțiune. O stație cu volum mic, dar care satisface pe deplin nevoile unei ferme particulare.

Indicatorii volumetrici ai randamentului amestecului gazos depind direct de tipul materiei prime utilizate și de conținutul său de substanță uscată. Astfel, dacă se folosește gunoi de grajd de la bovine, din o tonă de gunoi se pot obține în mod real 50-60 m³ de biocombustibil care conține până la 60% metan.

Se consideră că materia primă cea mai bună o constitue deșeurile cu un conținut ridicat de grăsimi. Prelucrarea unei tone de deșeuri grase printr-o instalație clasică de producere a biocombustibilului poate genera până la 1300 m³ de amestec gazos, cu un conținut de metan ce ajunge la 90%.

C um să constr uiți un modul fermier de prelucrare?

Pentru a realiza un sistem de transformare a deșeurilor în biocombustibil, este necesar cel puțin să cunoașteți principiul de funcționare al acestor dispozitive, precum și să aveți cunoștințe de electrotehnică.

Schema instalației de bioreactor: 1 – bioreactor; 2 – agitator; 3 – încălzitor; 4 – pompă; 5 – element filtrant; 6 – compresor de gaz; 7 – gazometru; 8 – colector de gunoi de grajd; 9 – ieșirea îngrășămintelor (nămol); 10 – panou de control al încălzirii

Să analizăm ambele variante, dar trebuie menționat: construirea unei instalații complete este o treabă destul de complicată și costisitoare. În condiții casnice, de obicei, se reușește să se facă doar ceva asemănător stațiilor de prelucrare. Cu toate acestea, unele încercări au succes.

P rincipiul de funcționare al bioinstalației

Tehnologia de producere a biocombustibilului, de regulă, susține următoarea abordare sistemică:

1. Bioreactorul (recipientul) se încarcă cu gunoi de grajd.
2. Pe o perioadă determinată de timp, în interiorul reactorului are loc procesul de fermentare.
3. Se formează un mediu gazos.
4. Se realizează evacuarea gazelor din reactor.
5. Amestecul gazos este purificat și direcționat pentru utilizare drept combustibil.

Compoziția amestecului gazos obținut la ieșire se caracterizează printr-o saturație destul de ridicată cu diferite substanțe. Cel mai mult, în proporție procentuală, este prezent metanul (60%), dioxidul de carbon (35%) și alte substanțe, inclusiv hidrogenul sulfurat (5%).

Iată cum arată diagrama distribuției gazelor din amestec: 1 – conținutul de metan aproximativ 63-65%; 2 – conținutul de dioxid de carbon aproximativ 30-33%; 3 – conținutul de hidrogen sulfurat aproximativ 2%; 4 – conținutul de amoniac aproximativ 1%; 5 – conținutul de hidrogen aproximativ 1%.

Între timp, pentru funcționarea eficientă a unei stații de producere a gazelor de uz casnic, sunt necesare rezerve semnificative de deșeuri biologice de la animale.

Prin urmare, primul aspect de care trebuie să țineți cont în rezolvarea problemei obținerii biocombustibilului în condiții casnice (de grădină) este disponibilitatea surselor de materie primă pentru instalația de prelucrare.

C onstrurea unui bioreactor pe cont propriu

După ce v-ați hotărât asupra surselor de materie primă, în continuare trebuie să alegeți locul de amplasare a bioreactorului casnic (sau de grădină). Reactorul în sine este un recipient etanș, suficient de rezistent, având un volum calculat în funcție de aportul zilnic de gunoi de grajd pentru prelucrare (pentru referință: pentru obținerea a 100 m³ de amestec gazos este necesară aproximativ 1 t de gunoi de grajd).

Tabelul raportului dintre tipul de gunoi de grajd și cantitatea de biogaz obținută

Tabelul care arată eficiența unui anumit tip de deșeuri biologice, din punctul de vedere al volumului de gaz obținut. După cum se vede din tabel, cel mai eficient este gunoiul de grajd de porc, capabil să producă cea mai mare cantitate de biocombustibil.

Un astfel de recipient va trebui instalat pe o fundație solidă, dotat cu armături de închidere și alte accesorii tehnice conform schemei clasice. Partea superioară a vasului este de preferat să fie detașabilă, cu prinderi cu șuruburi și o garnitură de etanșare.

Pentru a asigura continuitatea ciclului, recipientul de acumulare trebuie dotat cu un modul de încălzire artificială. Dacă în perioada de vară eficiența fermentării gunoiului de grajd și viteza de formare a gazului sunt asigurate pe deplin de condițiile termice exterioare, iarna situația se schimbă.

Pentru exploatarea pe timp de iarnă a bioreactorului este obligatorie o încălzire artificială, având în vedere că activitatea bacteriilor de fermentare încetează deja la 4-10 °C peste zero. Prin urmare, rezervorul trebuie să aibă o izolație termică de calitate. În acest scop, metoda clasică de izolare cu vată minerală este potrivită.

Exemplu concret de izolare a bioreactorului pentru exploatarea sa pe timp de iarnă. Ca material izolator s-a folosit aici vată minerală. Deasupra, stratul de vată este acoperit cu un material foliat.

Există mai multe variante de organizare a încălzirii. De exemplu, utilizarea încălzitoarelor electrice sau a unui sistem de încălzire cu agent termic pe bază de apă (cămașă de apă).

Puterea circuitului de încălzire trebuie calculată pe baza normei optime de temperatură în interiorul reactorului de 25-40 °C, necesară pentru realizarea unui proces eficient de fermentare a biomasei.

Pe lângă încălzitoare, asupra activității de fermentare a biomasei influențează gradul de stagnare a acesteia. Practic, în interiorul rezervorului, materia primă de gunoi de grajd trebuie să se afle în permanență în mișcare. Mișcarea biomasei intensifică procesul de fermentare și reduce timpul de obținere a componentei gazoase.

Varianta unei instalații de vară pentru prelucrarea gunoiului de grajd și obținerea de biocombustibil. În acest caz, încălzirea este realizată sub forma unei băi de apă din beton, în care este scufundat rezervorul reactorului. Totuși, această instalație nu poate fi exploatată pe timp de iarnă.

Problema organizării mișcării se rezolvă prin introducerea în construcția bioreactorului a unui agitator mecanic special. Arborele acestui dispozitiv se conectează la arborele unui motor de joasă turație, care realizează acțiunea de rotație. Pornirea și oprirea procesului de amestecare poate fi manuală sau automată.

Pe site-ul nostru există un alt articol, în care este prezentată instrucțiunea de realizare a instalației pentru obținerea biogazului pentru necesitățile unei case private.

P rocesul de obținere a biogazului și a îngrășămintelor

Construcția sistemului de obținere a biocombustibilului în condiții casnice prevede tehnologic încărcarea vasului cu gunoi de grajd până la aproximativ 1/3 din capacitate. Pentru încărcarea gunoiului de grajd se face o trapă de încărcare cu o ușă care se închide ermetic. Partea superioară rămasă liberă a bioreactorului este utilizată pentru acumularea gazelor degajate.

Un bioreactor miniatural de casă, realizat pe baza unui butoi obișnuit de 200 de litri. În principiu, pentru satisfacerea nevoilor modeste de combustibil biologic, este perfect potrivit pentru utilizarea într-o gospodărie privată. Este acea construcție pe care se poate realiza cu adevărat în condiții casnice pentru obținerea de biocombustibil.

Pe nivelurile superioare și inferioare ale vasului trebuie făcute orificii de ieșire. Sus – ieșirea pentru gaz, jos ieșirea pentru scurgerea gunoiului de grajd tratat (îngrășăminte). De asemenea, în zona superioară a vasului, este de dorit să se monteze un hublou pentru observarea procesului.

Țeava de evacuare a amestecului de gaze se conectează cu o conductă etanșă la un dispozitiv care îndeplinește simultan funcțiile de separator și de sigiliu hidraulic. Pentru conexiune se folosește o țeavă (metalică sau din polietilenă) cu diametru mic (25-32 mm).

Separatorul în sine este un vas de capacitate relativ mică, umplut cu apă. Gazul care trece prin stratul de apă este purificat, este evacuat în rezervorul de gaz și apoi este furnizat consumatorilor.

Exemplu de construcție a unui separator cu două trepte – un sigiliu hidraulic pentru alimentarea cu amestec de gaze provenit din bioreactor. Această variantă de filtrare permite obținerea unui produs purificat calitativ.

Racordul inferior de pe reactor (pentru evacuarea gunoiului de grajd epuizat – nămol) este de dorit să fie realizat cu un diametru cât mai mare. La acesta se conectează o armătură de închidere (vană) și se face o derivație către un rezervor pentru colectarea nămolului. Masa epuizată poate fi folosită cu succes în gospodărie ca îngrășământ.

Informații detaliate privind determinarea volumului necesar al recipientului, precum și calculele eficienței de funcționare a bioreactorului și oportunității utilizării biogazului, le-am analizat în articolul următor.

C e compoziție ar trebui să aibă masa de gunoi de grajd?

Masa de gunoi de grajd încărcată în bioreactor nu trebuie privită doar ca o materie primă potrivită în orice stare. Componenta substanței are o importanță fundamentală pentru procesul de fermentație. În practică, s-a observat că reducerea dimensiunii particulelor de substrat este însoțită de o eficiență mai bună a procesului.

Fibrozitatea pronunțată a substratului și creșterea suprafeței de interacțiune a bacteriilor – aceștia sunt principalii factori care contribuie la descompunerea rapidă a masei de gunoi de grajd. În această stare, materia primă de gunoi de grajd, la încălzire și amestecare, nu formează sediment sau peliculă la suprafață, ceea ce simplifică semnificativ filtrarea amestecului de gaze.

Pregătirea masei de gunoi de grajd pentru încărcarea în reactor. Acestei proceduri i se acordă o atenție nu mai mică decât oricărei alteia, dacă există dorința de a obține un volum semnificativ de biocombustibil într-o perioadă scurtă de timp.

Gradul de mărunțire a materiei prime determină durata fermentației, care la rândul său influențează volumul de gaz obținut. Astfel, pentru a reduce timpul de fermentație, este necesar să se mărunțească bine materia primă: cu cât calitatea mărunțirii este mai bună, cu atât perioada de fermentație este mai scurtă.

P articuaritățile utilizării biogazului pentru nevoile gospodărești

Domeniul de aplicare al acestui tip de resursă energetică este destul de vast. Datorită utilizării biogazului drept combustibil, se produce energie electrică, se obține apă caldă sau abur. Există numeroase exemple practice în care biocombustibilul este utilizat pentru alimentarea transportului auto.

Dar, pentru a nu apărea probleme în gospodărie la utilizarea unui astfel de combustibil, este extrem de important să amenajați un depozit pentru biogazul obținut, alegând locul corect pentru gazometru pe teren.

Instalațiile de biogaz de acest tip sunt echipamente care deschid posibilități de creare a producțiilor fără deșeuri. În acest sens, un exemplu reușit îl demonstrează anumite țări din Europa de Vest.

De exemplu, în Danemarca, producția acestui tip de combustibil a atins aproape 20% din totalul resurselor energetice ale țării. În marile regiuni ale lumii – India și China – numărul instalațiilor de biogaz este de sute de mii.

Instalații industriale puternice de extracție a biocombustibilului. Astfel de construcții sunt capabile să asigure complet cu biocombustibil structuri agricole mari. În întreaga lume se utilizează un număr imens de astfel de sisteme. Iar creșterea cantitativă continuă activ.

Nu întâmplător se constată o creștere semnificativă a interesului la nivel mondial pentru procesele de producere a biogazului.

Aceasta este una dintre acele opțiuni energetice care este considerată sursă alternativă și în care se vede viitorul, de aceea fermierii și conducătorii de întreprinderi de utilități publice, proprietarii de gospodării private și ai întreprinderilor mici urmăresc cu atenție evoluția tehnologiei.

Concluzii și material video util pe această temă

Prezentare generală a agregatului pentru producerea biogazului, la fabricarea căruia s-a utilizat un rezervor de plastic de 127 l. Caracteristici ale dispozitivului și sfaturi de exploatare.

Un interes deosebit pentru utilizarea instalațiilor se manifestă în rândul proprietarilor din domeniul restaurantelor și gastronomiei, unde tema prelucrării deșeurilor alimentare rămâne actuală. Pe această bază există o bună oportunitate de a crea o eliminare ieftină a deșeurilor organice cu beneficii pentru gospodării. În cele din urmă, tehnologia de producere a biocombustibilului reprezintă o conservare reală a mediului înconjurător, ceea ce nu se poate spune despre producerea altor tipuri de energie.

Sunteți interesat de fabricarea biocombustibilului și doriți să clarificați anumite aspecte? Puneți întrebări controversate în comentarii – experții noștri vor încerca să clarifice astfel de aspecte.

Sau poate cunoașteți din proprie experiență fabricarea bioreactorului și procesul de obținere a biogazului? Împărtășiți cunoștințe practice și părerea dumneavoastră pe această temă sub articolul nostru – multor gospodari le va fi interesantă experiența și recomandările dumneavoastră.