Sono state fornite le basi teoriche per la produzione di gas metano da biomassa mediante digestione anaerobica.

E' stato spiegato il ruolo dei batteri nella progressiva trasformazione delle sostanze organiche, con la descrizione delle condizioni necessarie per la produzione più intensiva di biogas. In questo articolo verranno fornite implementazioni pratiche di impianti a biogas, con la descrizione di alcuni progetti improvvisati.

Poiché i prezzi dell'energia aumentano e molti allevatori e piccoli proprietari di aziende agricole hanno problemi con lo smaltimento dei rifiuti, sono entrati sul mercato complessi industriali di biogas e piccoli impianti di biogas per una casa privata. Utilizzando i motori di ricerca, l'utente di Internet può facilmente trovare una soluzione chiavi in ​​mano conveniente per abbinare l'impianto di biogas e il suo prezzo, mettersi in contatto con i fornitori di apparecchiature e concordare la costruzione di un generatore di biogas a casa o in azienda.

Complesso industriale del biogas

Bioreattore - la base di un impianto di biogas

Viene chiamato il contenitore in cui avviene la decomposizione anaerobica della biomassa bioreattore, fermentatore o serbatoio metano. I bioreattori sono completamente sigillati, con una cupola fissa o galleggiante, con un design a campana subacquea. I bioreattori psicrofili a campana (che non richiedono riscaldamento) hanno la forma di un serbatoio aperto con biomassa liquida, in cui è immerso un contenitore a forma di cilindro o campana, dove viene raccolto il biogas.

Il biogas raccolto esercita pressione sulla bombola, facendola salire al di sopra del serbatoio. Pertanto, la campana svolge anche la funzione di un serbatoio del gas: un deposito temporaneo del gas risultante.

Lo svantaggio del design a campana di un reattore a biogas è l'impossibilità di mescolare il substrato e riscaldarlo durante i periodi freddi dell'anno. Anche un fattore negativo è un forte odore e condizioni antigieniche dovute alla superficie aperta di parte del substrato.

Inoltre, parte del gas risultante uscirà nell'atmosfera, inquinando l'ambiente. Pertanto, questi bioreattori sono utilizzati solo in impianti di biogas artigianali in paesi poveri con clima caldo.

Al fine di prevenire l'inquinamento ambientale ed eliminare gli odori sgradevoli, i reattori degli impianti di biogas per la casa e le grandi industrie hanno un design a cupola fissa. La forma della struttura nel processo di formazione del gas non ha molta importanza, ma quando si utilizza un cilindro con un tetto a cupola, si ottengono notevoli risparmi nei materiali da costruzione. I bioreattori a cupola fissa sono dotati di ugelli per l'aggiunta di nuove porzioni di biomassa e la rimozione del substrato esausto.

Principali tipologie di impianti a biogas

Poiché il design a cupola fissa è il più accettabile, la maggior parte delle soluzioni di bioreattore già pronte sono di questo tipo. A seconda del metodo di caricamento, i bioreattori hanno un design diverso e sono suddivisi in:

• Porzione, con un unico carico dell'intera biomassa, e con successivo scarico completo dopo la lavorazione delle materie prime. Il principale svantaggio di questo tipo di bioreattori è il rilascio irregolare di gas durante la lavorazione del substrato;
• carico e scarico continui di materie prime, grazie ai quali si ottiene un rilascio uniforme di biogas. Grazie alla progettazione del bioreattore, durante le operazioni di carico e scarico, la produzione di biogas non si ferma e non ci sono perdite, poiché gli ugelli attraverso i quali viene effettuata l'aggiunta e la rimozione della biomassa sono realizzati sotto forma di tenuta d'acqua che impedisce il gas dalla fuga.

I reattori a biogas batch possono essere di qualsiasi tipo che prevenga la fuoriuscita di gas. Quindi, ad esempio, un tempo in Australia erano popolari i serbatoi di metano a canale con un arco gonfiabile elastico, dove una leggera sovrappressione all'interno del bioreattore gonfiava una bolla di polipropilene resistente. Al raggiungimento di un certo livello di pressione all'interno del bioreattore, il compressore veniva acceso, pompando fuori il biogas generato.

Il tipo di fermentazione in questo impianto di biogas può essere mesofila (con riscaldamento debole). A causa dell'ampia superficie della cupola di gonfiaggio, i bioreattori a canale possono essere installati solo in ambienti riscaldati o in regioni con clima caldo. Il vantaggio del design è l'assenza della necessità di un ricevitore intermedio, ma il grande svantaggio è la vulnerabilità della cupola elastica ai danni meccanici.

Recentemente, stanno guadagnando popolarità i bioreattori batch con fermentazione a secco del letame senza aggiunta di acqua al substrato. Poiché il letame ha la sua umidità, sarà sufficiente per la vita degli organismi, sebbene l'intensità delle reazioni diminuirà.

I bioreattori a secco sembrano un garage sigillato con porte a chiusura ermetica. La biomassa viene caricata nel reattore mediante un caricatore frontale e rimane in questo stato fino al completamento del ciclo completo di generazione del gas (circa sei mesi), senza la necessità di aggiungere il substrato e mescolarlo.

Impianto di biogas fai da te

Va notato che nella maggior parte dei bioreattori, di regola, solo la zona di generazione del gas è sigillata e la biomassa liquida all'ingresso e all'uscita è a pressione atmosferica. Sovrapressione all'interno del bioreattore sposta parte del substrato liquido negli ugelli, motivo per cui il livello di biomassa in essi contenuto è leggermente superiore a quello all'interno del serbatoio.

Questi progetti di bioreattori fatti in casa sono popolari tra gli artigiani popolari che realizzano autonomamente impianti di biogas con le proprie mani per la casa, consentendo il carico e lo scarico manuale riutilizzabile del substrato. Nella produzione di bioreattori con le proprie mani, molti artigiani sperimentano contenitori completamente sigillati, utilizzando diverse camere di gomma dei pneumatici delle ruote di grandi veicoli come serbatoio del gas.

Nel video qui sotto, un appassionato della produzione casalinga di biogas, usando l'esempio di barili pieni di escrementi di uccelli, dimostra la possibilità di ottenere effettivamente gas combustibile in casa, trasformando gli scarti di pollame in fertilizzante utile. L'unica cosa che può essere aggiunta al progetto descritto in questo video è che è necessario mettere un manometro e una valvola di sicurezza su un bioreattore fatto in casa.

Calcoli della produttività del bioreattore

La quantità di biogas è determinata dalla massa e dalla qualità delle materie prime utilizzate. In Internet si trovano tabelle che indicano la quantità di rifiuti prodotti dai vari animali, ma i proprietari, che ogni giorno devono pulire il letame, non hanno bisogno di questa teoria, perché conoscono la quantità e la massa del futuro substrato attraverso i loro propria pratica. Sulla base della disponibilità di materie prime rinnovabili ogni giorno, è possibile calcolare il volume richiesto del bioreattore e quello giornaliero produzione di biogas.

Dopo che sono stati effettuati i calcoli e approvato il progetto del bioreattore, si può procedere alla sua costruzione. Il materiale può essere un contenitore in cemento armato, colato nel terreno, o in muratura, sigillato con uno speciale rivestimento che viene utilizzato per il trattamento delle piscine.

È inoltre possibile realizzare il serbatoio principale dell'impianto di biogas domestico in ferro rivestito con materiale anticorrosivo. I piccoli bioreattori industriali sono spesso realizzati con serbatoi di plastica di grande volume e chimicamente resistenti.

Negli impianti industriali di biogas, vengono utilizzati sistemi di controllo elettronici e vari reagenti per correggere la composizione chimica del substrato e il suo livello di acidità, e alla biomassa vengono aggiunte sostanze speciali: enzimi e vitamine che stimolano la riproduzione e l'attività vitale dei microrganismi all'interno del bioreattore . Nel processo di sviluppo della microbiologia si stanno creando ceppi di batteri metanogeni sempre più resistenti ed efficaci, che possono essere acquistati da aziende coinvolte nella produzione di biogas.

La necessità di pompare e pulire il biogas

La produzione costante di gas in un bioreattore di qualsiasi tipo porta alla necessità di pompare il biogas. Alcuni primitivi impianti di biogas possono bruciare il gas risultante direttamente in un bruciatore installato nelle vicinanze, ma l'instabilità della sovrappressione nel bioreattore può portare alla scomparsa della fiamma e al successivo rilascio gas velenoso. L'utilizzo di un impianto di biogas così primitivo collegato ad una stufa è categoricamente inaccettabile a causa della possibilità di avvelenamento con componenti tossici del biogas grezzo.

Pertanto, quasi tutti gli schemi di un impianto di biogas includono serbatoi di stoccaggio del gas e un sistema di purificazione del gas. Come complesso di pulizia fatto in casa, puoi utilizzare un filtro per l'acqua e un contenitore fatto in casa pieno di trucioli di metallo o acquistare sistemi di filtrazione professionali. Il serbatoio per lo stoccaggio temporaneo del biogas può essere costituito da camere di pneumatici, da cui il gas viene pompato di volta in volta da un compressore in normali bombole di propano per lo stoccaggio e il successivo utilizzo.

In alternativa all'uso obbligatorio di un serbatoio del gas, si può percepire un bioreattore a cupola galleggiante migliorato. Il miglioramento consiste nell'aggiunta di un deflettore concentrico che forma una sacca d'acqua che funge da tenuta d'acqua e impedisce alla biomassa di entrare in contatto con l'aria. La pressione all'interno della cupola galleggiante dipenderà dal suo peso. Facendo passare il gas attraverso il sistema di purificazione e il riduttore, può essere utilizzato in una stufa domestica, periodicamente spurgato dal bioreattore.

Macinazione e miscelazione del substrato nel bioreattore

L'agitazione della biomassa è una parte importante del processo di formazione del biogas, poiché fornisce ai batteri l'accesso ai nutrienti che possono accumularsi sul fondo del bioreattore. Affinché le particelle di biomassa siano meglio miscelate nel bioreattore, devono essere frantumate meccanicamente o manualmente prima di essere caricate nel serbatoio del metano. Attualmente, negli impianti di biogas industriali e fatti in casa, vengono utilizzati tre metodi di miscelazione del substrato:

1. agitatori meccanici azionati da un motore elettrico o manualmente;
2. miscelazione in circolazione con una pompa o un'elica che pompa il substrato all'interno del bioreattore;
3. miscelazione gorgogliante soffiando il biogas già esistente nella biomassa liquida. Lo svantaggio di questo metodo è la formazione di schiuma sulla superficie del supporto.

La miscelazione meccanica del substrato all'interno del bioreattore può essere effettuata manualmente o automaticamente accendendo il motore elettrico tramite un timer elettronico. La miscelazione a getto d'acqua o gorgogliamento della biomassa può essere effettuata solo mediante motori elettrici controllati manualmente o mediante algoritmo software.

Questo bioreattore ha un agitatore meccanico

Riscaldamento di substrati in impianti a biogas mesofili e termofili

La temperatura ottimale per la formazione di gas è la temperatura del substrato nell'intervallo 35-50ºC. Per mantenere questa temperatura, vari impianti di riscaldamento- acqua, vapore, elettrico. Il controllo della temperatura deve essere effettuato utilizzando un interruttore termico o termocoppie collegate all'attuatore che regola il riscaldamento del bioreattore.

È inoltre necessario ricordare che una fiamma libera surriscalderà le pareti del bioreattore e all'interno della sua biomassa brucerà. Il substrato bruciato ridurrà il trasferimento di calore e la qualità del riscaldamento e la parete calda del bioreattore crollerà rapidamente. Una delle migliori opzioni è il riscaldamento dell'acqua dal tubo di ritorno del sistema di riscaldamento domestico. È necessario installare un sistema di elettrovalvole per poter spegnere il riscaldamento del bioreattore o collegare il riscaldamento del substrato direttamente dalla caldaia se fa troppo freddo.

Il riscaldamento del substrato nel bioreattore con l'aiuto di elementi riscaldanti sarà vantaggioso solo se è disponibile elettricità alternativa ottenuta da un generatore eolico o da pannelli solari. In questo caso, gli elementi riscaldanti possono essere collegati direttamente al generatore o alla batteria, il che escluderà costosi convertitori di tensione dal circuito. Per ridurre la perdita di calore e ridurre i costi di riscaldamento del substrato nel bioreattore, è necessario isolarlo il più possibile utilizzando vari riscaldatori.

Esperienze pratiche che sono inevitabili quando si costruiscono impianti di biogas con le proprie mani

Non importa quanta letteratura legge un principiante appassionato di produzione indipendente di biogas e non importa quanti video guardi, in pratica dovrai imparare molto da solo e i risultati, di regola, saranno lontani da quelli calcolati.

Pertanto, molti maestri dei novizi seguono il percorso di esperimenti indipendenti per ottenere biogas, partendo da piccoli contenitori, determinando quanto gas dalle materie prime disponibili viene prodotto dal loro piccolo impianto sperimentale di biogas. I prezzi dei componenti, la produzione di metano ei costi futuri della costruzione di un impianto di biogas funzionante completo ne determineranno la fattibilità e la fattibilità.

Nel video sopra, il maestro mostra le capacità del suo impianto di biogas, notando quanto biogas verrà prodotto in un giorno. Nel suo caso, quando si pompano otto atmosfere nel ricevitore del compressore, il volume del gas risultante dopo i ricalcoli, tenendo conto del volume del serbatoio 24 l, sarà di circa 0,2 m².

Questa quantità di biogas ottenuta da una botte da 200 litri non è significativa, ma, come mostrato nel seguente video di questo mago, questa quantità di gas è sufficiente per un'ora di combustione di un fornello (15 minuti moltiplicati per quattro atmosfere di una bombola , che è il doppio del ricevitore).

In un altro video qui sotto, il maestro parla dell'ottenimento di biogas e fertilizzanti biologicamente puri trattando i rifiuti organici in un impianto di biogas. Va tenuto presente che il valore dei fertilizzanti organici può superare il costo del gas risultante e quindi il biogas diventerà un utile sottoprodotto del processo di produzione di fertilizzanti di qualità. Un'altra utile proprietà delle materie prime biologiche è la possibilità di conservarle per un certo periodo per utilizzarle al momento giusto.

La tecnologia non è nuova. Cominciò a svilupparsi nel 18° secolo, quando Jan Helmont, un chimico, scoprì che il letame emette gas in grado di prendere fuoco.

La sua ricerca fu continuata da Alessandro Volta e Humphry Devi, che trovarono metano nella miscela di gas. Alla fine del 19° secolo in Inghilterra, il biogas del letame veniva utilizzato nei lampioni. A metà del 20° secolo furono scoperti batteri che producono metano e suoi precursori.

Il fatto è che tre gruppi di microrganismi lavorano alternativamente nel letame, che si nutre dei prodotti di scarto dei batteri precedenti. I primi ad agire sono i batteri acetogeni, che dissolvono carboidrati, proteine ​​e grassi nel liquame.

Dopo l'elaborazione da parte di microrganismi anaerobici della riserva nutritiva, si formano metano, acqua e anidride carbonica. A causa della presenza di acqua, il biogas in questa fase non è in grado di bruciare: deve essere pulito, quindi viene fatto passare attraverso l'impianto di trattamento.

Cos'è il biometano

Il gas ottenuto come risultato della decomposizione della biomassa del letame è un analogo del gas naturale. È quasi 2 volte più leggero dell'aria, quindi sale sempre. Questo spiega la tecnologia di produzione con un metodo artificiale: lasciano spazio libero nella parte superiore in modo che la sostanza possa essere rilasciata e accumulata, da dove viene poi pompata fuori dalle pompe per l'uso nelle proprie esigenze.

Il metano contribuisce fortemente al verificarsi dell'effetto serra - molto più dell'anidride carbonica - 21 volte. Pertanto, la tecnologia di trattamento del letame non è solo un modo economico, ma anche ecologico per smaltire i rifiuti animali.

Il biometano viene utilizzato per le seguenti esigenze:

• cucinando;

• nei motori a combustione interna delle automobili;

• per il riscaldamento di una casa privata.

Il biogas rilascia molto calore. 1 metro cubo equivale a bruciare 1,5 kg di carbone.

Come viene prodotto il biometano?

Può essere ottenuto non solo dal letame, ma anche da alghe, massa vegetale, grasso e altri rifiuti animali, i resti della lavorazione delle materie prime delle pescherie. A seconda della qualità del materiale di partenza, della sua capacità energetica, dipende la produzione finale della miscela di gas.

Il minimo si ottiene da 50 metri cubi di gas per tonnellata di letame bovino. Massimo - 1.300 metri cubi dopo la lavorazione del grasso animale. Il contenuto di metano in questo caso arriva fino al 90%.

Uno dei tipi di gas biologico è il gas di discarica. Si forma durante la decomposizione dei rifiuti nelle discariche suburbane. L'Occidente dispone già di attrezzature che elaborano i rifiuti della popolazione e li trasformano in carburante. Come tipo di attività, queste sono risorse illimitate.

Sotto la sua base di materia prima cadono:

• industria alimentare;

• allevamento di animali;

• avicoltura;

• impianti di pesca e trasformazione;

• caseifici;

• produzione di bevande alcoliche e analcoliche.

Qualsiasi industria è costretta a smaltire i propri rifiuti: è costoso e non redditizio. In casa, con l'aiuto di un piccolo impianto fatto in casa, è possibile risolvere contemporaneamente diversi problemi: riscaldare gratuitamente la casa, concimare il terreno con nutrienti di alta qualità avanzati dalla lavorazione del letame, liberare spazio ed eliminare gli odori.

Tecnologia dei biocarburanti

Tutti i batteri che prendono parte alla formazione del biogas sono anaerobici, cioè non hanno bisogno di ossigeno per la vita. Per questo vengono costruiti serbatoi di fermentazione completamente sigillati, i cui tubi di scarico non consentono il passaggio dell'aria dall'esterno.

Dopo aver versato il liquido grezzo nel serbatoio e aver alzato la temperatura al valore desiderato, i batteri iniziano a lavorare. Inizia a essere rilasciato metano, che sale dalla superficie del liquame. Viene inviato a cuscini o serbatoi speciali, dopodiché viene filtrato ed entra nelle bombole del gas.

Il liquido utilizzato dai batteri si accumula sul fondo, da dove viene periodicamente pompato fuori e inviato anche allo stoccaggio. Successivamente, una nuova porzione di letame viene pompata nel serbatoio.

Il regime di temperatura del funzionamento dei batteri

Per la trasformazione del letame in biogas, è necessario creare condizioni idonee affinché i batteri agiscano. alcuni di essi si attivano a temperature superiori a 30 gradi - mesofili. Allo stesso tempo, il processo è più lento e si ottengono i primi prodotti in 2 settimane.

I batteri termofili funzionano a temperature comprese tra 50 e 70 gradi. I termini per ottenere biogas dal letame sono ridotti a 3 giorni. In questo caso, il rifiuto è un fango fermentato, che viene utilizzato nei campi come fertilizzante per le colture. Non ci sono microrganismi patogeni, elminti ed erbe infestanti nei fanghi, poiché muoiono se esposti alle alte temperature.

Esiste un tipo speciale di batteri termofili che può sopravvivere in un ambiente riscaldato a 90 gradi. Vengono aggiunti alle materie prime per accelerare il processo di fermentazione.

L'abbassamento della temperatura porta ad una diminuzione dell'attività dei batteri termofili o mesofili. Nelle abitazioni private, i mesofilli sono più spesso utilizzati, poiché non hanno bisogno di riscaldare in modo speciale il liquido e la produzione di gas è più economica. Successivamente, quando si ottiene il primo lotto di gas, questo può essere utilizzato per riscaldare il reattore con microrganismi termofili.

Importante! I metanogeni non tollerano sbalzi di temperatura, quindi in inverno devono essere tenuti sempre al caldo.

Come preparare le materie prime da versare nel reattore

Per la produzione di biogas da letame non è necessario aggiungere specificatamente al liquido dei microrganismi, perché sono già negli escrementi animali. È solo necessario mantenere il regime di temperatura e aggiungere una nuova soluzione di letame nel tempo. Deve essere adeguatamente preparato.

L'umidità della soluzione dovrebbe essere del 90% (consistenza della panna acida liquida), pertanto, i tipi secchi di escrementi vengono prima riempiti con acqua: escrementi di coniglio, cavallo, pecora, capra. Il letame di maiale nella sua forma pura non ha bisogno di essere diluito, poiché contiene molta urina.

Il prossimo passo è rompere i solidi del letame. Più piccola è la frazione, meglio i batteri elaboreranno la miscela e maggiore sarà la quantità di gas prodotta. Per fare questo, nelle installazioni, viene utilizzato un agitatore, che è costantemente in funzione. Riduce il rischio di formazione di una crosta dura sulla superficie del liquido.

Per la produzione di biogas sono adatti quei tipi di letame che hanno la più alta acidità. Sono anche chiamati freddo - maiale e mucca. La diminuzione dell'acidità interrompe l'attività dei microrganismi, quindi è necessario monitorare all'inizio quanto tempo impiegano a elaborare completamente il volume del serbatoio. Quindi aggiungere la dose successiva.

Tecnologia di trattamento del gas

Quando si trasforma il letame in biogas, risulta:

• 70% metano;

• 30% di anidride carbonica;

• 1% di impurità di idrogeno solforato e altri composti volatili.

Affinché il biogas diventi idoneo all'uso in azienda, deve essere purificato dalle impurità. Filtri speciali vengono utilizzati per rimuovere l'acido solfidrico. Il fatto è che i composti volatili di idrogeno solforato, quando disciolti in acqua, formano un acido. Contribuisce alla comparsa della ruggine sulle pareti di tubi o serbatoi, se sono in metallo.

• Il gas risultante viene compresso ad una pressione di 9 - 11 atmosfere.

• Viene immesso in un serbatoio d'acqua dove le impurità vengono disciolte nel liquido.

Su scala industriale, per la pulizia viene utilizzata calce o carbone attivo, oltre a filtri speciali.

Come ridurre il contenuto di umidità

Esistono diversi modi per sbarazzarsi da soli delle impurità dell'acqua nel gas. Uno di questi è il principio del chiaro di luna. Il gas scorre verso l'alto attraverso il tubo freddo. Il liquido condensa e scorre verso il basso. Per fare ciò, il tubo viene portato sottoterra, dove la temperatura diminuisce naturalmente. Man mano che aumenta, aumenta anche la temperatura e il gas essiccato entra nel deposito.

La seconda opzione è un sigillo d'acqua. Dopo l'uscita, il gas entra in un contenitore con acqua e viene purificato dalle impurità presenti. Questo metodo è chiamato metodo a una fase, quando il biogas viene pulito immediatamente da tutte le sostanze volatili e dall'umidità con l'aiuto dell'acqua.

Quali impianti vengono utilizzati per produrre biogas

Se si prevede che l'installazione si trovi vicino alla fattoria, l'opzione migliore sarebbe un design pieghevole che sia facile da trasportare in un'altra posizione. L'elemento principale dell'impianto è un bioreattore, nel quale vengono versate le materie prime e avviene il processo di fermentazione. Le grandi imprese usano i carri armati volumetria di 50 mc.

Le fattorie private costruiscono serbatoi sotterranei come bioreattore. Sono disposti in mattoni in una fossa preparata e rivestiti di cemento. Il calcestruzzo aumenta la sicurezza della struttura e impedisce l'ingresso di aria. Il volume dipende da quanta materia prima viene ricevuta dagli animali domestici al giorno.

I sistemi Surface sono anche popolari in casa. Se lo si desidera, l'installazione può essere smontata e spostata in un'altra posizione, a differenza di un reattore sotterraneo stazionario. Come serbatoio vengono utilizzati barili di plastica, metallo o cloruro di polivinile.

Per tipo di gestione ci sono:

• stazioni automatiche in cui il rabbocco e il pompaggio delle materie prime di scarto avviene senza intervento umano;

• meccanico, dove l'intero processo è controllato manualmente.

Con l'ausilio di una pompa è possibile facilitare lo svuotamento della vasca in cui entrano i rifiuti dopo la fermentazione. Alcuni artigiani usano pompe per pompare gas dai cuscini (ad esempio, le camere delle automobili) a un impianto di trattamento.

Schema di un impianto fatto in casa per la produzione di biogas da letame

Prima di costruire un impianto di biogas nella tua zona, dovresti conoscere il potenziale pericolo che potrebbe far esplodere il reattore. La condizione principale è l'assenza di ossigeno.

Il metano è un gas esplosivo e può prendere fuoco, ma per questo deve essere riscaldato oltre i 500 gradi. Se il biogas viene miscelato con l'aria, si svilupperà una sovrappressione che romperà il reattore. Il calcestruzzo potrebbe rompersi e non sarà adatto per un ulteriore utilizzo.

Video: biogas da escrementi di uccelli

Per evitare che la pressione si strappi dal coperchio, viene utilizzato un contrappeso, una guarnizione protettiva tra il coperchio e il serbatoio. Il contenitore non è completamente riempito - dovrebbe esserci almeno 10% di volume per l'uscita del gas. Migliore - 20%.

Quindi, per realizzare un bioreattore con tutti i dispositivi del tuo sito, hai bisogno di:

• È bene scegliere un posto in modo che sia lontano dalle abitazioni (non si sa mai cosa).

• Calcola la quantità stimata di letame che gli animali distribuiscono quotidianamente. Come contare - leggi sotto.

• Decidere dove posare il tubo di carico e scarico, nonché un tubo per condensare l'umidità nel gas risultante.

• Decidi la posizione del serbatoio dei rifiuti (fertilizzante predefinito).

• Scava una fossa, in base ai calcoli della quantità di materie prime.

• Scegli un contenitore che fungerà da serbatoio per il letame e installalo nella fossa. Se è previsto un reattore di cemento, il fondo della fossa viene colato con cemento, le pareti sono disposte con mattoni e intonacate con malta cementizia. Dopodiché, devi dare il tempo di asciugare.

• Nella fase di posa del serbatoio vengono sigillate anche le giunzioni tra il reattore e le tubazioni.

• Equipaggia un portello per l'ispezione del reattore. Tra di esso è posizionato un sigillo ermetico.

Se il clima è freddo, prima di cementare o installare un serbatoio di plastica, pensano a come riscaldarlo. Questi possono essere dispositivi di riscaldamento o un nastro utilizzato nella tecnologia "pavimento caldo".

Al termine del lavoro, controllare la tenuta del reattore.

Calcolo della quantità di gas

Da una tonnellata di letame si possono ottenere circa 100 metri cubi di gas. La domanda è quanta lettiera danno gli animali al giorno:

• pollo - 165 g al giorno;

• mucca - 35 kg;

• capra - 1 kg;

• cavallo - 15 kg;

• pecora - 1 kg;

• maiale - 5 kg.

Moltiplica queste cifre per il numero di teste e ottieni la dose giornaliera di escrementi da processare.

Più gas si ottiene da mucche e maiali. Se aggiungi alla miscela piante energeticamente potenti come mais, barbabietole, miglio, la quantità di biogas aumenterà. Le piante umide e le alghe hanno un grande potenziale.

Il più alto è negli scarti degli impianti di lavorazione della carne. Se ci sono tali fattorie nelle vicinanze, puoi collaborare e installare un reattore per tutti. Il periodo di ammortamento del bioreattore è di 1-2 anni.

Biomassa di scarto dopo la produzione di gas

Dopo la lavorazione del letame nel reattore, il sottoprodotto è biofango. Durante il trattamento anaerobico dei rifiuti, i batteri dissolvono circa il 30% della materia organica. Il resto resta immutato.

La sostanza liquida è anche un sottoprodotto della fermentazione del metano e viene utilizzata anche in agricoltura per la preparazione delle radici.

L'anidride carbonica è una frazione di scarto che i produttori di biogas cercano di rimuovere. Ma se lo sciogli in acqua, anche questo liquido può essere benefico.

Pieno utilizzo dei prodotti dell'impianto di biogas

Per utilizzare appieno i prodotti ottenuti dopo la lavorazione del letame, è necessario mantenere una serra. In primo luogo, il fertilizzante organico può essere utilizzato per la coltivazione di ortaggi tutto l'anno, la cui resa sarà stabile.

In secondo luogo, l'anidride carbonica viene utilizzata come medicazione superiore - radice o fogliare e la sua produzione è di circa il 30%. Le piante assorbono l'anidride carbonica dall'aria e allo stesso tempo crescono meglio e guadagnano massa verde. Se ti consulti con esperti del settore, ti aiuteranno a installare apparecchiature che convertono l'anidride carbonica da una forma liquida a una sostanza volatile.

Video: Biogas in 2 giorni

Il fatto è che per il mantenimento di un allevamento possono esserci molte risorse energetiche ricevute, soprattutto in estate, quando non c'è bisogno di riscaldare una stalla o un porcile.

Pertanto, si consiglia di impegnarsi in un'altra attività redditizia: una serra ecologica. Il resto dei prodotti può essere conservato in celle frigorifere, grazie alla stessa energia. La refrigerazione o qualsiasi altra apparecchiatura può funzionare con elettricità generata da una batteria a gas.

Utilizzare come fertilizzante

Oltre a generare gas, il bioreattore è utile in quanto i rifiuti vengono utilizzati come fertilizzante prezioso, che trattiene la quasi totalità dell'azoto e dei fosfati. Quando il letame viene introdotto nel terreno, il 30-40% di azoto viene irrimediabilmente perso.

Per ridurre la perdita di sostanze azotate, nel terreno vengono introdotti escrementi freschi, ma poi il metano rilasciato danneggia l'apparato radicale delle piante. Dopo la lavorazione del letame, il metano viene utilizzato per il proprio fabbisogno e tutti i nutrienti vengono preservati.

Il potassio e il fosforo dopo la fermentazione passano in una forma chelata, che viene assorbita dalle piante del 90%. Se visto in generale, quindi 1 tonnellata di letame fermentato può sostituire 70 - 80 tonnellate di normali escrementi animali.

La lavorazione anaerobica conserva tutto l'azoto nel letame, convertendolo in forma di ammonio, che aumenta del 20% la resa di qualsiasi coltura.

Tale sostanza non è pericolosa per l'apparato radicale e può essere applicata 2 settimane prima di piantare colture in piena terra, in modo che la materia organica possa essere elaborata questa volta dai microrganismi aerobi del suolo.

Prima dell'uso, il biofertilizzante viene diluito con acqua in un rapporto di 1:60. A questo sono adatte sia la frazione secca che quella liquida, che, dopo la fermentazione, entra anche nel serbatoio delle materie prime di scarto.

Sono necessari da 700 a 1.000 kg/l di fertilizzante puro per ettaro. Tenendo conto che fino a 40 kg di fertilizzanti si ottengono da un metro cubo di superficie del reattore al giorno, in un mese è possibile fornire non solo il proprio appezzamento, ma anche quello limitrofo, vendendo materia organica.

Quali sostanze nutritive possono essere ottenute dopo aver elaborato il letame

Il valore principale del letame fermentato come fertilizzante è in presenza di acidi umici, che, come guscio, trattengono ioni potassio e fosforo. Essendo ossidati nell'aria durante la conservazione a lungo termine, i microelementi perdono le loro qualità utili, ma, al contrario, le acquisiscono durante l'elaborazione anaerobica.

Gli humate hanno un effetto positivo sulla composizione fisica e chimica del suolo. Come risultato dell'introduzione della materia organica, anche i terreni più pesanti diventano più permeabili all'umidità. Inoltre, la materia organica è cibo per i batteri del suolo. Elaborano ulteriormente i resti che gli anaerobi non hanno mangiato e rilasciano acidi umici. Come risultato di questo processo, le piante ricevono nutrienti che vengono completamente assorbiti.

Oltre ai principali - azoto, potassio e fosforo - nel biofertilizzante sono presenti oligoelementi. Ma il loro numero dipende dalla materia prima: origine vegetale o animale.

Metodi di stoccaggio dei fanghi

È meglio conservare il letame fermentato in uno stato asciutto. In questo modo è più facile imballare e trasportare. La sostanza secca perde proprietà meno utili e può essere conservata chiusa. Sebbene durante l'anno tale fertilizzante non si deteriori affatto, deve essere ulteriormente chiuso in un sacchetto o contenitore.

Le forme liquide devono essere conservate in contenitori chiusi con coperchi ermetici per impedire lo sfiato dell'azoto.

Il problema principale dei produttori di biofertilizzanti è la commercializzazione in inverno, quando le piante sono a riposo. Nel mercato mondiale, il costo dei fertilizzanti di questa qualità varia da $ 130 per tonnellata. Se imposti una linea per il confezionamento di concentrati, puoi rimborsare il tuo reattore entro due anni.

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Il mondo moderno è costruito su un consumo sempre crescente, motivo per cui le risorse minerarie e di materie prime si esauriscono in modo particolarmente rapido. Allo stesso tempo, milioni di tonnellate di letame puzzolente vengono accumulate ogni anno in numerosi allevamenti e vengono spesi ingenti fondi per il suo smaltimento. Anche gli esseri umani non sono molto indietro nella produzione di rifiuti biologici. Fortunatamente, è stata sviluppata una tecnologia che consente di risolvere contemporaneamente questi problemi: utilizzare i rifiuti organici (principalmente letame) come materia prima, ottenendo un combustibile rinnovabile ecologico: il biogas. L'uso di tali tecnologie innovative ha dato vita a una nuova promettente industria: la bioenergia.

Cos'è il biogas

Il biogas è una sostanza gassosa volatile, incolore, inodore. È costituito dal 50-70 percento di metano, fino al 30 percento è anidride carbonica CO2 e un altro 1-2 percento - sostanze gassose - impurità (quando vengono pulite da esse, si ottiene il biometano più puro).

Gli indicatori fisico-chimici qualitativi di questa sostanza si stanno avvicinando al solito gas naturale di alta qualità. Secondo gli scienziati, il biogas ha proprietà caloriche molto elevate: ad esempio, il calore sprigionato durante la combustione di un metro cubo di questo combustibile naturale è equivalente al calore di un chilogrammo e mezzo di carbone.

Il rilascio di biogas avviene a causa dell'attività vitale di un tipo speciale di batteri - anaerobici, mentre i batteri mesofili si attivano quando l'ambiente viene riscaldato a 30-40 gradi Celsius e i batteri termofili si moltiplicano a una temperatura più alta - fino a +50 gradi .

Sotto l'azione dei loro enzimi, le materie prime organiche si decompongono con il rilascio di gas biologico.

Materie prime per il biogas

Non tutti i rifiuti organici sono idonei alla trasformazione in biogas. Ad esempio, i rifiuti degli allevamenti di pollame e suini nella sua forma pura non possono essere utilizzati in modo categorico, perché hanno un alto livello di tossicità. Per ottenere biogas da loro, è necessario aggiungere sostanze diluenti a tali rifiuti: massa di insilato, massa di erba verde e letame di vacca. L'ultimo componente è la materia prima più adatta per ottenere carburante ecologico, poiché le mucche mangiano solo cibi vegetali. Tuttavia, deve essere controllato anche per il contenuto di impurità di metalli pesanti, componenti chimici, tensioattivi, che in linea di principio non dovrebbero essere presenti nella materia prima. Un punto molto importante è il controllo di antibiotici e disinfettanti. La loro presenza nel letame può impedire il processo di decomposizione della massa grezza e la formazione di gas volatili.

Informazioni aggiuntive.È impossibile fare a meno dei disinfettanti, perché altrimenti la muffa inizia a formarsi sulla biomassa sotto l'influenza delle alte temperature. È inoltre necessario seguire e pulire tempestivamente il letame dalle impurità meccaniche (chiodi, bulloni, pietre, ecc.), che possono danneggiare rapidamente le apparecchiature del biogas. L'umidità delle materie prime destinate all'ottenimento del biogas deve essere almeno dell'80-90%.

Meccanismo di formazione del gas

Affinché il biogas possa essere rilasciato da materie prime organiche durante la fermentazione airless (chiamata scientificamente fermentazione anaerobica), sono necessarie condizioni adeguate: un contenitore sigillato e una temperatura elevata. Se fatto correttamente, il gas prodotto sale verso l'alto dove viene selezionato per l'uso, e ciò che resta è un ottimo concime agricolo bio-organico, ricco di azoto e fosforo, ma privo di microrganismi dannosi. Per il corretto e completo flusso dei processi, il regime di temperatura è molto importante.

Il ciclo completo di conversione del letame in combustibile ecologico va da 12 giorni a un mese, dipende dalla composizione della materia prima. Da un litro di volume utile del reattore si ottengono circa due litri di biogas. Se vengono utilizzate installazioni modernizzate più avanzate, il processo di produzione di biocarburanti viene accelerato a 3 giorni e la produzione di biogas aumenta a 4,5-5 litri.

Le persone hanno iniziato a studiare e utilizzare la tecnologia di estrazione di biocarburanti da fonti naturali organiche dalla fine del 18° secolo e, nell'ex Unione Sovietica, il primo dispositivo per la produzione di biogas è stato sviluppato negli anni '40 del secolo scorso. Al giorno d'oggi, queste tecnologie stanno diventando sempre più importanti e popolari.

Vantaggi e svantaggi del biogas

Il biogas come fonte di energia ha innegabili vantaggi:

• serve a migliorare la situazione ecologica in quelle aree dove è ampiamente utilizzato, poiché, insieme alla riduzione dell'uso di combustibili inquinanti, si ha una distruzione molto efficace dei rifiuti organici e la disinfezione degli effluenti, cioè le apparecchiature per il biogas fungono da stazione di pulizia;
• le materie prime per la produzione di questo combustibile fossile sono rinnovabili e praticamente gratuite - fintanto che gli animali negli allevamenti saranno nutriti, produrranno biomassa, e, quindi, combustibile per impianti di biogas;
• l'acquisto e l'utilizzo delle apparecchiature è economicamente vantaggioso: una volta acquistato, un impianto a biogas non richiederà più alcun investimento ed è di facile ed economica manutenzione; ad esempio, un impianto di biogas da utilizzare in azienda inizia a dare i suoi frutti già tre anni dopo il lancio; non è necessario costruire comunicazioni ingegneristiche e linee di trasmissione di energia, il costo di avvio di una biostazione è ridotto del 20%;
• non è necessario portare comunicazioni di ingegneria come linee elettriche e gasdotti;
• la produzione di biogas nella stazione utilizzando materie prime organiche locali non è un'impresa di rifiuti, a differenza delle imprese che utilizzano i tradizionali vettori energetici (gasdotti, caldaie, ecc.), i rifiuti non inquinano l'ambiente e non necessitano di un luogo per la loro Conservazione;
• quando si utilizza il biogas, una certa quantità di anidride carbonica, oltre allo zolfo, viene rilasciata nell'atmosfera, tuttavia queste quantità sono minime rispetto allo stesso gas naturale e vengono assimilate dagli spazi verdi durante la respirazione, quindi il contributo del bioetanolo alla l'effetto serra è minimo;
• rispetto ad altre fonti energetiche alternative la produzione di biogas è sempre stabile, l'attività e la produttività degli impianti di produzione di biogas può essere controllata da una persona (a differenza, ad esempio, delle batterie solari), assemblando più impianti in uno o, al contrario, suddividendoli in sezioni separate per ridurre il rischio di incidenti;
• nei gas di scarico quando si utilizzano biocarburanti, il contenuto di monossido di carbonio è ridotto del 25 percento e gli ossidi di azoto del 15;
• oltre al letame, alcuni tipi di piante possono essere utilizzati per ottenere biomassa come combustibile, ad esempio il sorgo aiuterà a migliorare le condizioni del suolo;
• Quando il bioetanolo viene aggiunto alla benzina, il suo numero di ottano aumenta e il carburante stesso diventa più resistente agli urti, la sua temperatura di autoaccensione viene notevolmente ridotta.

Biogas– non è un combustibile ideale, anche lui e la tecnologia per la sua produzione non sono privi di inconvenienti:

• il tasso di lavorazione delle materie prime organiche negli impianti di produzione del biogas è un punto debole della tecnologia rispetto alle fonti energetiche tradizionali;
• il bioetanolo ha un potere calorifico inferiore rispetto al carburante proveniente dal petrolio: viene rilasciata il 30% di energia in meno;
• il processo è piuttosto instabile, richiede una grande quantità di enzimi di una certa qualità per mantenerlo (ad esempio, un cambiamento nella dieta delle mucche influisce notevolmente sulla qualità delle materie prime del letame);
• produttori senza scrupoli di biomasse per stazioni di lavorazione possono impoverire notevolmente il suolo con un aumento delle semine, questo viola l'equilibrio ecologico del territorio;
• tubi e serbatoi con biogas possono depressurizzare, il che comporterà un forte calo della qualità del biocarburante.

Dove viene utilizzato il biogas?

In primo luogo, questo biocarburante ecologico viene utilizzato per soddisfare i bisogni domestici della popolazione, in sostituzione del gas naturale, per il riscaldamento e la cucina. Le imprese possono utilizzare il biogas per avviare un ciclo produttivo chiuso: il suo utilizzo è particolarmente efficace nelle turbine a gas. Con un'adeguata regolazione e la completa combinazione di una tale turbina con un impianto di biocarburanti, il suo costo compete con l'energia nucleare più economica.

L'efficienza dell'utilizzo del biogas è molto facile da calcolare. Ad esempio, da un'unità di bovino, si possono ricavare fino a 40 chilogrammi di letame, da cui si produce un metro cubo e mezzo di biogas, sufficienti a generare 3 kilowatt/ora di elettricità.

Determinando il fabbisogno elettrico dell'azienda è possibile determinare quale tipo di impianto di biogas utilizzare. Con un numero ridotto di mucche, è meglio produrre biogas in casa utilizzando un semplice impianto di biogas a bassa capacità.

Se l'azienda è molto grande e su di essa viene costantemente generata una grande quantità di rifiuti organici, è vantaggioso installare un impianto di biogas automatizzato di tipo industriale.

Nota! Durante la progettazione e la messa in servizio, qui sarà richiesto l'aiuto di specialisti qualificati.

Realizzazione di un impianto di biogas

Qualsiasi bioinstallazione è composta dalle seguenti parti principali:

• bioreattore, dove avviene la biodegradazione della miscela di letame;
• sistema di alimentazione del combustibile organico;
• unità per la miscelazione di masse biologiche;
• dispositivi per creare e mantenere il livello di temperatura desiderato;
• serbatoi per l'immissione al loro interno del biogas risultante (detentori di gas);

• contenitori per collocarvi le frazioni solide formate.

Questo è un elenco completo di elementi per impianti automatizzati industriali, mentre un impianto a biogas per una casa privata è molto più semplice da progettare.

Il bioreattore deve essere completamente sigillato, cioè l'accesso all'ossigeno non è consentito. Può essere un contenitore metallico a forma di cilindro, installato sulla superficie del terreno; gli ex serbatoi di carburante con una capacità di 50 metri cubi si adattano bene a questi scopi. I bioreattori pieghevoli pronti vengono montati/smontati rapidamente e spostati facilmente in una nuova posizione.

Se è previsto un piccolo impianto di biogas, è consigliabile interrare il reattore e realizzarlo sotto forma di un serbatoio in mattoni o cemento, nonché botti di metallo o PVC. È possibile posizionare un tale reattore di bioenergia all'interno, tuttavia, è necessario garantire una ventilazione costante dell'aria.

I bunker per la preparazione di materie prime biologiche sono un elemento necessario del sistema, perché prima di entrare nel reattore deve essere preparato: frantumato in particelle fino a 0,7 millimetri e immerso in acqua per portare il contenuto di umidità della materia prima a 90 per cento.

I sistemi di approvvigionamento di materie prime sono costituiti da un ricevitore di materie prime, una conduttura dell'acqua e una pompa per fornire la massa preparata al reattore.

Se il bioreattore è interrato, il contenitore della materia prima viene posizionato in superficie in modo che il substrato preparato fluisca nel reattore da solo sotto l'azione della gravità. È anche possibile posizionare il ricevitore della materia prima nella parte superiore della tramoggia, nel qual caso è necessaria una pompa.

L'uscita dei rifiuti si trova più vicino al fondo, di fronte all'ingresso della materia prima. Il ricevitore per le frazioni solide è realizzato sotto forma di una scatola rettangolare, dove conduce il tubo di uscita. Quando una nuova porzione del biosubstrato preparato entra nel bioreattore, il lotto di rifiuti solidi dello stesso volume viene immesso nel ricevitore. In futuro verranno utilizzati nelle fattorie come ottimi biofertilizzanti.

Il biogas risultante viene immagazzinato in contenitori di gas, che sono posti, di norma, sopra il reattore e hanno una forma conica oa cupola. I portagas sono realizzati in ferro e verniciati con pittura ad olio in più strati (questo aiuta a evitare la distruzione corrosiva). Nei grandi bioimpianti industriali, i serbatoi di biogas sono realizzati sotto forma di serbatoi separati collegati al reattore.

Per conferire al gas risultante proprietà combustibili, è necessario liberarlo dal vapore acqueo. Il biocarburante viene cablato attraverso un tubo attraverso un serbatoio dell'acqua (blocco idraulico), dopodiché può essere alimentato attraverso tubi di plastica direttamente per il consumo.

A volte puoi trovare speciali portagas in PVC a forma di borsa. Si trovano nelle immediate vicinanze dell'impianto. Man mano che i sacchetti si riempiono di biogas, si aprono, il loro volume aumenta abbastanza da ricevere tutto il gas prodotto.

Per il flusso efficiente dei processi di biofermentazione, è necessaria una costante miscelazione del substrato. Per prevenire la formazione di una crosta sulla superficie della biomassa e rallentare i processi di fermentazione, è necessario mescolarla costantemente attivamente. Per fare ciò, sul lato del reattore sono montati agitatori sommergibili o inclinati sotto forma di un miscelatore per la miscelazione meccanica della massa. Per le piccole stazioni, sono manuali, per quelle industriali - con controllo automatico.

La temperatura richiesta per l'attività vitale dei batteri anaerobici viene mantenuta mediante sistemi di riscaldamento automatizzati (per reattori stazionari), iniziano a riscaldarsi quando il calore scende al di sotto della norma e si spengono automaticamente al raggiungimento della temperatura normale. Puoi anche utilizzare impianti di caldaie, riscaldatori elettrici o installare un riscaldatore speciale sul fondo del contenitore con materie prime. Allo stesso tempo, è necessario ridurre le perdite di calore dal bioreattore, per questo è avvolto con uno strato di lana di vetro o altro isolamento termico viene effettuato, ad esempio, dal polistirene espanso.

Biogas fai da te

Per le case private, l'uso del biogas è ora molto rilevante: dal letame quasi gratuito è possibile ottenere gas per il fabbisogno domestico e riscaldare case e fattorie. Avere il proprio impianto di biogas è una garanzia contro le interruzioni di corrente e l'aumento dei prezzi del gas, nonché un ottimo modo per smaltire i rifiuti organici e la carta non necessaria.

Per la costruzione per la prima volta, è più logico utilizzare schemi semplici, tali strutture saranno più affidabili e dureranno più a lungo. In futuro, l'installazione può essere integrata con dettagli più complessi. Per una casa di 50 mq si ottiene una quantità sufficiente di gas con un volume del serbatoio di fermentazione di 5 metri cubi. Per garantire un regime di temperatura costante, necessario per una corretta fermentazione, è possibile utilizzare un tubo di riscaldamento.

Nella prima fase di costruzione, scavano una trincea per il bioreattore, le cui pareti devono essere rinforzate e sigillate con anelli di plastica, calcestruzzo o polimero (preferibilmente con fondo cieco - dovranno essere sostituiti periodicamente man mano che vengono utilizzati ).

La seconda fase consiste nell'installazione del drenaggio del gas sotto forma di tubi polimerici con numerosi fori. Durante l'installazione, è necessario tenere conto del fatto che le parti superiori dei tubi devono superare la profondità di riempimento prevista del reattore. Il diametro dei tubi di uscita non deve essere superiore a 7-8 centimetri.

Il passo successivo è l'isolamento. Successivamente, è possibile riempire il reattore con il substrato preparato, dopodiché viene avvolto in un film per aumentare la pressione.

Al quarto stadio vengono montate le cupole e il tubo di uscita, che è posto nel punto più alto della cupola e collega il reattore al serbatoio del gas. Il serbatoio del gas può essere rivestito con mattoni, una rete in acciaio inossidabile è montata sulla parte superiore e ricoperta di intonaco.

Un portello è posizionato nella parte superiore del serbatoio del gas, che si chiude ermeticamente, ne viene estratto un tubo del gas con una valvola per l'equalizzazione della pressione.

Importante! Il gas risultante deve essere rimosso e consumato costantemente, poiché il suo stoccaggio a lungo termine nella parte libera del bioreattore può provocare un'esplosione ad alta pressione. È necessario prevedere una tenuta stagna in modo che il biogas non si mescoli con l'aria.

Per riscaldare la biomassa, puoi installare una serpentina proveniente dall'impianto di riscaldamento della casa: questo è molto più redditizio dal punto di vista economico rispetto all'utilizzo di riscaldatori elettrici. Il riscaldamento esterno può essere fornito con l'aiuto del vapore, ciò escluderà il surriscaldamento delle materie prime al di sopra della norma.

In generale, un impianto di biogas fai-da-te non è una struttura così complessa, ma nella sua sistemazione è necessario prestare attenzione ai minimi dettagli per evitare incendi e distruzioni.

Informazioni aggiuntive. La realizzazione anche del più semplice impianto biologico deve essere formalizzata con i relativi documenti, è necessario disporre di uno schema tecnologico e di una mappa di installazione delle apparecchiature, ed è necessario ottenere l'approvazione della Stazione Sanitaria ed Epidemiologica, dei servizi antincendio e gas.

Al giorno d'oggi, l'uso di fonti di energia alternative sta guadagnando slancio. Tra questi, un sottosettore molto promettente della bioenergia è la produzione di biogas da rifiuti organici come letame e insilati. Le stazioni di produzione di biogas (industriali o piccole abitazioni) sono in grado di risolvere i problemi di smaltimento dei rifiuti, ottenendo combustibili e calore ecologici, oltre a fertilizzanti agricoli di alta qualità.

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Impianti di biogas per aziende agricole, il prezzo dipende dal numero di componenti, vari parametri caratteristici di tali dispositivi, varia entro 170 mila rubli.

Lavorano per ottenere, a seguito della lavorazione del prodotto finale, combustibili ecocompatibili, fertilizzanti, che vengono prodotti nell'unità, che comprende strutture tecniche, dispositivi, combinati in un unico ciclo tecnologico.

Gli impianti di biogas per la casa potrebbero un giorno sostituire completamente le costose fonti di energia per gli abitanti delle campagne. I cataclismi economici richiedono agli sviluppatori di attrezzature per l'agricoltura di produrre analoghi delle risorse naturali sotto forma di materie prime improvvisate per ridurre i costi di mantenimento di una fattoria privata, l'agricoltura.

Gli obiettivi degli agricoltori sono diversi: alcuni ottengono energia a basso costo per altri, è importante elaborare i rifiuti con l'aiuto di una piccola mini installazione:

• bestiame

Come risultato del lavoro, si ottengono biofertilizzanti e la propria fonte di energia. Inoltre, le fattorie devono sbarazzarsi di vari accumuli di rifiuti domestici; una struttura conveniente e universale li aiuta in questo, che fornisce prodotti utili anziché inutili.

Chi gestisce l'attrezzatura

Piccoli impianti di biogas saranno utili nelle moderne fattorie di un residente rurale. Dispositivi più grandi sono usati da pastori seri, dove è impossibile esistere senza unità che producono le specie energetiche necessarie.

La giustificazione per l'installazione nel cortile di una casa privata o di una grande azienda agricola è l'accumulo di materia organica, poiché qualsiasi attrezzatura necessita di alimentazione per funzionare.

Il mondo si batte per l'ecologia dell'ambiente, i mezzi più accettabili per questo sono la costruzione di impianti di biogas, che rilasciano sostanze pure e consumano combustibili alternativi. Su questa base, i dispositivi hanno ricevuto domanda nelle fattorie del nostro paese e all'estero.

Equipaggiamento standard

Gli ingegneri completano meccanismi di diverse dimensioni. La produzione dipende dalla potenza richiesta, che deve essere elaborata dall'unità e rilasciata in cambio. L'installazione della vista standard è costituita dai seguenti componenti:

• serbatoio di stoccaggio, riceve materiale per l'estrazione
• miscelatori, mulini strutturalmente diversi tra loro, macinano grossi frammenti grezzi
• serbatoio del gas, sigillato ermeticamente, il gas si accumula qui
• reattore sotto forma di un serbatoio in cui si forma il biocarburante
• dispositivi che alimentano le materie prime in un contenitore
• impianti che trasferiscono il combustibile ricevuto da un punto all'altro per la successiva conversione
  sistemi automatici che proteggono e controllano il processo produttivo

Il lavoro del ciclo tecnologico è stato elaborato nei minimi dettagli per rendere più facile per una persona la manutenzione dell'unità durante il periodo di elaborazione.

Come funziona

La prestazione degli aggregati si basa sul principio dell'impatto di formazioni batteriche di varia natura sulla materia organica, causando fermentazione. Questi processi hanno luogo all'interno del reattore. Dalla decomposizione di alcuni prodotti si ottiene un'altra sostanza, costituita da:

• metano
• diossido di carbonio
• impurità di ammoniaca, acido solfidrico, azoto

Il principio di funzionamento consiste nelle seguenti azioni:

• le materie prime vengono immesse nel serbatoio di stoccaggio
• il materiale viene frantumato, le pompe, i trasportatori si spostano nella vasca dell'acido, in questa vasca la biomassa viene sottoposta a riscaldamento aggiuntivo
• il reattore durevole, resistente agli acidi e ben chiuso accetta materie prime preparate per creare biogas

I dispositivi sono installati nel reattore per fornire un riscaldamento aggiuntivo, entro +40 gradi, della miscelazione delle sostanze, creare condizioni adeguate per loro, accelerando i processi di decomposizione e fermentazione, da cui si forma il prodotto finale. La velocità di trattamento dipende dalla capacità dell'impianto e dal tipo di rifiuto.

Nel processo:

• l'accumulo di gas viene effettuato in serbatoi di gas, sono montati come elemento separato o collegati insieme al corpo
• la capacità del reattore si raccoglie, dopo il completamento della procedura di decomposizione, si trasferisce all'uso
• nel serbatoio del gas viene creata una pressione sufficiente per convogliare il gas nel sistema di depurazione, in questa forma verrà utilizzato dal consumatore in vari campi di attività
• destinazione d'uso acquisire sostanze per fertilizzanti dopo la loro separazione in componenti in forma liquida o solida e trasferirle nella parte di stoccaggio

La decisione di avviare la costruzione dovrebbe essere accompagnata dalla considerazione delle condizioni in cui gli impianti di biogas operano con l'efficienza richiesta.

Opzioni di base per la selezione

La scarsa funzionalità del dispositivo è dovuta a una scarsa pianificazione. Gli errori possono essere notati immediatamente o dopo un po'. Viene effettuato uno studio approfondito e completo per escludere guasti alle apparecchiature. La procedura inizia dopo aver determinato la disponibilità di materia prima e quanto è necessario per la normale esistenza delle risorse energetiche.

Il reattore e le sue dimensioni sono influenzati da:

• quantità di elaborazione
• qualità del materiale
• materia prima
• regime di temperatura
• periodo di fermentazione

In pratica, in una determinata azienda agricola, occorre prestare attenzione ai seguenti punti:

• carico giornaliero di materiali in relazione alle dimensioni del reattore
• il volume del contenitore in cui vengono trattati i rifiuti
• calcolare l'uscita
• la possibilità di bilanciamento tra risultato e consumo effettivo

Prima di installare l'apparecchiatura, è necessario effettuare una scelta:

• il posto migliore per l'installazione
• modelli adatti alle caratteristiche del design

I criteri principali su cui si basa la scelta costruttiva sono il luogo e la definizione di una struttura interrata o di superficie. Inoltre, quando si dispone la struttura in alto, si dovrebbe decidere come installare il reattore in posizione verticale o orizzontale.

I biofertilizzanti sono immagazzinati negli edifici del sito o in fosse, botti di metallo. I costi ridurranno le parti finite dell'installazione, se si trovano nella fattoria. L'accumulo di materiali determina le dimensioni e la forma dei serbatoi in cui vengono miscelati, nonché che tipo di reattore è necessario, dispositivi per riscaldare le sostanze, frantumarle e miscelarle.

Il progetto del reattore selezionato deve essere conforme a:

• praticità
• facilità di manutenzione
• a tenuta di gas e acqua per eliminare le perdite e mantenere il gas in pieno

Un prerequisito per prestazioni efficaci è la presenza di un isolamento termico di alta qualità. È possibile ridurre i costi di costruzione e le dispersioni di calore con superfici minime.

La struttura deve essere stabile, sopportare carichi di pressione:

• materie prime

Gli impianti sono equipaggiati nelle seguenti forme ottimali:

• a forma di uovo
• cilindrico
• conico
• semicircolare

Non è consigliabile attrezzare forme quadrate di cemento o mattoni. La materia prima esercita pressione sugli angoli, provocando la comparsa di crepe, interrompendo i processi che si verificano all'interno, accumulando frammenti solidi. I materiali vagano meglio, le superfici secche non compaiono nelle strutture con partizioni interne.

I migliori materiali da costruzione sono:

• Acciaio: in questi contenitori è possibile ottenere una tenuta assoluta, sono facili da fabbricare, resistono ai carichi. Il problema è una maggiore suscettibilità alla corrosione. Le superfici sono trattate per prevenire la ruggine. Se la fattoria ha un serbatoio di metallo, la sua qualità dovrebbe essere controllata da tutti i lati. Sbarazzati delle imperfezioni.
• Plastica: i serbatoi realizzati con questo materiale sono prodotti morbidi e duri. La prima opzione è meno adatta, poiché il danno è facilmente causato, è difficile da isolare. I serbatoi di plastica dura sono stabili e non arrugginiscono.
• Il calcestruzzo è utilizzato da alcuni paesi in via di sviluppo. Non hanno restrizioni in termini di funzionamento, rivestimenti speciali possono eliminare la comparsa di crepe.
• Il mattone è usato da India e Cina. Per questo vengono utilizzati solo prodotti ben bruciati o vengono posate pareti in blocchi di cemento o pietra.

Quando si installano apparecchiature in calcestruzzo, mattoni o pietra, è necessario curare la finitura interna refrattaria resistente alla materia organica e all'idrogeno solforato.

L'ubicazione della struttura va presa con particolare serietà, per fornire fattori:

• aree libere
• distanza dalle abitazioni
• magazzinaggio
• ubicazione di fienili, porcilaie, pollai
• acque sotterranee
• comodo carico e scarico dei materiali

I reattori ospitano:

• in superficie con fondotinta
• sepolto nel terreno
• installato all'interno della fattoria

I dispositivi che funzionano con l'aiuto di una reazione chimica e biologica sono dotati di portelli attraverso i quali vengono eseguite riparazioni periodiche. La guarnizione in gomma fornisce una tenuta quando il coperchio è chiuso. L'isolamento termico è necessario per eseguire lavori indipendentemente dalla stagione.
L'edificio è coibentato con materiali improvvisati con lavorazione strato per strato delle superfici interne.

Puoi montare piccole installazioni a casa. Per divagare, dirò che ottenere biogas con le proprie mani non è una specie di nuova invenzione. Anche nei tempi antichi, il biogas in casa veniva attivamente ottenuto in Cina. Questo paese è ancora il leader in termini di numero di impianti di biogas. Ma qui come realizzare un impianto di biogas con le tue mani, cosa è necessario per questo, quanto costerà - cercherò di raccontare tutto questo in questo e negli articoli successivi.

Calcolo preliminare dell'impianto di biogas

Prima di procedere all'acquisto o all'automontaggio di un impianto a biogas, è necessario valutare adeguatamente la disponibilità delle materie prime, la loro tipologia, qualità e possibilità di fornitura ininterrotta. Non tutte le materie prime sono adatte alla produzione di biogas. Materie prime che non si adattano:

• materie prime ad alto contenuto di lignina;
• materie prime contenenti segatura di conifere (con presenza di resine)
• con umidità superiore al 94%
• letame in decomposizione, nonché materie prime con muffe o detergenti sintetici.

Se la materia prima è adatta per la lavorazione, è possibile procedere alla determinazione del volume del bioreattore. Il volume totale delle materie prime per la modalità mesofila (la temperatura della biomassa varia da 25-40 gradi, la modalità più comune) non supera i 2/3 del volume del reattore. La dose giornaliera non supera il 10% del totale delle materie prime caricate.

Qualsiasi materia prima è caratterizzata da tre parametri importanti:

• densità;
• contenuto di cenere;
• umidità.

Gli ultimi due parametri sono determinati da tabelle statistiche. La materia prima viene diluita con acqua tenendo conto del raggiungimento dell'80-92% di umidità. Il rapporto tra quantità di acqua e materie prime può variare da 1:3 a 2:1. Questo viene fatto per conferire al substrato la fluidità richiesta. Quelli. per garantire il passaggio del supporto attraverso le tubazioni e la possibilità di miscelarlo. Per piccoli impianti di biogas, la densità del substrato può essere assunta uguale alla densità dell'acqua.

Proviamo a determinare il volume del reattore usando un esempio.

Diciamo che la fattoria ha 10 bovini, 20 maiali e 35 polli. Gli escrementi escono al giorno: 55 kg da 1 bovino, da 1 maiale - 4,5 kg e 0,17 kg da pollo. Il volume dei rifiuti giornalieri sarà: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Arrotondare fino a 646 kg. Il contenuto di umidità degli escrementi di suini e bovini è dell'86% e quello del letame di pollo è del 75%. Per ottenere l'85% di umidità nel letame di pollo, aggiungere 3,9 litri di acqua (circa 4 kg).

Si scopre che la dose giornaliera di carico delle materie prime sarà di circa 650 kg. Pieno carico del reattore: OS=10x0,65=6,5 tonnellate e volume del reattore OP=1,5x6,5=9,75 m³. Quelli. abbiamo bisogno di un reattore con un volume di 10 m³.

Calcolo della resa del biogas

Tabella per il calcolo della resa del biogas in funzione del tipo di materia prima.

Se prendiamo lo stesso esempio, moltiplicando poi il peso di ogni tipologia di materia prima per i corrispondenti dati tabellari e sommando tutte e tre le componenti, otteniamo una resa di biogas di circa 27-36,5 m³ al giorno.

Per poter navigare la quantità richiesta di biogas, dirò che una famiglia media di 4 persone avrà bisogno di 1,8-3,6 m³ per cucinare. Per riscaldare una stanza di 100 m² - 20 m³ di biogas al giorno.

Installazione e fabbricazione del reattore

Un serbatoio di metallo, un contenitore di plastica può essere usato come reattore, oppure può essere costruito in mattoni, cemento. Alcune fonti affermano che la forma preferita sia quella a cilindro, ma nelle strutture quadrate costruite in pietra o mattoni, si formano delle crepe dovute alla pressione delle materie prime. Indipendentemente dalla forma, dal materiale e dal luogo di installazione, il reattore deve:

• essere a tenuta di acqua e gas. La miscelazione dell'aria con il gas non deve avvenire nel reattore. Tra il coperchio e il corpo deve essere presente una guarnizione in materiale sigillato;
• essere isolati termicamente;
• sopportare tutti i carichi (pressione del gas, peso, ecc.);
• avere un portello per i lavori di riparazione.

L'installazione e la scelta della forma del reattore viene effettuata individualmente per ciascuna azienda.

Tema di fabbricazione impianto di biogas fai da te molto esteso. Pertanto, mi concentrerò su questo in questo articolo. Nel prossimo articolo parleremo della scelta di altri elementi di un impianto a biogas, dei prezzi e di dove può essere acquistato.