Materiali richiesti richiesti:

• due contenitori;
• tubi di collegamento;
• valvole;
• filtro del gas;
• mezzi per garantire la tenuta (colla, resina, sigillante, ecc.);

Auspicabile:

• agitatore con motore elettrico;
• termometro;
• misuratore di pressione;

La seguente sequenza è adatta per le regioni meridionali. Per prestazioni in qualsiasi condizione, è necessario aggiungere un sistema di riscaldamento del reattore, che fornirà il riscaldamento della nave a 40 gradi Celsius e aumenterà l'isolamento termico, ad esempio racchiudendo la struttura con una serra. È auspicabile coprire la serra con un film nero. È anche desiderabile aggiungere uno scarico della condensa alla tubazione.

Realizzazione di un semplice impianto a biogas:

1. Crea un serbatoio di stoccaggio. Selezioniamo un serbatoio dove verrà immagazzinato il biogas risultante. Il serbatoio è fissato con una valvola e dotato di un manometro. Se il consumo di gas è costante, non è necessario un serbatoio del gas.
2. Isolare la struttura all'interno della fossa.
3. Installa i tubi. Posare i tubi nella fossa per il carico delle materie prime e lo scarico dell'humus di compost. Un ingresso e un'uscita sono realizzati nel recipiente del reattore. Il reattore è posto in una fossa. I tubi sono collegati ai fori. I tubi sono fissati saldamente con colla o altri mezzi adeguati. I diametri dei tubi inferiori a 30 cm contribuiranno all'intasamento. Il luogo di carico dovrebbe essere scelto sul lato soleggiato.
4. Installare il tetto apribile. Il rettore, dotato di portello, rende più agevoli i lavori di riparazione e manutenzione. Il portello e il recipiente del reattore devono essere incollati con gomma. Possono essere installati anche sensori di temperatura, pressione e livello delle materie prime.
5. Scegli un contenitore per il bioreattore. Il contenitore selezionato deve essere durevole, poiché durante la fermentazione viene rilasciata una grande quantità di energia; avere un buon isolamento termico; essere aria e impermeabile. I vasi a forma di uovo sono i più adatti. Se è problematico costruire un tale reattore, allora un recipiente cilindrico con bordi arrotondati sarebbe una buona alternativa. I contenitori di forma quadrata sono meno efficienti perché la biomassa indurita si accumula negli angoli, rendendo difficile la fermentazione.
6. Prepara una fossa.
7. Scegli un luogo per il montaggio dell'installazione futura. Si consiglia di scegliere un luogo sufficientemente lontano dalla casa e in modo da poter scavare una buca. Il posizionamento all'interno della fossa consente di risparmiare notevolmente sull'isolamento termico, utilizzando per questo materiali economici come l'argilla.
8. Verificare la tenuta della struttura risultante.
9. Avvia sistema.
10. Aggiungi materie prime. Attendiamo circa due settimane prima che tutti i processi necessari abbiano luogo.Una condizione necessaria per la combustione del gas è l'eliminazione dell'anidride carbonica. Per questo, è adatto un filtro normale da un negozio di ferramenta. Un filtro fatto in casa è costituito da un pezzo di tubo del gas lungo 30 cm riempito con legno secco e trucioli di metallo.

Composizione e tipologie

Il biogas è un gas ottenuto come risultato di un processo biochimico in tre fasi sulla biomassa, che si svolge in condizioni sigillate.

Il processo di decomposizione della biomassa è sequenziale: prima viene esposta a batteri idrolitici, poi forma acido e infine metano. Il materiale per i microrganismi in ogni fase è il prodotto dell'attività della fase precedente.

In uscita, la composizione approssimativa del biogas si presenta così:

• metano (dal 50 al 70%);
• anidride carbonica (dal 30 al 40%);
• acido solfidrico (~2%);
• idrogeno (~1%);
• ammoniaca (~1%);

L'accuratezza delle proporzioni è influenzata dalle materie prime utilizzate e dalla tecnologia di produzione del gas. Il metano ha il potenziale per la combustione, maggiore è la sua percentuale, meglio è.

Antiche culture risalenti a più di tremila anni fa (India, Persia o Assiria) hanno esperienza nell'uso del gas combustibile di palude. La giustificazione scientifica si è formata molto più tardi. La formula chimica del metano CH 4 è stata scoperta dallo scienziato John Dalton, la presenza di metano nel gas di palude è stata scoperta da Humphrey Davy. Un ruolo importante nello sviluppo dell'industria delle energie alternative è stato svolto dalla seconda guerra mondiale, che richiede alle parti in guerra un enorme bisogno di risorse energetiche.

Il possesso di enormi riserve di petrolio e gas naturale da parte dell'URSS ha portato alla mancanza di domanda di altre tecnologie per la generazione di energia, lo studio del biogas è stato principalmente oggetto di interesse della scienza accademica. Al momento la situazione è talmente cambiata che, oltre alla produzione industriale di vari tipi di combustibili, chiunque può realizzare un impianto di biogas per i propri scopi.

- un insieme di apparecchiature progettate per produrre biogas da materie prime organiche.

In base alla tipologia di approvvigionamento della materia prima si distinguono le seguenti tipologie di impianti a biogas:

• con mangime a porzioni;
• con fornitura continua;

Gli impianti a biogas con un approvvigionamento costante di materie prime sono più efficienti.

Per tipo di lavorazione delle materie prime:

1. Senza miscelazione automatica materie prime e mantenimento della temperatura richiesta - complessi con una configurazione minima, adatti per piccole aziende agricole (schema 1).
2. Con miscelazione automatica, ma senza mantenere la temperatura richiesta - serve anche piccoli allevamenti, in modo più efficiente rispetto al tipo precedente.
3. Mantenimento della temperatura desiderata, ma senza miscelazione automatica.
4. Con miscelazione automatica delle materie prime e supporto della temperatura.

Principio di funzionamento

Il processo di conversione delle materie prime organiche in biogas è chiamato fermentazione. La materia prima viene caricata in uno speciale contenitore che fornisce una protezione affidabile della biomassa dall'accesso all'ossigeno. Un evento che si verifica senza l'intervento dell'ossigeno è chiamato anaerobico.

Sotto l'influenza di batteri speciali in un ambiente anaerobico, inizia la fermentazione. Con lo sviluppo della fermentazione, la materia prima si ricopre di una crosta, che deve essere regolarmente distrutta. La distruzione avviene mediante un'accurata miscelazione.

È necessario mescolare il contenuto almeno due volte al giorno, senza violare la tenuta del processo. L'agitazione, oltre a rimuovere la crosta, permette di distribuire uniformemente l'acidità e la temperatura all'interno della massa organica. Come risultato di queste manipolazioni, viene prodotto biogas.

Il gas risultante viene raccolto in un serbatoio del gas, da lì viene consegnato al consumatore attraverso i tubi. I biofertilizzanti ottenuti dopo la lavorazione delle materie prime possono essere utilizzati come integratori alimentari per animali o aggiunti al terreno. Questo fertilizzante è chiamato compost humus.

L'impianto di biogas comprende i seguenti elementi:

• vasca di omogeneizzazione;
• reattore;
• agitatori;
• serbatoio di accumulo (portagas);
• complesso di riscaldamento e miscelazione dell'acqua;
• complesso di gas;
• complesso di pompe;
• separatore;
• sensori di controllo;
• I&C con visualizzazione;
• sistema di sicurezza;

Un esempio di impianto a biogas di tipo industriale è mostrato nello Schema 2.

Materie prime utilizzate

La decomposizione di eventuali residui animali o vegetali rilascia gas infiammabili in varia misura. Miscele di varie composizioni si adattano bene alle materie prime: letame, paglia, erba, rifiuti vari, ecc. La reazione chimica richiede un'umidità del 70%, quindi la materia prima deve essere diluita con acqua.

La presenza di detergenti, cloro, detersivi in ​​polvere nella biomassa organica è inaccettabile, poiché interferiscono con le reazioni chimiche e possono danneggiare il reattore. Inoltre non sono adatte per il reattore le materie prime con segatura di conifere (contenenti resine), con un'alta percentuale di lignina e che supera la soglia di umidità del 94%.

Verdura. Le materie prime vegetali sono ottime per la produzione di biogas. L'erba fresca offre la massima resa di carburante: da una tonnellata di materie prime si ottengono circa 250 m 3 di gas con una quota di metano del 70%. L'insilato di mais è leggermente più piccolo - 220 m 3 . Cime di barbabietola - 180 m 3.

Quasi tutte le piante, fieno o alghe possono essere utilizzate come biomassa. Lo svantaggio dell'applicazione risiede nella durata del ciclo produttivo. Il processo di produzione del biogas dura fino a due mesi. La materia prima deve essere macinata finemente.

Animale. Rifiuti di lavorazione, latticini, macelli, ecc. adatto per impianto a biogas. I grassi animali danno la massima resa di carburante: 1500 m 3 di biogas con una quota di metano dell'87%. Lo svantaggio principale è la scarsità. Anche le materie prime animali devono essere frantumate.

Escrementi. Il principale vantaggio del letame è il suo basso costo e la sua facile accessibilità. Lo svantaggio è che la quantità e la qualità del biogas è inferiore rispetto ad altri tipi di materie prime. Gli escrementi di cavallo e vacca possono essere riciclati immediatamente. Il ciclo di produzione durerà circa due settimane e produrrà una produzione di 60 m 3 con il 60% di contenuto di metano.

Il letame di pollo e il letame di maiale non possono essere utilizzati direttamente perché sono tossici. Per avviare il processo di fermentazione, devono essere mescolati con insilato. È possibile utilizzare anche un prodotto di scarto umano, ma le acque reflue non funzioneranno, poiché il contenuto di feci è basso.

Schemi di lavoro

Schema 1 - impianto a biogas senza miscelazione automatica delle materie prime:

Schema 2 - impianto biogas di tipo industriale:

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 rurali. 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, 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
• un reattore a forma di 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, dalla miscelazione delle sostanze, creare condizioni adeguate per loro, accelerando i processi di decomposizione e fermentazione, da cui si forma il prodotto finale. Il tasso di riciclaggio 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 cemento, mattoni o pietra, è necessario curare la finitura interna refrattaria resistente alla sostanza 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.

Un impianto di biogas fai-da-te può essere realizzato senza troppi sforzi. Il suo utilizzo farà risparmiare notevolmente sulle risorse energetiche, che oggi stanno diventando ogni volta sempre più costose. Se decidi da solo di costruire apparecchiature che ti consentano di ottenere biogas dai rifiuti, puoi consumare energia a basso costo che verrà utilizzata per riscaldare la tua casa e altre esigenze.

Uso benefico

Se durante il funzionamento dell'impianto si formano eccedenze di biogas o fertilizzanti, allora c'è l'opportunità di venderli a un prezzo di mercato, trasformando così in profitto ciò che è letteralmente sotto i tuoi piedi. Se sei un grande agricoltore, hai l'opportunità di acquistare una stazione di biogas già pronta. Tali installazioni, prodotte in fabbrica, sono molto costose, ma hanno una lunga durata.

Un impianto di biogas fai-da-te può essere realizzato con materiali improvvisati, non costerà molto e tali apparecchiature funzioneranno secondo lo stesso principio. In questo caso, puoi utilizzare gli strumenti disponibili, nonché i dettagli disponibili nell'arsenale del maestro.

Il principio di formazione del biogas

Se si intende realizzare un impianto che funzioni a biogas, è necessario presentare la tecnologia per la generazione di biogas. Quindi, in un contenitore speciale, chiamato bioreattore, viene eseguito il processo di elaborazione della massa biologica, i batteri anaerobici prendono parte a questo.

Un impianto di biogas fai-da-te per una casa su letame di quaglia funziona secondo il principio di creare condizioni caratterizzate dall'assenza di aria e fermentazione. Tutto questo dura per un certo tempo, la cui durata dipende dalla quantità di materie prime utilizzate nel processo.

Alla fine si forma una miscela di gas, che contiene il 60% di metano e il 35% di anidride carbonica. I restanti componenti gassosi sono contenuti nella massa in una quantità del 5%. Tra questi ultimi, l'idrogeno solforato può essere distinto in una piccola quantità. Il gas così formato viene continuamente prelevato dal reattore e, dopo aver subito un processo di purificazione, entra nella destinazione d'uso.

Caratteristiche del servizio

I rifiuti che hanno subito la lavorazione diventano fertilizzanti di alta qualità, che di tanto in tanto devono essere rimossi dal bioreattore. Possono essere posati sui campi. Un impianto di biogas fai-da-te può essere realizzato senza troppi sforzi se si ha accesso al bestiame e alle aziende agricole. Ciò indica che la produzione di biogas diventerà economicamente sostenibile solo se esiste una fonte di approvvigionamento di letame e altri rifiuti organici provenienti dall'allevamento.

Caratteristiche dell'autocostruzione di un bioreattore

Per capire come realizzare da soli un impianto di biogas, è necessario capire in quali parti è composto. Puoi prendere come base lo schema più semplice di equipaggiamento che può essere costruito da solo. Il design non prevede il riscaldamento e la miscelazione, ma c'è una delle parti principali: il reattore, noto anche come serbatoio di metano. Questo componente è necessario per l'implementazione della lavorazione del letame. Inoltre, c'è un bunker attraverso il quale vengono caricate le materie prime. È necessario dotare la struttura di un portello d'ingresso e di una guarnizione per l'acqua. Ma per poter scaricare le materie prime di scarto, sarà necessario un tubo. Un elemento simile sarà necessario per realizzare la possibilità di rimuovere il biogas.

Ecco come appare un impianto di biogas. Non è difficile realizzare un progetto del genere con le tue mani. Per ricevere biocarburante gratuito, dovresti scegliere un posto nel sito dove puoi costruire un serbatoio rinforzato, che sarà basato sul cemento. Questa nave fungerà da bioreattore. Alla sua base è necessario prevedere la presenza di un foro attraverso il quale verranno asportate le materie prime lavorate. Questo foro deve essere realizzato in modo tale che sia possibile chiuderlo bene. Ciò è dovuto al fatto che il funzionamento del sistema è possibile solo in condizioni di tenuta.

Le dimensioni del vano in cemento possono essere determinate tenendo conto della quantità di rifiuti organici utilizzati alla volta. È necessario scoprire quanta materia prima apparirà ogni giorno in una fattoria o in un cortile privato. Ma non dovresti risparmiare denaro, poiché sarà possibile garantire il pieno funzionamento del bioreattore solo se il serbatoio viene riempito a 2/3 del volume disponibile. Se realizzi un impianto di biogas con le tue mani da un barile, funzionerà secondo il seguente principio: non appena i rifiuti organici entrano nel contenitore ben chiuso del bioreattore, che si trova a una profondità nel terreno, essi iniziano a fermentare, il che porta al rilascio di biogas.

Caratteristiche della produzione di contenitori

Un impianto di biogas fai-da-te può essere realizzato tenendo conto dell'utilizzo quotidiano di una piccola quantità di rifiuti. In questo caso, è consentito sostituire la vasca in cemento armato con un contenitore in acciaio, che può anche essere una botte. Se decidi di ricorrere solo a una soluzione del genere, è necessario scegliere una nave di metallo, guidata da alcune regole.

Prima di tutto, devi prestare attenzione alle saldature, che devono essere sufficientemente forti e strette. Quando si utilizza un piccolo contenitore, non si deve contare sul fatto che sarà possibile ottenere una quantità significativa di biogas. La produzione dipenderà dalla massa di rifiuti organici che viene contemporaneamente elaborata nel reattore. Quindi, per formare 100 m 3 di biogas, è necessario trattare una tonnellata di rifiuti.

Apparecchiature per il riscaldamento del reattore

Un impianto biogas fai da te per la casa può essere realizzato in modo tale che durante il suo funzionamento sia possibile ottenere una maggiore efficienza. Questo è fornito dal riscaldamento. Tali manipolazioni accelereranno il processo di fermentazione della massa biologica. Se l'apparecchiatura è installata nelle regioni meridionali, questa necessità non si pone. La temperatura ambiente garantisce una naturale attivazione della fermentazione. Tuttavia, se l'impianto opera in regioni a clima freddo, in inverno il riscaldamento costituisce una condizione necessaria per il funzionamento degli impianti di produzione di biogas. Va ricordato che il processo di fermentazione inizia ad una temperatura che supera i 38°C.

Metodi per dotare un impianto di biogas di riscaldamento

Un impianto a biogas fai da te per la casa può essere dotato di riscaldamento in diversi modi. La prima prevede la necessità di collegare l'unità all'impianto di riscaldamento come una serpentina. Deve essere montato sotto il reattore. Il secondo metodo prevede l'installazione di un elemento riscaldante elettrico nella base del serbatoio. Il terzo metodo è caratterizzato dalla fornitura di riscaldamento diretto del serbatoio mediante l'utilizzo di impianti di riscaldamento elettrici apparecchiature a gas. L'attivazione della produzione di gas biologico in casa può essere integrata dalla funzione di miscelazione della massa nel vano. Per fare ciò, progetta un dispositivo che assomigli a un mixer domestico. Sarà azionato da un albero attraverso un foro nel coperchio, in alternativa può essere posizionato nelle pareti della vasca.

Sistema di uscita dell'attrezzatura di installazione

Un impianto di mini-biogas fai-da-te non può funzionare senza un sistema di scarico dei gas. Per fare ciò l'impianto deve avere un apposito foro che va montato nella parte superiore del coperchio, quest'ultimo deve chiudere bene il serbatoio. Per escludere la possibilità di miscelare il gas con l'aria, è necessario assicurarne la rimozione attraverso un sigillo d'acqua.

Uno dei compiti che devono essere risolti in agricoltura è lo smaltimento del letame e dei rifiuti vegetali. E questo è un problema piuttosto serio che richiede un'attenzione costante. Il riciclaggio richiede non solo tempo e fatica, ma anche una discreta quantità. Oggi c'è almeno un modo per trasformare questo mal di testa in una voce di reddito: trasformare il letame in biogas. La tecnologia si basa sul processo naturale di decomposizione del letame e dei residui vegetali a causa dei batteri in essi contenuti. L'intero compito è creare condizioni speciali per la decomposizione più completa. Queste condizioni sono la mancanza di accesso all'ossigeno e la temperatura ottimale (40-50 o C).

Tutti sanno come viene più spesso smaltito il letame: accatastato, poi, dopo la fermentazione, portato nei campi. In questo caso, il gas risultante viene rilasciato nell'atmosfera e lì volano anche il 40% dell'azoto contenuto nella sostanza originale e la maggior parte del fosforo. Il fertilizzante risultante è tutt'altro che perfetto.

Per ottenere il biogas è necessario che il processo di decomposizione del letame avvenga senza accesso all'ossigeno, in un volume chiuso. In questo caso nel prodotto residuo rimangono sia azoto che fosforo e il gas si accumula nella parte superiore del serbatoio, da dove può essere facilmente pompato fuori. Si ottengono due fonti di profitto: gas direttamente e fertilizzante efficace. Inoltre, il fertilizzante è di altissima qualità ed è sicuro al 99%: la maggior parte dei patogeni e delle uova di elminti muoiono, i semi di erbe infestanti contenuti nel letame perdono la loro capacità di germinazione. Ci sono anche linee per confezionare questo residuo.

Il secondo prerequisito per il processo di trasformazione del letame in biogas è il mantenimento della temperatura ottimale. I batteri contenuti nella biomassa sono inattivi alle basse temperature. Cominciano ad agire a una temperatura ambiente di +30 o C. Inoltre, nel letame sono contenuti due tipi di batteri:

Gli impianti termofili con temperature da +43 o C a +52 o C sono i più efficienti: in essi viene lavorato il letame per 3 giorni, fino a 4,5 litri di biogas si ottengono da 1 litro di area utile del bioreattore (questa è la produzione massima) . Ma mantenere una temperatura di +50°C richiede notevoli costi energetici, che non sono vantaggiosi in ogni clima. Pertanto, più spesso gli impianti di biogas funzionano a temperature mesofile. In questo caso il tempo di elaborazione può essere di 12-30 giorni, la resa è di circa 2 litri di biogas per 1 litro di volume del bioreattore.

La composizione del gas varia a seconda della materia prima e delle condizioni di lavorazione, ma approssimativamente è la seguente: metano - 50-70%, anidride carbonica - 30-50% e contiene anche una piccola quantità di idrogeno solforato (meno dell'1% ) e una piccolissima quantità di composti di ammoniaca, idrogeno e azoto. A seconda del design dell'impianto, il biogas può contenere una quantità significativa di vapore acqueo, che richiederà disidratazione (altrimenti semplicemente non brucerà). L'aspetto dell'installazione industriale è mostrato nel video.

Si può dire un intero impianto di produzione di gas. Ma per un cortile privato o una piccola fattoria, tali volumi sono inutili. L'impianto di biogas più semplice è facile da realizzare con le tue mani. Ma la domanda è: "Dove inviare il biogas dopo?" Il potere calorifico del gas risultante va da 5340 kcal/m3 a 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Può essere quindi fornito ad una caldaia a gas per la produzione di calore (riscaldamento e acqua calda), oppure ad un impianto di produzione di energia elettrica, fornelli a gas, ecc. È così che Vladimir Rashin, il progettista di un impianto di biogas, utilizza il letame del suo allevamento di quaglie.

Si scopre che avendo almeno una quantità più o meno decente di bestiame e pollame, tu stesso puoi soddisfare pienamente le esigenze della tua fattoria in termini di riscaldamento, gas ed elettricità. E se installi impianti a gas sulle auto, allora carburante per la flotta. Dato che la quota di energia nel costo di produzione è del 70-80%, puoi risparmiare solo su un bioreattore e quindi guadagnare molti soldi. Di seguito uno screenshot del calcolo economico della redditività di un impianto a biogas per una piccola azienda agricola (a settembre 2014). Non puoi chiamare l'economia piccola, ma sicuramente non è nemmeno grande. Ci scusiamo per la terminologia: questo è lo stile dell'autore.

Questa è una ripartizione approssimativa dei costi richiesti e dei possibili ricavi Schemi di impianti di biogas autocostruiti

Schemi di impianti a biogas autocostruiti

Lo schema più semplice di un impianto di biogas è un contenitore sigillato: un bioreattore, in cui viene versato il liquame preparato. Di conseguenza, c'è un portello per il carico del letame e un portello per lo scarico delle materie prime lavorate.

Lo schema più semplice di un impianto a biogas senza "campane e fischietti"

Il contenitore non è completamente riempito con il supporto: il 10-15% del volume deve rimanere libero di raccogliere gas. Un tubo del gas è integrato nel coperchio del serbatoio. Poiché il gas risultante contiene una quantità piuttosto grande di vapore acqueo, non brucerà in questa forma. Pertanto, è necessario passarlo attraverso un sigillo d'acqua per il drenaggio. In questo semplice dispositivo, la maggior parte del vapore acqueo si condenserà e il gas brucerà già bene. Quindi è desiderabile purificare il gas dall'idrogeno solforato non combustibile e solo allora può essere immesso nel supporto del gas, un contenitore per la raccolta del gas. E da lì è già possibile allevare i consumatori: alimentalo a una caldaia oa una stufa a gas. Come realizzare filtri per un impianto di biogas con le tue mani, guarda il video.

Grandi installazioni industriali sono collocate in superficie. E questo, in linea di principio, è comprensibile: il volume del lavoro fondiario è troppo grande. Ma nelle piccole fattorie, la ciotola del bunker è sepolta nel terreno. Ciò, in primo luogo, consente di ridurre i costi per mantenere la temperatura richiesta e, in secondo luogo, in un cortile privato, ci sono già abbastanza dispositivi.

Il contenitore può essere preso già pronto o realizzato in mattoni, cemento, ecc. In una fossa scavata. Ma in questo caso, dovrai occuparti della tenuta all'aria e dell'ostruzione: il processo è anaerobico - senza accesso all'aria, quindi è necessario creare uno strato impermeabile all'ossigeno. La costruzione risulta essere multistrato e la produzione di un tale bunker è un processo lungo e costoso. Pertanto, è più economico e più facile seppellire il contenitore finito. In precedenza, si trattava necessariamente di botti di metallo, spesso di acciaio inossidabile. Oggi, con l'avvento sul mercato dei contenitori in PVC, è possibile utilizzarli. Sono chimicamente neutri, hanno una bassa conduttività termica, una lunga durata e sono molte volte più economici dell'acciaio inossidabile.

Ma l'impianto di biogas sopra descritto avrà una bassa produttività. Per attivare il processo di lavorazione è necessaria la miscelazione attiva della massa nella tramoggia. In caso contrario si forma una crosta sulla superficie o nello spessore del substrato, che rallenta il processo di decomposizione e si ottiene meno gas in uscita. La miscelazione viene eseguita in qualsiasi modo disponibile. Ad esempio, come mostrato nel video. In questo caso, è possibile eseguire qualsiasi disco.

C'è un altro modo per mescolare gli strati, ma non meccanico: la barbitazione: il gas prodotto sotto pressione viene immesso nella parte inferiore del serbatoio del letame. Alzandosi, le bolle di gas romperanno la crosta. Poiché viene fornito lo stesso biogas, non ci saranno cambiamenti nelle condizioni di lavorazione. Inoltre, questo gas non può essere considerato una spesa: cadrà di nuovo nel serbatoio del gas.

Come accennato in precedenza, per ottenere buone prestazioni sono necessarie temperature elevate. Per non spendere troppi soldi per mantenere questa temperatura, è necessario prendersi cura dell'isolamento. Quale tipo di isolante termico scegliere, ovviamente, è il tuo business, ma oggi quello più ottimale è il polistirene espanso. Non teme l'acqua, non è influenzato da funghi e roditori, ha una lunga durata ed eccellenti prestazioni di isolamento termico.

La forma del bioreattore può essere diversa, ma la più comune è cilindrica. Non è l'ideale in termini di complessità di miscelazione del substrato, ma viene utilizzato più spesso perché le persone hanno accumulato molta esperienza nella costruzione di tali contenitori. E se un tale cilindro è diviso da una partizione, possono essere utilizzati come due serbatoi separati in cui il processo viene spostato nel tempo. Allo stesso tempo, un elemento riscaldante può essere integrato nella partizione, risolvendo così il problema del mantenimento della temperatura in due camere contemporaneamente.

Nella versione più semplice, gli impianti di biogas fatti in casa sono una fossa rettangolare, le cui pareti sono in cemento, e trattate con uno strato di fibra di vetro e resina poliestere per la tenuta. Questo contenitore è dotato di un coperchio. È estremamente scomodo durante il funzionamento: è difficile implementare il riscaldamento, la miscelazione e la rimozione della massa fermentata, è impossibile ottenere una lavorazione completa e un'elevata efficienza.

La situazione è leggermente migliore con gli impianti di trattamento del letame da trincea. Hanno bordi smussati, che facilitano il caricamento del letame fresco. Se rendi il fondo inclinato, la massa fermentata si sposterà per gravità in una direzione e sarà più facile selezionarla. In tali installazioni, è necessario fornire isolamento termico non solo per le pareti, ma anche per le coperture. Un tale impianto di biogas con le tue mani è facile da implementare. Ma non è possibile ottenere l'elaborazione completa e la quantità massima di gas in essa contenuta. Anche se riscaldato.

Le questioni tecniche di base sono state affrontate e ora conosci diversi modi per costruire un impianto di biogas per letame. Sono rimaste sfumature tecnologiche.

Cosa si può riciclare e come ottenere buoni risultati

Nel letame di qualsiasi animale sono presenti organismi necessari alla sua lavorazione. È stato scoperto che più di mille diversi microrganismi sono coinvolti nel processo di digestione e nella produzione di gas. Il ruolo più importante è svolto dai metanogeni. Si ritiene inoltre che tutti questi microrganismi si trovino in proporzioni ottimali nel letame bovino. In ogni caso, trattando questo tipo di rifiuti in combinazione con la massa dell'impianto, viene rilasciata la maggior quantità di biogas. La tabella mostra i dati medi per i tipi più comuni di rifiuti agricoli. Si noti che questa quantità di uscita di gas può essere ottenuta in condizioni ideali.

Per una buona produttività è necessario mantenere una certa umidità del supporto: 85-90%. Ma deve essere utilizzata acqua che non contenga sostanze chimiche estranee. Solventi, antibiotici, detersivi, ecc. influiscono negativamente sui processi. Inoltre, per il normale corso del processo, l'impasto liquido non deve contenere frammenti di grandi dimensioni. La dimensione massima dei frammenti: 1 * 2 cm, quelli più piccoli sono migliori. Pertanto, se prevedi di aggiungere ingredienti a base di erbe, devi macinarli.

È importante che la normale lavorazione nel substrato mantenga un livello di pH ottimale: entro 6,7-7,6. Di solito il mezzo ha un'acidità normale e solo occasionalmente i batteri che formano acido si sviluppano più velocemente di quelli che formano metano. Quindi l'ambiente diventa acido, la produzione di gas diminuisce. Per ottenere il valore ottimale, al substrato viene aggiunta la normale calce o soda.

Ora un po' del tempo necessario per elaborare il letame. In generale, il tempo dipende dalle condizioni create, ma il primo gas può iniziare a fluire già il terzo giorno dopo l'inizio della fermentazione. La formazione di gas più attiva si verifica durante la decomposizione del letame del 30-33%. Per poter navigare nel tempo, diciamo che dopo due settimane il supporto si decompone del 20-25%. Cioè, l'elaborazione ottimale dovrebbe durare un mese. In questo caso, il fertilizzante è della massima qualità.

Calcolo del volume del bunker per l'elaborazione

Per le piccole aziende agricole, l'impostazione ottimale è un'operazione permanente, ovvero quando il letame fresco viene fornito in piccole porzioni ogni giorno e rimosso nelle stesse porzioni. Affinché il processo non venga disturbato, la quota del carico giornaliero non deve superare il 5% del volume elaborato.

Gli impianti fatti in casa per la trasformazione del letame in biogas non sono l'apice della perfezione, ma sono piuttosto efficaci

Sulla base di ciò, è possibile determinare facilmente il volume del serbatoio necessario per un impianto di biogas fatto in casa. Devi moltiplicare per 20 il volume giornaliero di letame della tua fattoria (già diluito con un contenuto di umidità dell'85-90%) (questo è per le temperature mesofile, per le temperature termofile dovrai moltiplicare per 30). Alla cifra ottenuta va aggiunto un altro 15-20%: spazio libero per la raccolta del biogas sotto la cupola. Conosci il parametro principale. Tutti gli ulteriori costi e parametri del sistema dipendono dallo schema dell'impianto di biogas scelto per l'implementazione e da come farai il tutto. È del tutto possibile cavarsela con materiali improvvisati, oppure puoi ordinare un'installazione chiavi in ​​mano. Gli sviluppi della fabbrica costeranno da 1,5 milioni di euro, le installazioni dai Kulibins saranno più economiche.

Registrazione legale

L'installazione dovrà essere coordinata con il SES, l'ispezione del gas e i vigili del fuoco. Avrai bisogno:

• Schema tecnologico dell'impianto.
• Piano di layout delle apparecchiature e dei componenti con riferimento all'impianto stesso, al sito di installazione dell'unità termica, all'ubicazione delle tubazioni e delle linee elettriche e al collegamento della pompa. Il parafulmine e le strade di accesso devono essere contrassegnati sul diagramma.
• Se l'unità deve essere collocata all'interno, sarà necessario anche un piano di ventilazione che assicuri almeno otto scambi dell'aria totale nella stanza.

Come puoi vedere, qui la burocrazia è indispensabile.

Infine, un po' sulle prestazioni dell'installazione. In media, un impianto di biogas produce un volume di gas al giorno che è il doppio del volume utile del giacimento. Cioè, 40 m 3 di liquame daranno 80 m 3 di gas al giorno. Circa il 30% verrà speso per garantire il processo stesso (la principale voce di spesa è il riscaldamento). Quelli. all'uscita riceverete 56 m 3 di biogas al giorno. Per coprire il fabbisogno di una famiglia di tre persone e per riscaldare una casa di medie dimensioni, secondo le statistiche, occorrono 10 m 3. Nel saldo netto hai 46 m 3 al giorno. E questo è con una piccola installazione.

Risultati

Investendo un po' di soldi nella costruzione di un impianto di biogas (fai da te o chiavi in ​​mano), non solo provvederai alle tue esigenze e necessità di calore e gas, ma potrai anche vendere gas, oltre a -concimi di qualità derivanti dalla lavorazione.

La questione dell'ottenimento del metano interessa quei proprietari di fattorie private che allevano pollame o suini e allevano anche bovini. Di norma, tali allevamenti producono una quantità significativa di rifiuti animali organici e sono loro che possono apportare notevoli benefici, diventando una fonte di carburante a basso costo. Lo scopo di questo materiale è dirti come ottenere biogas a casa utilizzando proprio questi rifiuti.

Informazioni generali sul biogas

Derivato da vari concimi e escrementi di uccelli, il biogas domestico è costituito principalmente da metano. C'è dal 50 all'80%, a seconda dei prodotti di scarto utilizzati per la produzione. Lo stesso metano che brucia nelle nostre stufe e caldaie, e per il quale a volte paghiamo un sacco di soldi in base alle letture dei contatori.

Per dare un'idea della quantità di combustibile che si può teoricamente ottenere tenendo gli animali in casa o in campagna, presentiamo una tabella con i dati sulla resa del biogas e sul contenuto di metano puro in esso contenuto:

Come si può vedere dalla tabella, per la produzione efficiente di gas da sterco di vacca e scarti di insilato sarà necessaria una notevole quantità di materie prime. È più redditizio estrarre carburante dal letame suino e dagli escrementi di tacchino.

Il resto delle sostanze (25-45%) che compongono il biogas domestico sono anidride carbonica (fino al 43%) e acido solfidrico (1%). Anche nella composizione del carburante sono presenti azoto, ammoniaca e ossigeno, ma in piccole quantità. A proposito, è grazie al rilascio di idrogeno solforato e ammoniaca che il letame emette un odore "piacevole" così familiare. Per quanto riguarda il contenuto energetico, 1 m3 di metano può teoricamente rilasciare fino a 25 MJ (6,95 kW) di energia termica durante la combustione. Il calore specifico di combustione del biogas dipende dalla proporzione di metano nella sua composizione.

Per riferimento. In pratica si è verificato che per riscaldare una casa coibentata situata nella corsia centrale sono necessari circa 45 m3 di combustibile biologico per 1 m2 di superficie per stagione di riscaldamento.

Per natura è disposto in modo tale che il biogas dal letame si formi spontaneamente e indipendentemente dal fatto che lo si voglia o meno. Il mucchio di letame marcisce entro un anno - un anno e mezzo, essendo solo all'aria aperta e anche a temperature sotto lo zero. Per tutto questo tempo emette biogas, ma solo in piccole quantità, poiché il processo si allunga nel tempo. Il motivo sono centinaia di specie di microrganismi presenti negli escrementi animali. Cioè, non è necessario nulla per iniziare a gasare, si verificherà da solo. Ma per ottimizzare il processo e accelerarlo, saranno necessarie attrezzature speciali, di cui parleremo in seguito.

Tecnologia del biogas

L'essenza di una produzione efficiente è l'accelerazione del processo naturale di decomposizione delle materie prime organiche. Per fare ciò, i batteri al suo interno devono creare le migliori condizioni per la riproduzione e il trattamento dei rifiuti. E la prima condizione è mettere la materia prima in un contenitore chiuso - un reattore, altrimenti - un generatore di biogas. I rifiuti vengono frantumati e miscelati nel reattore con la quantità calcolata di acqua pura fino ad ottenere il substrato iniziale.

Nota. L'acqua pulita è necessaria affinché le sostanze che influiscono negativamente sull'attività vitale dei batteri non entrino nel substrato. Di conseguenza, il processo di fermentazione può essere notevolmente rallentato.

L'impianto industriale per la produzione di biogas è dotato di riscaldamento del substrato, impianti di miscelazione e controllo dell'acidità del mezzo. L'agitazione viene eseguita per rimuovere dalla superficie la crosta dura, che si verifica durante la fermentazione e interferisce con il rilascio di biogas. La durata del processo tecnologico è di almeno 15 giorni, durante i quali il grado di decomposizione raggiunge il 25%. Si ritiene che la resa massima di combustibile avvenga fino al 33% della decomposizione della biomassa.

La tecnologia prevede il rinnovo quotidiano del substrato, garantendo così una produzione intensiva di gas da liquame, negli impianti industriali ammonta a centinaia di metri cubi al giorno. Parte della massa esaurita nella quantità di circa il 5% del volume totale viene rimossa dal reattore e al suo posto viene caricata la stessa quantità di materie prime biologiche fresche. Il materiale di scarto viene utilizzato come fertilizzante organico per i campi.

Schema di un impianto a biogas

Ottenendo biogas a casa, è impossibile creare condizioni così favorevoli per i microrganismi come nella produzione industriale. E prima di tutto, questa affermazione riguarda l'organizzazione del riscaldamento del generatore. Come sapete, ciò richiede energia, il che porta a un aumento significativo del costo del carburante. È del tutto possibile controllare il rispetto dell'ambiente leggermente alcalino inerente al processo di fermentazione. Ma come correggerlo in caso di deviazioni? Di nuovo i costi.

Si consiglia ai proprietari di abitazioni private che desiderano produrre biogas con le proprie mani di realizzare un reattore dal design semplice con i materiali disponibili e quindi aggiornarlo al meglio delle loro capacità. Cosa c'è da fare:

• un contenitore ermetico con un volume di almeno 1 m3. Sono adatti anche diversi serbatoi e barili di piccole dimensioni, ma da essi verrà rilasciato poco carburante a causa della quantità insufficiente di materie prime. Tali volumi di produzione non ti soddisfano;
• organizzando la produzione di biogas in casa, è improbabile che inizi a riscaldare il serbatoio, ma è necessario isolarlo. Un'altra opzione è quella di interrare il reattore nel terreno isolando termicamente la parte superiore;
• installare un agitatore manuale di qualsiasi tipo nel reattore, tirando la maniglia attraverso il coperchio superiore. Il gruppo passaggio maniglia deve essere ermetico;
• fornire ugelli per l'alimentazione e lo scarico del substrato, nonché per il campionamento del biogas.

Di seguito è riportato uno schema di un impianto di biogas situato sotto il livello del suolo:

1 - generatore di carburante (serbatoio in metallo, plastica o cemento); 2 - bunker per versare il substrato; 3 - portello tecnico; 4 - una nave che svolge il ruolo di sigillo d'acqua; 5 - diramazione per scarico rifiuti; 6 – tubo di campionamento del biogas.

Come ottenere il biogas a casa?

La prima operazione è la macinazione dei rifiuti in una frazione la cui dimensione non supera i 10 mm. Quindi è molto più facile preparare il substrato e sarà più facile per i batteri elaborare le materie prime. La massa risultante viene accuratamente miscelata con acqua, la sua quantità è di circa 0,7 l per 1 kg di materia organica. Come accennato in precedenza, deve essere utilizzata solo acqua pulita. Quindi il substrato viene riempito con un impianto di biogas fai-da-te, dopodiché il reattore viene sigillato ermeticamente.

Più volte durante la giornata è necessario visitare il contenitore per mescolare il contenuto. Il 5° giorno è possibile verificare la presenza di gas e, se compare, pomparlo periodicamente con un compressore in una bombola. Se ciò non viene fatto in tempo, la pressione all'interno del reattore aumenterà e la fermentazione rallenterà o addirittura si arresterà del tutto. Dopo 15 giorni è necessario scaricare parte del supporto e aggiungere la stessa quantità di nuovo. I dettagli possono essere trovati guardando il video:

Conclusione

È probabile che un semplice impianto di biogas non soddisfi tutte le vostre esigenze. Ma, dato il costo attuale delle risorse energetiche, questo sarà già un aiuto considerevole in casa, perché non devi pagare le materie prime. Nel tempo, impegnati da vicino nella produzione, potrai coglierne tutte le caratteristiche e apportare le migliorie necessarie all'installazione.