Schema impianto biogas. Impianto biogas fai da te

Biogasè una miscela di gas che si forma durante il processo di decomposizione materia organica batteri anaerobici. Il biogas è altamente infiammabile e produce una fiamma pulita quando viene bruciato, quindi può essere utilizzato non solo per cucinare, ma anche per motori a combustione interna (ad esempio per generare elettricità).

Vantaggi di un impianto di biogas in casa:
– puoi facilmente ottenere il biogas in casa senza l’utilizzo di costose attrezzature;
– un’ottima energia alternativa per chi ha la casa lontana dalla civiltà, o per chi vuole essere indipendente dallo Stato;
– materie prime disponibili (letame, scarti di cucina, vegetazione tritata, ecc.);
– preoccupazione per l'ambiente, poiché nel processo di decomposizione delle sostanze organiche in natura, il gas entra nell'atmosfera, il che comporta un effetto serra, e in questo caso il biogas verrà bruciato, producendo CO2;
– produzione di fertilizzanti come sottoprodotto di un impianto di biogas.

Ma oltre ai vantaggi, l’impianto di biogas ha i suoi svantaggi:
– i batteri lavorano ad una temperatura di 18-40 gradi, quindi in estate si può ottenere biogas. Se si isola un impianto di biogas e lo si dota di riscaldamento, è possibile ottenere biogas nel periodo primaverile-autunnale, ma i costi di isolamento e riscaldamento potrebbero annullare i benefici ricevuti
– è necessario introdurre costantemente nuove materie prime, e quindi drenare i fertilizzanti.

Per realizzare un impianto di biogas con le tue mani avremo bisogno di:
1. Due botti da 200 l
2. Fusto da 30-60 litri o secchio grande in plastica
3. Tubi fognari in plastica
4. Tubo del gas
5. Gru

Per chiarezza, lo darò schema di installazione del biogas domestico

Principio di funzionamento di un impianto di biogas. Nel reattore vengono caricate le materie prime (letame, scarti di cucina, vegetazione tritata, ecc.) e l'acqua. L'impianto di biogas non inizierà a funzionare immediatamente, ma dopo alcuni giorni, quando il numero di batteri anaerobici avrà raggiunto il suo massimo.

Durante la vita dei batteri anaerobici viene rilasciato biogas, che verrà raccolto nella parte superiore del barile (in questo punto dovrebbe esserci un rubinetto). Dal reattore, il biogas entra nel collettore attraverso un tubo del gas.

Il collettore è un barile d'acqua da 200 litri e al suo interno un secchio rovesciato per raccogliere il gas, nonché per creare la pressione necessaria per il funzionamento di un forno a gas. Quando il gas entra, il secchio galleggerà. Se la quantità di biogas è maggiore di quella che può contenere il secchio di plastica, il gas uscirà semplicemente attraverso l’acqua.

Per costruire un reattore Avrai bisogno di un barile sigillato da 200 litri. Realizziamo diversi fori nella parte superiore della canna e installiamo:
– Tubo di plastica per il riempimento delle materie prime. Alla fine del tubo è necessario installare una transizione verso un tubo di grandi dimensioni (una specie di annaffiatoio, per comodità di versare le materie prime)
– Tubo in plastica per lo scarico dei fertilizzanti. Poiché un impianto di biogas non lo è macchina a moto perpetuo, ed è necessario aggiungere costantemente materie prime. Quando si aggiungono nuove materie prime, l'eccesso (materie prime già lavorate - fertilizzanti) uscirà attraverso il tubo di scarico.
– Un rubinetto nel punto più alto del barile di biogas.

Quando si fabbrica un reattore, è molto importante che tutte le connessioni siano sigillate, altrimenti, sotto la pressione risultante, il gas potrebbe fuoriuscire. Il tubo di scarico deve essere posizionato sotto il livello di installazione del rubinetto del gas. I tubi di scarico e riempimento devono essere ben chiusi quando non vengono utilizzati.

Per realizzare il raccoglitore avrai bisogno di un barile di plastica da 200 litri senza coperchio. Versare 3/4 dell'acqua nella botte e installare un'altra botte, capovolta, di volume più piccolo. Sul fondo di un barile più piccolo tagliamo un raccordo per collegare il tubo dal reattore e un rubinetto per collegare il tubo che va al forno a gas.

Per riempire le materie prime, aprire i fori di ingresso e drenaggio e riempire le materie prime. È meglio usare letame diluito in acqua. È preferibile utilizzare acqua piovana o acqua stabilizzata in modo che il contenuto di cloro della rete idrica non riduca le colonie di batteri. Inoltre, se usi i rifiuti della cucina, tieni lontani i detersivi. gusci d'uovo, ossa, scaglie di cipolla, poiché possono compromettere il funzionamento dell'impianto di biogas.

Il biogas stesso ha un ruolo molto cattivo odore, ma non c'è odore durante la combustione. Se brucerete il gas senza mescolarlo con l'aria, otterrete una fiamma gialla con della fuliggine, che farà fumare facilmente il fondo della pentola.

Se si mescola il biogas con l'aria e poi si dà fuoco, si ottiene una fiamma pulita di colore blu niente fuliggine. Quindi, ad esempio, nelle stufe a gas di fabbrica, le istruzioni dicono che quando si passa dal gas di rete al gas in bombola e viceversa, è necessario cambiare i getti (che differiscono per il diametro del foro), altrimenti il ​​bruciatore fumerà. In alternativa è possibile utilizzare becco Bunsen da laboratorio.

Se non disponi di un bruciatore da laboratorio, puoi facilmente realizzarne uno partendo da un pezzo di tubo praticando dei fori alla base. Pertanto, il gas, passando attraverso il tubo, si mescolerà con l'aria e all'uscita dal tubo otterremo un gas misto.

Puoi sperimentare con pezzi di legno come getti, affilandoli per assomigliare a una matita e praticandovi fori di diverso diametro. In questo modo è possibile ottenere la dimensione ottimale della torcia.

Per l'esperimento è stato utilizzato un vecchio barbecue come fornello, è stato praticato un foro sul fondo ed è stato installato un becco Bunsen. E successivamente il barbecue è stato sostituito con un fornello a fuoco singolo.

Per creare la pressione del gas, viene posizionato un peso sul collettore (un piccolo barile per raccogliere il gas). Ad esempio, se si imposta un carico di 5 kg, è possibile far bollire 1 litro d'acqua in 15 minuti. Se imposti un carico di 10 kg, 1 litro d'acqua bollirà in 10 minuti.

Riassumendo, va notato che L'impianto di biogas fatto in casa produce biogas per 30 minuti di funzionamento del bruciatore al giorno, se la materia prima è letame. Se utilizzi gli scarti di cucina come materia prima, la produttività è di soli 15 minuti al giorno.

Il gas rilasciato non è molto, ma concorderai che neanche l'impianto di biogas è così grande. Pertanto, se si desidera aumentare la quantità di gas prodotto, sarà necessario aumentare i volumi del reattore e del collettore.

Non è necessario aumentare le dimensioni del collettore se si pompa tempestivamente il biogas in un altro contenitore (ad esempio in una bombola). Molto semplicemente, questo può essere fatto utilizzando il compressore di un frigorifero, che ha un ingresso e un'uscita. Colleghiamo l'ingresso al collettore e l'uscita al cilindro.

Il compressore può essere dotato di automazione, ad esempio, quando il collettore è pieno di gas, la canna si alza, chiude i contatti, accendendo così il compressore. E il compressore, a sua volta, si spegneva quando la canna scendeva al livello minimo.

Il reattore di un impianto di biogas deve essere in plastica, ma in nessun caso di metallo, poiché a causa dei processi ossidativi il metallo arrugginisce rapidamente. Come opzione è possibile utilizzare botti di plastica di grandi dimensioni (ad esempio un Eurocube). E affinché grandi volumi di botti non occupino molto spazio nel cortile, possono essere sepolti.

19 novembre 2016 Gennady

Dato base teorica produzione di gas metano da biomasse mediante digestione anaerobica.

È stato spiegato con una descrizione il ruolo dei batteri nella trasformazione graduale delle sostanze organiche condizioni necessarie per la produzione più intensiva di biogas. Questo articolo fornirà implementazioni pratiche di impianti di biogas, con una descrizione di alcuni progetti fatti in casa.

Poiché i prezzi dell'energia stanno aumentando e molti proprietari di allevamenti e piccole aziende agricole hanno problemi con lo smaltimento dei rifiuti, sono diventati disponibili per la vendita complessi industriali per la produzione di biogas e piccoli impianti di biogas per abitazioni private. Utilizzando i motori di ricerca, un utente di Internet può facilmente trovare una soluzione pronta e conveniente in modo che l'impianto di biogas e il suo prezzo soddisfino le esigenze, entrare in contatto con i fornitori di attrezzature e concordare la costruzione di un generatore di biogas a casa o in fattoria.

Complesso industriale per la produzione di 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 di metano. I bioreattori possono essere completamente sigillati, con cupola fissa o galleggiante, e hanno un design a campana subacquea. I bioreattori psicrofili a campana (che non richiedono riscaldamento) hanno la forma di un serbatoio aperto con biomassa liquida, nel quale è immerso un contenitore a forma di cilindro o campana, dove viene raccolto il biogas.

Il biogas raccolto esercita pressione sulla bombola, facendola salire sopra il serbatoio. Pertanto, la campana funge anche da contenitore del gas, un deposito temporaneo per il gas generato.

Lo svantaggio della struttura a campana del reattore di biogas è l'impossibilità di mescolare il substrato e riscaldarlo durante i periodi freddi dell'anno. Anche fattore negativoè presente un forte odore e condizioni antigieniche dovute alla superficie esposta di parte del supporto.

Inoltre, parte del gas risultante fuoriuscirà nell’atmosfera, inquinando l’ambiente. Pertanto, questi bioreattori vengono utilizzati solo in impianti di biogas artigianali nei paesi poveri con climi caldi.

Per prevenire l'inquinamento ambientale ed eliminare gli odori sgradevoli, i reattori negli impianti di biogas per uso domestico e per grandi industrie sono progettati con cupola fissa. La forma della struttura nel processo di formazione del gas non è di grande importanza, ma quando si utilizza un cilindro con tetto a cupola si ottengono risparmi significativi materiali da costruzione. I bioreattori a cupola fissa sono dotati di tubi per l'aggiunta di nuove porzioni di biomassa e la selezione del substrato esaurito.

Principali tipologie di impianti biogas

Poiché il design più adatto è una tettoia fissa, la maggior parte soluzioni già pronte i bioreattori sono di questo tipo. A seconda del metodo di caricamento, i bioreattori hanno disegno diverso e sono suddivisi in:

• A porzioni, con un unico carico di tutta la biomassa e successivo scarico completo dopo la lavorazione delle materie prime. Lo svantaggio principale di questo tipo di bioreattore è il rilascio irregolare di gas durante la lavorazione del substrato;
• carico e scarico continuo delle materie prime, ottenendo così un rilascio uniforme di biogas. Grazie alla progettazione del bioreattore, durante il carico e lo scarico, la produzione di biogas non si ferma e non si verificano perdite, poiché i tubi attraverso i quali viene aggiunta e rimossa la biomassa sono realizzati sotto forma di una tenuta idraulica che impedisce la fuoriuscita di gas.

I reattori di biogas batch possono avere qualsiasi design che impedisca perdite di gas. Ad esempio, un tempo in Australia erano popolari i serbatoi di metano a canale con un tetto gonfiabile elastico, dove una leggera sovrappressione all'interno del bioreattore gonfiava una bolla di polipropilene resistente. Quando veniva raggiunto un certo livello di pressione all'interno del bioreattore, veniva acceso un compressore che pompava fuori il biogas prodotto.

Il tipo di fermentazione in questo impianto di biogas può essere mesofila (a basso riscaldamento). 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 che non è necessario un ricevitore intermedio, ma il grande svantaggio è la vulnerabilità della cupola elastica ai danni meccanici.

IN Ultimamente Stanno guadagnando popolarità i bioreattori batch con fermentazione secca del letame senza aggiunta di acqua al substrato. Poiché il letame ha una propria umidità, sarà sufficiente per la vita degli organismi, anche se l'intensità delle reazioni diminuirà.

I bioreattori a secco sembrano un garage sigillato con porte a chiusura ermetica. La biomassa viene caricata nel reattore tramite un caricatore front-end e rimane in questo stato fino al completamento dell'intero ciclo di formazione del gas (circa sei mesi), senza la necessità di aggiungere un substrato o miscelarlo.

Impianto biogas fai da te

Va notato che nella maggior parte dei bioreattori, di norma, solo la zona di formazione del gas è sigillata e la biomassa liquida all'ingresso e all'uscita è sotto pressione atmosferica. Pressione eccessiva all'interno del bioreattore sposta parte del substrato liquido negli ugelli, motivo per cui il livello di biomassa al loro interno è leggermente superiore a quello all'interno del contenitore.

Questi progetti di bioreattori fatti in casa sono popolari tra gli artigiani che realizzano autonomamente impianti di biogas con le proprie mani per la casa, consentendo ripetuti carichi e scarichi manuali del substrato. Quando realizzano bioreattori con le proprie mani, molti artigiani sperimentano contenitori completamente sigillati, utilizzando come contenitore del gas diversi tubi di gomma provenienti dai pneumatici di veicoli di grandi dimensioni.

Nel video qui sotto, un appassionato della produzione casalinga di biogas, usando come esempio barili pieni di escrementi di uccelli, dimostra la possibilità di produrre effettivamente gas combustibile in casa trasformando i rifiuti del pollame in fertilizzanti utili. L'unica cosa che può essere aggiunta al progetto descritto in questo video è che è necessario installare 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. Su Internet si trovano tabelle che indicano la quantità di rifiuti prodotti dai vari animali, ma per i proprietari che devono rimuovere il letame ogni giorno questa teoria non serve, poiché grazie alla propria pratica conoscono la quantità e la massa del letame futuro substrato. In base alla disponibilità di materie prime rinnovabili ogni giorno, è possibile calcolare il volume richiesto del bioreattore e quello giornaliero produzione di biogas.

Dopo aver effettuato i calcoli e approvato il progetto del bioreattore, si può iniziare la sua costruzione. Il materiale può essere un contenitore in cemento armato gettato nel terreno, oppure una muratura sigillata con uno speciale rivestimento utilizzato per il trattamento delle piscine.

È anche possibile costruire il serbatoio principale di un impianto di biogas domestico in ferro rivestito con materiale anticorrosivo. I piccoli bioreattori industriali sono spesso realizzati con serbatoi di plastica di grandi volumi e resistenti agli agenti chimici.

Negli impianti di biogas industriali, vengono utilizzati sistemi di controllo elettronico 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 creano ceppi sempre più stabili ed efficaci di batteri metanogeni, che possono essere acquistati dalle aziende coinvolte nella produzione di biogas.

La necessità di pompare e purificare 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 con successivo rilascio gas velenoso. L'uso di un impianto di biogas così primitivo collegato ad una stufa è assolutamente inaccettabile a causa del rischio di avvelenamento da parte dei componenti tossici del biogas non purificato.

Pertanto, quasi tutti gli schemi di installazione del biogas comprendono 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 metallici oppure acquistare sistemi di filtrazione professionali. Un contenitore per lo stoccaggio temporaneo del biogas può essere realizzato con camere d'aria di pneumatici, da cui il gas viene pompato di tanto in tanto da un compressore in bombole di propano standard per lo stoccaggio e il successivo utilizzo.

Un bioreattore migliorato con cupola galleggiante può essere considerato un'alternativa all'uso obbligatorio di un serbatoio di gas. Il miglioramento consiste nell'aggiungere una partizione concentrica, che forma una sacca d'acqua, agendo come un sigillo d'acqua e impedendo 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 un sistema di pulizia e un riduttore, può essere utilizzato in un fornello domestico, sfiatandolo periodicamente dal bioreattore.

Macinazione e miscelazione del substrato in un bioreattore

La miscelazione della biomassa è una componente importante del processo di formazione del biogas e fornisce ai batteri l'accesso nutrienti, che possono aggregarsi sul fondo del bioreattore. Affinché le particelle di biomassa possano essere 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 domestici, vengono utilizzati tre metodi di miscelazione del substrato:

1. agitatori meccanici, azionati da motore elettrico o manualmente;
2. miscelazione a circolazione utilizzando una pompa o un'elica che pompa il substrato all'interno del bioreattore;
3. miscelazione a gorgogliamento utilizzando lo spurgo della biomassa liquida con il biogas esistente. 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 utilizzando timer elettronico. La miscelazione a getto d'acqua o a gorgogliamento della biomassa può essere effettuata solo utilizzando motori elettrici controllati manualmente o utilizzando un algoritmo software.

Questo bioreattore ha un dispositivo di miscelazione meccanico.

Riscaldamento del substrato in impianti di biogas mesofili e termofili

La temperatura ottimale per la formazione di gas è la temperatura del substrato entro 35-50ºC. Per mantenere questa temperatura, vari sistemi di riscaldamento– acqua, vapore, elettrici. Il controllo della temperatura deve essere effettuato utilizzando un termostato o termocoppie collegate ad un attuatore che regola il riscaldamento del bioreattore.

È inoltre necessario ricordare che una fiamma libera surriscalderà le pareti del bioreattore e la biomassa all'interno brucerà. Un substrato bruciato ridurrà il trasferimento di calore e la qualità del riscaldamento e la parete calda del bioreattore collasserà rapidamente. Uno di migliori opzioniè il riscaldamento dell'acqua dal tubo di ritorno dell'impianto di riscaldamento domestico. È necessario installare un sistema di valvole elettriche per poter spegnere il riscaldamento del bioreattore o collegare il riscaldamento del substrato direttamente dalla caldaia se fa troppo freddo.

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

Esperimenti pratici inevitabili quando si costruiscono impianti di biogas con le proprie mani

Non importa quanta letteratura legge un principiante appassionato di autoproduzione di biogas, e non importa quanti video guarda, in pratica dovrà imparare molto da solo, e i risultati, di regola, saranno lontani dall'essere quelli calcolati.

Pertanto, molti artigiani principianti seguono il percorso di esperimenti indipendenti nella produzione di biogas, iniziando con piccoli contenitori, determinando la quantità di gas che il loro piccolo impianto sperimentale di biogas produce dalle materie prime disponibili. I prezzi dei componenti, della produzione di metano e dei costi futuri per la costruzione di un impianto di biogas funzionante a pieno titolo ne determineranno la redditività e la fattibilità.

Nel video qui sopra, il maestro dimostra le capacità del suo impianto di biogas, misurando la quantità di biogas prodotta in un giorno. Nel suo caso, quando vengono pompate otto atmosfere nel ricevitore del compressore, il volume del gas risultante dopo il ricalcolo tenendo conto del volume del contenitore da 24 litri sarà di circa 0,2 m².

Questo volume di biogas ottenuto da un barile da duecento litri non è significativo, ma, come mostrato nel seguente video di questo maestro, questa quantità di gas è sufficiente per un'ora di combustione di un fornello (15 minuti moltiplicati per quattro atmosfere di un cilindro, che è il doppio della dimensione del ricevitore).

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

Nella fattoria di qualsiasi azienda agricola è possibile utilizzare non solo l'energia del vento, del sole, ma anche del biogas.

Biogas- combustibile gassoso, prodotto della decomposizione microbiologica anaerobica delle sostanze organiche. Le tecnologie del biogas sono le più radicali, rispettose dell’ambiente e modo senza sprechi lavorazione, smaltimento e disinfezione di vari rifiuti organici di origine vegetale e animale.

Condizioni di ricezione e valore dell'energia biogas.

Chi vuole costruire un piccolo impianto di biogas nella propria azienda agricola deve sapere nel dettaglio quali materie prime e con quale tecnologia è possibile produrre biogas.

Si ottiene biogas nel processo di fermentazione (decomposizione) anaerobica (senza accesso all'aria) di sostanze organiche (biomassa) di varia origine: escrementi di uccelli, cime, foglie, paglia, steli di piante e altri rifiuti organici provenienti da singole famiglie. Pertanto, il biogas può essere prodotto da tutti i rifiuti domestici che hanno la capacità di fermentare e decomporsi allo stato liquido o umido senza accesso all'ossigeno. Gli impianti anaerobici (fermentatori) consentono di processare qualsiasi massa organica durante il processo in due fasi: decomposizione della massa organica (idratazione) e sua gassificazione.

L'utilizzo di materia organica che ha subito decomposizione microbiologica negli impianti di biogas aumenta la fertilità del suolo e la resa di varie colture del 10-50%.

Il biogas, che viene rilasciato durante la complessa fermentazione dei rifiuti organici, è costituito da una miscela di gas: metano (gas “di palude”) - 55-75%, anidride carbonica - 23-33%, idrogeno solforato - 7%. La fermentazione del metano è un processo batterico. La condizione principale per il suo flusso e la produzione di biogas è la presenza di calore nella biomassa senza accesso all'aria, che può essere creato in semplici impianti di biogas. Le installazioni sono facili da costruire nelle singole aziende agricole sotto forma di fermentatori speciali per la fermentazione della biomassa.

Nell'agricoltura domestica, la principale materia prima organica da caricare nel fermentatore è letame.

Nella prima fase di caricamento del letame di grandi dimensioni nel contenitore del fermentatore bestiame La durata del processo di fermentazione dovrebbe essere di 20 giorni, per il letame suino - 30 giorni. Quando si caricano vari componenti organici si ottiene più gas rispetto al caricamento di un solo componente. Ad esempio, durante la lavorazione del letame bovino e del pollame, il biogas può contenere fino al 70% di metano, il che aumenta significativamente l'efficienza del biogas come combustibile. Dopo che il processo di fermentazione si è stabilizzato, le materie prime devono essere caricate quotidianamente nel fermentatore, ma non più del 10% della quantità di massa in esso lavorata. L'umidità consigliata delle materie prime in estate è del 92-95%, in inverno - 88-90%.

Nel fermentatore, insieme alla produzione di gas, viene eseguita la disinfezione dei rifiuti organici dalla microflora patogena, la deodorizzazione degli escreti odori sgradevoli. I fanghi bruni risultanti vengono periodicamente scaricati dal fermentatore e utilizzati come fertilizzante.

Per riscaldare la massa lavorata viene utilizzato il calore che si libera durante la sua decomposizione nel biofermentatore. Quando la temperatura nel fermentatore diminuisce, l'intensità dello sviluppo di gas diminuisce, poiché i processi microbiologici nella massa organica rallentano. Pertanto, un isolamento termico affidabile di un impianto di biogas (biofermentatore) è una delle condizioni più importanti per il suo normale funzionamento.

Per garantire il necessario regime di fermentazione, si consiglia di mescolare il letame posto nel fermentatore acqua calda(preferibilmente 35-40 °C). Anche le perdite di calore devono essere ridotte al minimo durante le operazioni periodiche di ricarica e pulizia del fermentatore. Per un migliore riscaldamento del fermentatore si può utilizzare “ effetto serra" Per fare ciò, sopra la cupola viene installata una struttura in legno o metallo leggero e ricoperta con pellicola di plastica. I migliori risultati si ottengono ad una temperatura della materia prima in fermentazione, 30-32°C ed un'umidità del 90-95%. Nel sud dell’Ucraina gli impianti di biogas possono funzionare in modo efficiente senza ulteriore riscaldamento della massa organica nel fermentatore. Nelle regioni della zona centrale e settentrionale, parte del gas prodotto deve essere speso durante i periodi freddi dell'anno per il riscaldamento aggiuntivo della massa fermentata, il che complica la progettazione degli impianti di biogas. È possibile che dopo il primo riempimento del fermentatore e l'inizio dell'estrazione del gas, quest'ultimo non bruci. Ciò è spiegato dal fatto che il gas inizialmente prodotto contiene più del 60% di anidride carbonica. In questo caso dovrà essere rilasciato nell'atmosfera e dopo 1-3 giorni l'impianto di biogas funzionerà in modo stabile.

Quando fai fermentare gli escrementi di un animale, puoi ottenere in un giorno: bestiame ( peso vivo 500-600 kg) - 1,5 metri cubi di biogas, suini (peso vivo 80-100 kg) - 0,2 metri cubi, pollo o coniglio - 0,015 metri cubi.

In un giorno di fermentazione, il 36% del biogas è formato da letame bovino e il 57% da letame suino. Dal punto di vista energetico, 1 metro cubo di biogas equivale a 1,5 kg carbone, 0,6 kg di cherosene, 2 kW/h di elettricità, 3,5 kg di legna da ardere, 12 kg di bricchette di letame.

Le tecnologie del biogas sono state ampiamente sviluppate in Cina; vengono attivamente implementate in numerosi paesi in Europa, America, Asia e Africa. IN Europa occidentale Ad esempio, in Romania e in Italia, più di 10 anni fa hanno iniziato a utilizzare in modo massiccio impianti di biogas di piccole dimensioni con un volume di materie prime lavorate di 6-12 metri cubi.

Proprietari di terreni domestici e fattorie Anche l’Ucraina ha cominciato a mostrare interesse per tali installazioni. Sul territorio di qualsiasi tenuta è possibile attrezzare uno degli impianti di biogas più semplici, che, ad esempio, vengono utilizzati nelle singole fattorie in Romania. Secondo quelli riportati in Fig. 1-a, fossa 1 e cupola 3 sono attrezzate secondo le dimensioni. La fossa è rivestita con lastre di cemento armato di 10 cm di spessore, intonacate con malta cementizia e rivestite con resina per la tenuta. Dal ferro del tetto viene saldata una campana alta 3 m, nella parte superiore della quale si accumulerà il biogas. Per proteggerla dalla corrosione, la campana viene periodicamente verniciata con due strati di pittura ad olio. È ancora meglio rivestire prima l'interno della campana con piombo rosso.

Nella parte superiore della campana è installato un tubo 4 per la rimozione del biogas e un manometro 5 per misurarne la pressione. Il tubo di uscita del gas 6 può essere costituito da un tubo in gomma, plastica o metallo.

Intorno al pozzo di fermentazione è installata una scanalatura in cemento-sigillo d'acqua 2, riempita d'acqua, in cui il lato inferiore della campana è immerso ad una profondità di 0,5 m.

Il gas può essere fornito alla stufa tramite tubi metallici, di plastica o di gomma. Per evitare la rottura dei tubi a causa del congelamento dell'acqua di condensa in inverno, si utilizza un semplice accorgimento (Fig. 1-b): il tubo a U 2 è collegato alla tubazione 1 nel punto più basso. L'altezza della sua parte libera deve essere maggiore della pressione del biogas (in mm colonna d'acqua). La condensa 3 viene scaricata attraverso l'estremità libera del tubo e non si verificheranno perdite di gas.

Nella seconda opzione di installazione (Fig. 1-c), la fossa 1 con un diametro di 4 mm e una profondità di 2 m è rivestita internamente con ferro per coperture, le cui lamiere sono saldamente saldate. La superficie interna del serbatoio saldato è rivestita in resina per protezione anticorrosione. CON al di fuori Sul bordo superiore della vasca di cemento è disposta una scanalatura circolare profonda da 5 a 1 m, che viene riempita d'acqua. La parte verticale della cupola 2, che copre il serbatoio, è installata liberamente al suo interno. Pertanto, la scanalatura con l'acqua versata al suo interno funge da sigillo d'acqua. Il biogas viene raccolto nella parte superiore della cupola, da dove viene fornito attraverso il tubo di uscita 3 e poi attraverso la tubazione 4 (o tubo flessibile) fino al luogo di utilizzo.

Circa 12 metri cubi di massa organica (preferibilmente letame fresco) vengono caricati nella vasca rotonda 1, che viene riempita con la frazione liquida del letame (urina) senza aggiunta di acqua. Una settimana dopo il riempimento, il fermentatore inizia a funzionare. In questo impianto la capacità del fermentatore è di 12 metri cubi, il che rende possibile la sua realizzazione per 2-3 famiglie le cui case si trovano nelle vicinanze. Un simile impianto può essere costruito in una fattoria se la famiglia alleva tori a contratto o tiene diverse mucche.

Gli schemi progettuali e tecnologici degli impianti più semplici di piccola dimensione sono riportati in Fig. 1-d, d, f, g. Le frecce indicano i movimenti tecnologici della massa organica iniziale, del gas e dei fanghi. Strutturalmente la cupola può essere rigida o realizzata in film di polietilene. La cupola rigida può essere realizzata con una lunga parte cilindrica per l'immersione profonda nella massa lavorata, “galleggiante” (Fig. 1-d) oppure inserita in una valvola idraulica (Fig. 1-d). Una cupola di pellicola può essere inserita in un sigillo d'acqua (Fig. 1-e) o realizzata sotto forma di una grande borsa incollata in un unico pezzo (Fig. 1-g). In quest'ultima versione, sul sacchetto di pellicola viene posizionato un peso 9 in modo che il sacchetto non si gonfi troppo e anche per creare una pressione sufficiente sotto la pellicola.

Il gas, raccolto sotto la cupola o la pellicola, viene fornito tramite un gasdotto fino al luogo di utilizzo. Per evitare un'esplosione di gas, è possibile installare sul tubo di uscita una valvola regolata ad una determinata pressione. Tuttavia, il pericolo di un'esplosione di gas è improbabile, poiché con un aumento significativo della pressione del gas sotto la cupola, quest'ultima si solleverà nella tenuta idraulica ad un'altezza critica e si ribalterà, rilasciando il gas.

La produzione di biogas può essere ridotta a causa del fatto che durante la fermentazione si forma una crosta sulla superficie della materia prima organica nel fermentatore. Per garantire che non interferisca con la fuoriuscita dei gas, viene rotto mescolando la massa nel fermentatore. Puoi mescolare non a mano, ma attaccando una forchetta di metallo alla cupola dal basso. La cupola si solleva nella tenuta idraulica fino ad una certa altezza quando il gas si accumula e si abbassa durante l'utilizzo.

A causa del movimento sistematico della cupola dall'alto verso il basso, le forcelle collegate alla cupola distruggeranno la crosta.

L'elevata umidità e la presenza di idrogeno solforato (fino allo 0,5%) contribuiscono ad aumentare la corrosione delle parti metalliche impianti di biogas. Pertanto, le condizioni di tutti gli elementi metallici del fermentatore vengono regolarmente monitorate e i punti danneggiati vengono accuratamente protetti, preferibilmente con piombo in uno o due strati, e quindi verniciati in due strati con qualsiasi pittura ad olio.

Riso. 1. Schemi degli impianti di biogas più semplici:

UN). con cupola piramidale: 1 - fossa per le deiezioni; 2 - guarnizione dell'acqua della scanalatura; 3 - campana per la raccolta del gas; 4, 5 - tubo di uscita del gas; 6 - manometro;

B). dispositivo per la rimozione della condensa: 1 - tubazione per la rimozione del gas; 2 - Tubo ad U per condensa; 3 - condensa;

V). con cupola conica: 1 - fossa per letame; 2 - cupola (campana); 3 - parte espansa del tubo; 4 - tubo uscita gas; 5 - guarnizione dell'acqua della scanalatura;

d, e, f, g - schemi di varianti degli impianti più semplici: 1 - fornitura di rifiuti organici; 2 - contenitore per rifiuti organici; 3 - zona raccolta gas sotto la cupola; 4 - tubo uscita gas; 5 - rimozione dei fanghi; 6 - manometro; 7 - cupola in film di polietilene; 8 - sigillo d'acqua; 9 - carico; 10 - sacco in polietilene monopezzo.

Impianto di biogas con riscaldamento della massa fermentabile mediante il calore rilasciato durante la decomposizione del letame in un fermentatore aerobico, è mostrato in Fig. 2, comprende un serbatoio per il metano - un contenitore cilindrico metallico con bocchettone di riempimento 3, una valvola di scarico 9, un agitatore meccanico 5 e un tubo di selezione del biogas 6.

Il fermentatore 1 può essere realizzato rettangolare con materiali in legno. Per scaricare la pollina trattata, le pareti laterali sono rimovibili. Il pavimento del fermentatore è a traliccio; l'aria viene soffiata attraverso il canale tecnologico 10 da un ventilatore 11. La parte superiore del fermentatore è ricoperta da pannelli di legno 2. Per ridurre la perdita di calore, le pareti e il fondo sono realizzati con uno strato termoisolante. 7.

L'installazione funziona in questo modo. Il liquame pre-preparato con un contenuto di umidità dell'88-92% viene versato nel serbatoio del metano 4 attraverso la testa 3, il livello del liquido è determinato dalla parte inferiore del bocchettone di riempimento. Il fermentatore aerobico 1 viene riempito attraverso l'apertura superiore con letame o una miscela di letame con riempitivo organico secco sfuso (paglia, segatura) con un contenuto di umidità del 65-69%. Quando l'aria viene fornita attraverso il canale tecnologico nel fermentatore, la massa organica inizia a decomporsi e viene rilasciato calore. E' sufficiente riscaldare il contenuto del serbatoio del metano. Di conseguenza, viene rilasciato biogas. Si accumula nella parte superiore del serbatoio del digestore. Attraverso il tubo 6 viene utilizzato per le necessità domestiche. Durante il processo di fermentazione, il letame nel digestore viene miscelato con un miscelatore 5.

Tale installazione si ripagherà entro un anno solo a causa dello smaltimento dei rifiuti nelle famiglie personali.

Riso. 2. Schema di un impianto di biogas riscaldato:
1 - fermentatore; 2 - scudo di legno; 3 - bocchettone di riempimento; 4 - serbatoio metano; 5 - agitatore; 6 - tubo per campionamento biogas; 7 - strato di isolamento termico; 8 - griglia; 9 - valvola di scarico della massa lavorata; 10 - canale per l'alimentazione dell'aria; 11 - ventilatore.

Impianto biogas individuale(IBGU-1) per famiglia contadina avendo da 2 a 6 mucche o 20-60 maiali, o 100-300 pollame (Fig. 3). L'impianto può trattare da 100 a 300 kg di letame ogni giorno e produce 100-300 kg di fertilizzanti organici ecologici e 3-12 metri cubi di biogas.

Per cucinare il cibo per una famiglia di 3-4 persone è necessario bruciare 3-4 metri cubi di biogas al giorno, per riscaldare una casa con una superficie di 50-60 mq - 10-11 metri cubi. L'installazione può funzionare in qualsiasi zona climatica. Alla loro produzione seriale iniziato Pianta di Tula"Stroytekhnika" e impianto di riparazione meccanica "Orlovsky" (Orel).

Riso. 3. Schema di un singolo impianto di biogas IBGU-1:
1 - bocchettone di riempimento; 2 - agitatore; 3 - tubo per prelievo gas; 4 - strato di isolamento termico; 5 - tubo con rubinetto per lo scarico della massa lavorata; 6 - termometro.

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Biogas. Produrre metano in casa.

Cos'è il biogas?

Recentemente, non tradizionali, da un punto di vista tecnico, le fonti energetiche hanno attirato sempre più attenzione: radiazione solare, maree e onde del mare e molto altro ancora. Alcuni di essi, come il vento, sono stati trovati ampia applicazione in passato, e oggi stanno vivendo una rinascita. Una delle materie prime “dimenticate” è il biogas, che è stato riutilizzato Antica Cina e riscoperto nel nostro tempo.

Cos'è il biogas? Questo termine denota un prodotto gassoso ottenuto a seguito della fermentazione anaerobica, cioè senza accesso all'aria, della fermentazione (surriscaldamento) delle sostanze organiche stesse. di origini diverse. In qualsiasi fattoria contadina viene raccolto durante tutto l'anno. un ammontare significativo letame, sommità di piante, rifiuti vari. Tipicamente, dopo la decomposizione, vengono utilizzati come fertilizzante organico. Tuttavia, poche persone sanno quanto biogas e calore vengono rilasciati durante la fermentazione. Ma questa energia può essere utile anche ai residenti rurali.

Il biogas è una miscela di gas. I suoi componenti principali: metano (CH4) - 55-70% e anidride carbonica (CO2) - 28-43%, nonché altri gas in quantità molto piccole, ad esempio idrogeno solforato (H2S).

In media, 1 kg di materia organica biodegradabile al 70% produce 0,18 kg di metano, 0,32 kg di anidride carbonica, 0,2 kg di acqua e 0,3 kg di residui indecomponibili.

Fattori che influenzano la produzione di biogas.

Poiché la decomposizione dei rifiuti organici avviene attraverso l'attività di alcuni tipi di batteri, l'ambiente ha un'influenza significativa su di essa. Pertanto, la quantità di gas prodotta dipende in gran parte dalla temperatura: più è calda, maggiore è la velocità e il grado di fermentazione delle materie prime organiche. Ecco perché, probabilmente, i primi impianti per la produzione di biogas sono apparsi nei paesi con clima caldo. Tuttavia, l'uso di un isolamento termico affidabile e, talvolta, di acqua riscaldata, consente di padroneggiare la costruzione di generatori di biogas in aree dove la temperatura in inverno scende fino a -20°C. Esistono determinati requisiti per le materie prime: devono essere adatte allo sviluppo di batteri, contenere materia organica biodegradabile e una grande quantità di acqua (90-94%). È auspicabile che l'ambiente sia neutro e privo di sostanze che interferiscono con l'azione dei batteri: ad esempio sapone, detersivi, antibiotici.

Per produrre biogas è possibile utilizzare rifiuti vegetali e domestici, letame, acque reflue ecc. Durante il processo di fermentazione, il liquido nel serbatoio tende a separarsi in tre frazioni. La crosta superiore, formata da grandi particelle portate via dalle bolle di gas in aumento, dopo un po' di tempo può diventare piuttosto dura e interferire con il rilascio di biogas. Il liquido si accumula nella parte centrale del fermentatore e la frazione inferiore, simile al fango, precipita.

I batteri sono più attivi in zona centrale. Pertanto, il contenuto del serbatoio deve essere agitato periodicamente, almeno una volta al giorno e preferibilmente fino a sei volte. La miscelazione può essere effettuata mediante dispositivi meccanici, mezzi idraulici (ricircolo tramite pompa), sotto pressione di un sistema pneumatico (ricircolo parziale del biogas) o utilizzando vari metodi di automiscelazione.

Impianti per la produzione di biogas.

In Romania, i generatori di biogas sono ampiamente utilizzati. Uno dei primi impianti singoli (fig. 1A) è stato messo in funzione nel dicembre 1982. Da allora ha fornito con successo gas a tre famiglie vicine, ciascuna dotata di un tradizionale fornello a gas con tre fuochi e un forno. Il fermentatore è situato in una fossa del diametro di circa 4 m e della profondità di 2 m (volume di circa 21 m3), rivestita dall'interno con lamiera di copertura, saldata due volte: prima con saldatura elettrica, e poi, per affidabilità, con saldatura a gas. Per protezione anticorrosione, la superficie interna del serbatoio è rivestita in resina. All'esterno del bordo superiore del fermentatore viene ricavata una scanalatura circolare in cemento profonda circa 1 m, che funge da tenuta idraulica; in questa scanalatura, riempita d'acqua, scorre la parte verticale della campana che chiude il serbatoio.

La campana, alta circa 2,5 m, è realizzata in lamiera d'acciaio di due millimetri. Il gas si raccoglie nella sua parte superiore.

L'autore di questo progetto ha scelto l'opzione di raccogliere il gas, a differenza di altri impianti, utilizzando un tubo situato all'interno del fermentatore e dotato di tre diramazioni sotterranee - verso tre fattorie. Inoltre l'acqua scorre nella scanalatura della guarnizione idraulica, evitando così la formazione di ghiaccio in inverno. Il fermentatore viene caricato con circa 12 m3 di letame fresco, sul quale viene versata l'urina di mucca (senza aggiunta di acqua. Il generatore entra in funzione 7 giorni dopo il riempimento.

Un'altra installazione ha un layout simile (Fig. 1B). Il suo fermentatore è realizzato in una fossa di sezione quadrata di 2x2 e profonda circa 2,5 m. La fossa è rivestita con lastre di cemento armato di 10-12 cm di spessore, intonacate con cemento e ricoperte di resina per la tenuta. Anche la scanalatura per la tenuta dell'acqua, profonda circa 50 cm, è in cemento, la campana è saldata in lamiera e può scorrere liberamente su quattro “orecchie” lungo quattro guide verticali installate sulla vasca di cemento. L'altezza della campana è di circa 3 m, di cui 0,5 m immersa nella scanalatura.

Durante il primo riempimento, nel fermentatore sono stati caricati 8 m3 di letame bovino fresco e sopra sono stati lavati circa 400 litri di urina bovina. Dopo 7-8 giorni, l'installazione ha fornito completamente gas ai proprietari.

Il generatore di biogas, progettato per ricevere 6 m3 di letame misto (di mucche, pecore e suini), ha un design simile. Ciò è bastato per garantire il normale funzionamento di una stufa a gas con tre fuochi e un forno.

Un'altra installazione si distingue per un interessante dettaglio costruttivo: tre grandi camere del trattore ad esso collegate tramite un tubo a forma di T e collegate tra loro sono poste accanto al fermentatore (Fig. 2). Di notte, quando il biogas non viene utilizzato e si accumula sotto la campana, c'è il pericolo che la campana si ribalti a causa della pressione eccessiva. Il serbatoio in gomma funge da capacità aggiuntiva. Un fermentatore di 2x2x1,5 m è sufficiente per far funzionare due bruciatori e, aumentando il volume utile dell'impianto a 1 m3, è possibile ottenere una quantità di biogas sufficiente a riscaldare un'abitazione.

La particolarità di questa opzione di installazione è la costruzione di una campana di 138 cm con un'altezza di 150 cm in tessuto gommato, utilizzata per la fabbricazione di gommoni. Il fermentatore è una vasca metallica di 140x380 cm ed ha un volume di 4,7 m3. La campana viene inserita nella pollina situata nel fermentatore per una profondità di almeno 30 cm per fornire una barriera idraulica al rilascio di biogas nell'atmosfera. Nella parte superiore della vasca di rigonfiamento è presente un rubinetto collegato ad un tubo flessibile; Attraverso di esso, il gas scorre verso una stufa a gas con tre fuochi e una colonna per il riscaldamento dell'acqua. Per garantire le condizioni ottimali per il funzionamento del fermentatore, il letame viene miscelato con acqua calda. L'installazione ha mostrato i migliori risultati con un'umidità della materia prima del 90% e una temperatura di 30-35°.

L'effetto serra viene utilizzato anche per riscaldare il fermentatore. Sopra il contenitore è montata una struttura metallica, che viene ricoperta con una pellicola di plastica: in caso sfavorevole condizioni meteo trattiene il calore e consente di accelerare notevolmente il processo di decomposizione delle materie prime.

In Romania i generatori di biogas vengono utilizzati anche nelle aziende agricole statali o cooperative. Eccone uno. Dispone di due fermentatori della capacità di 203 m3, ricoperti da un telaio con film di polietilene (Fig. 3). In inverno il letame viene riscaldato con acqua calda. La capacità di installazione è di 300-480 m3 di gas al giorno. Questa quantità è abbastanza per soddisfare tutte le esigenze del complesso agroindustriale locale.

Consiglio pratico.

Come già notato, un ruolo decisivo. La temperatura gioca un ruolo nello sviluppo del processo di fermentazione: riscaldare la materia prima da 15? fino a 20°C può raddoppiare la produzione di energia. Pertanto i generatori sono spesso dotati di uno speciale sistema di riscaldamento della materia prima, ma la maggior parte degli impianti non ne è dotata; utilizzano solo il calore generato durante il processo di decomposizione delle sostanze organiche. Uno di le condizioni più importanti il normale funzionamento del fermentatore è la presenza di un ISOLAMENTO TERMICO affidabile. Inoltre, è necessario ridurre al minimo la perdita di calore durante la pulizia e il riempimento della tramoggia del fermentatore.

È inoltre necessario ricordare la necessità di garantire l'equilibrio biochimico. A volte il tasso di produzione degli acidi da parte dei batteri è superiore al tasso di consumo da parte dei batteri del secondo gruppo la produzione di biogas diminuisce. La situazione può essere corretta riducendo la porzione giornaliera della materia prima, oppure aumentandone la solubilità (se possibile, con acqua calda) o, infine, aggiungendo una sostanza neutralizzante, ad esempio latte di calce, lavando o bevendo bibita.

La produzione di biogas può diminuire a causa dello squilibrio tra carbonio e azoto. In questo caso, nel fermentatore vengono introdotte sostanze contenenti azoto: urina o una piccola quantità di sali di ammonio, solitamente utilizzati come fertilizzanti chimici (50 - 100 g per 1 m3 di materia prima).

Va ricordato che l'elevata umidità e la presenza di idrogeno solforato (il cui contenuto nel biogas può raggiungere lo 0,5%) stimolano una maggiore corrosione delle parti metalliche dell'impianto. Pertanto, le condizioni di tutti gli altri elementi del fermentatore dovrebbero essere regolarmente monitorate e protette con attenzione nei punti danneggiati: meglio con biacca - in uno o due strati, e poi altri due strati di qualsiasi pittura ad olio.

Sia i tubi (in metallo o plastica) che i tubi in gomma possono essere utilizzati come condutture per il trasporto del biogas dal tubo di uscita nella parte superiore della campana di installazione al consumatore. Si consiglia di condurli in una trincea profonda per evitare rotture dovute al congelamento dell'acqua di condensa in inverno. Se il gas viene trasportato utilizzando un tubo per via aerea, è necessario un dispositivo speciale per scaricare la condensa. Lo schema più semplice di un tale dispositivo è un tubo a forma di U collegato al tubo nel punto più basso (Fig. 4). La lunghezza del ramo libero del tubo (x) deve essere maggiore della pressione del biogas espressa in millimetri d'acqua. Quando la condensa dalla tubazione viene scaricata nel tubo, l'acqua fuoriesce attraverso l'estremità libera senza perdite di gas.

Nella parte superiore della campana è inoltre opportuno prevedere un tubo per l'installazione di un manometro per valutare in base al valore della pressione la quantità di biogas accumulato.

L'esperienza nell'esercizio degli impianti ha dimostrato che utilizzando una miscela di diverse sostanze organiche come materia prima si produce più biogas rispetto a quando si carica il fermentatore con uno dei componenti. Si consiglia di ridurre leggermente l'umidità delle materie prime in inverno (all'88-90%) e di aumentarla in estate (92-94%). L'acqua utilizzata per la diluizione deve essere calda (preferibilmente 35-40°).

Le materie prime vengono servite in porzioni almeno una volta al giorno. Dopo il primo caricamento del fermentatore, spesso accade che venga prodotto prima il biogas, che contiene più del 60% di anidride carbonica e quindi non brucia. Questo gas viene rimosso nell'atmosfera e dopo 1-3 giorni l'installazione inizierà a funzionare normalmente.

La questione della produzione di metano interessa i proprietari di aziende agricole private che allevano pollame o maiali e allevano anche bovini. Di norma, tali allevamenti producono una quantità significativa di rifiuti organici di origine animale, che possono apportare notevoli benefici diventando una fonte di carburante a basso costo. Lo scopo di questo materiale è spiegarti come produrre biogas in casa utilizzando gli stessi rifiuti.

Informazioni generali sul biogas

Biogas fatto in casa ottenuto da letame vario ed escrementi di pollame per la maggior parteè costituito da metano. Lì va dal 50 all'80%, a seconda di quali rifiuti sono stati utilizzati per la produzione. Lo stesso metano che brucia nelle nostre stufe e caldaie e per il quale a volte paghiamo anche un sacco di soldi a seconda delle letture dei contatori.

Per dare un'idea della quantità di carburante che teoricamente può essere prodotta quando si tengono animali in casa o in campagna, presentiamo una tabella con i dati sulla resa di biogas e sul contenuto di metano puro in esso contenuto:

Come si può capire dalla tabella, ad produzione efficiente sarà necessaria una quantità sufficiente di gas proveniente dallo sterco di vacca e dagli scarti degli insilati un gran numero di materie prime. È più redditizio estrarre combustibile dal letame suino e dagli escrementi di tacchino.

La restante quota di sostanze (25-45%) che compongono il biogas domestico è l'anidride carbonica (fino al 43%) e l'idrogeno solforato (1%). Il carburante contiene anche azoto, ammoniaca e ossigeno, ma in piccole quantità. A proposito, è grazie al rilascio di idrogeno solforato e ammoniaca che il mucchio di letame emette un odore così familiare e “gradevole”. Per quanto riguarda il contenuto energetico, 1 m3 di metano può teoricamente liberare fino a 25 MJ (6,95 kW) di energia termica quando viene bruciato. Calore specifico La combustione del biogas dipende dalla percentuale di metano nella sua composizione.

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

La natura lo dispone in modo tale che il biogas del letame si formi spontaneamente e indipendentemente dal fatto che lo desideriamo o meno. Un mucchio di letame marcisce nel giro di un anno o un anno e mezzo, semplicemente perché è acceso all'aperto e anche con temperatura negativa. Per tutto questo tempo rilascia biogas, ma solo in piccole quantità, poiché il processo è prolungato nel tempo. La causa sono centinaia di tipi di microrganismi presenti negli escrementi animali. Cioè, non è necessario nulla per avviare l’evoluzione del gas; avverrà da sola. Ma per ottimizzare il processo e accelerarlo saranno necessarie attrezzature speciali, di cui parleremo più avanti.

Tecnologia del biogas

L’essenza di una produzione efficiente è l’accelerazione processo naturale decomposizione dei materiali organici. Per fare questo, i batteri in esso contenuti devono creare migliori condizioni per la riproduzione e il riciclaggio 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 mescolati in un reattore con una quantità calcolata di acqua pulita fino ad ottenere il substrato iniziale.

Nota. Acqua pura necessario per garantire che le sostanze che influiscono negativamente sulla vita dei batteri non penetrino nel substrato. Di conseguenza, il processo di fermentazione può rallentare notevolmente.

Un impianto di produzione di biogas industriale è dotato di riscaldamento del substrato, mezzi di miscelazione e controllo dell'acidità dell'ambiente. L'agitazione viene effettuata per rimuovere dalla superficie la crosta dura che si forma durante la fermentazione e interferisce con il rilascio di biogas. Durata processo tecnologico– almeno 15 giorni, durante i quali il grado di decomposizione raggiunge il 25%. Si ritiene che la resa massima del carburante avvenga fino al 33% della decomposizione della biomassa.

La tecnologia prevede il rinnovo quotidiano del substrato, che garantisce una produzione intensiva di gas dal letame che negli impianti industriali ammonta a centinaia; metri cubi in un giorno. Una parte della massa dei rifiuti, pari a 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 impianto biogas

Quando si produce biogas in 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 è noto, ciò comporta un dispendio energetico, che comporta un aumento significativo del costo del carburante. È del tutto possibile controllare il rispetto dell'ambiente leggermente alcalino insito nel processo di fermentazione. Ma come correggerlo in caso di deviazioni? Ancora costi.

Si consiglia ai proprietari di aziende agricole private che desiderano produrre biogas con le proprie mani di realizzare un reattore dal design semplice con i materiali disponibili e quindi di modernizzarlo in base alle proprie capacità. Cosa è necessario fare:

• contenitore ermeticamente chiuso con un volume di almeno 1 m3. Sono adatti anche vari piccoli serbatoi e barili, ma da essi verrà rilasciato poco carburante a causa della quantità insufficiente di materie prime. Tali volumi di produzione non sono adatti a te;
• Quando si organizza la produzione di biogas in casa, è improbabile che si riscaldi il contenitore, ma è sicuramente 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, estendendo la maniglia attraverso il coperchio superiore. Il gruppo passaggio maniglia deve essere sigillato;
• prevedere tubazioni per l'alimentazione e lo scarico del substrato, nonché per la raccolta del biogas.

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

1 – generatore di carburante (contenitore in metallo, plastica o cemento); 2 - tramoggia per il riempimento del substrato; 3 – portello tecnico; 4 – vaso con funzione di tenuta idraulica; 5 – bocchello per lo scarico dei rifiuti; 6 – tubo prelievo biogas.

Come ottenere il biogas a casa?

La prima operazione consiste nel ridurre i rifiuti in una frazione la cui dimensione non supera i 10 mm. Ciò rende molto più semplice la preparazione del 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 litri per 1 kg di sostanza organica. Come accennato in precedenza, è necessario utilizzare solo acqua pulita. Quindi un impianto di biogas autocostruito viene riempito con il substrato, dopodiché il reattore viene chiuso 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 appare, 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 fermerà del tutto. Dopo 15 giorni è necessario scaricare parte del supporto e aggiungerne altrettante nuove. Puoi saperne di più guardando il video:

Conclusione

E 'probabile che installazione più semplice produrre biogas non soddisferà tutte le vostre esigenze. Ma, considerato il costo attuale delle risorse energetiche, ciò sarà già di notevole aiuto domestico, perché non devi pagare le materie prime. Col tempo, essendo coinvolto da vicino nella produzione, potrai coglierne tutte le caratteristiche e apportare le necessarie migliorie all'impianto.