Las tecnologías modernas para procesar varios tipos de materias primas ofrecen la posibilidad de resolver con éxito el problema de obtener biocombustibles a partir del estiércol directamente en el hogar. Además, al hacer biocombustibles con sus propias manos en casa gracias a los nuevos principios del reciclaje de residuos, puede producir simultáneamente fertilizantes para plantaciones agrícolas.
Y lo que se necesita para esto y cómo hacer un biorreactor correctamente - veremos estos problemas en detalle en nuestro artículo. Damos recomendaciones sobre la elección de las mejores materias primas para la producción de biogás, analizamos las características del uso del combustible obtenido para las necesidades del hogar.
Por supuesto, la forma más fácil es comprar instalaciones industriales confeccionadas. Sin embargo, su alto costo les hace considerar las opciones para fabricar sus propios sistemas de producción.
Brevemente sobre la definición de biogás.
Según las definiciones científicas, el biogás es un producto resultante del proceso de fermentación de una masa de residuos biológicos. El producto de fermentación es metano o hidrógeno.
La formación de metano (o hidrógeno) se produce como resultado de la actividad vital de las bacterias de tres tipos:
- hidrólisis;
- formando ácido;
- formando metano.
El producto de calidad de la fermentación se considera la composición de la mezcla de gases, cuyos contenidos se distribuyen en la proporción: 50-85% de metano, 15-50% de dióxido de carbono y menos de 5% de sulfuro de hidrógeno.
Aproximadamente se ve como un diagrama estructural de la producción de energía alternativa. Utiliza fuentes tradicionales de materias primas para la vida cotidiana, que son exitosas para obtener energía alternativa: biocombustibles.
Esta mezcla de gases se pasa a través de los filtros para purificar la presencia de CO2 y H2S, después de lo cual queda metano biológico puro. Este gas no es diferente del gas natural usado en los campos domésticos e industriales.
Las materias primas para obtener una mezcla de gases biológicos de alta calidad suelen ser:
- estiércol y excrementos de aves;
- residuos de producción de alcohol (bardo);
- excedente de elaboración de la cerveza (grano de cerveza);
- materia fecal y residuos de la producción pesquera;
- pulpa de remolacha, residuos domésticos, hierba y así sucesivamente.
Esto es solo una parte del uso total permitido de las materias primas. Pero incluso esta lista muestra: cuán variada es la lista de materias primas para poder ajustar la producción de biogás de manera continua.
Instalación de producción de biocombustibles, hecha para las necesidades de una de las muchas granjas existentes. Estación de tamaño pequeño, pero que satisface completamente las necesidades de una granja privada.
Los indicadores volumétricos del rendimiento de la mezcla de gases dependen directamente del tipo de materias primas utilizadas y del contenido de sustancias secas en ellas. Por lo tanto, si aplica estiércol de ganado al negocio, es realista obtener 50-60 m 3 de biocombustible que contenga hasta el 60% de metano de una tonelada de estiércol.
Se cree que las mejores materias primas son residuos con un alto contenido de grasa. El procesamiento de una tonelada de grasa residual a través de una planta de biocombustible clásica puede producir hasta 1.300 m 3 de mezcla de gases, donde el contenido de metano alcanza el 90%.
¿Cómo hacer un módulo de granja de procesamiento?
Con el fin de convertir un sistema para procesar residuos en biocombustibles, como mínimo se debe tener en cuenta el principio de funcionamiento de dichos dispositivos, así como tener una idea acerca de los circuitos.
Esquema de la instalación del biorreactor: 1 - biorreactor; 2 - agitador; 3 - calentador; 4 - bomba; 5 - elemento de filtro; 6 - compresor de gas; 7 - gasholder; 8 - recogida de estiércol; 9 - rendimiento de fertilizante (lodo); 10 - panel de control de calefacción
Considere ambos, pero debe tenerse en cuenta: la construcción de una instalación completa es bastante problemática y costosa. En casa, por regla general, solo es posible hacer algo como estaciones de procesamiento. Sin embargo, algunos intentos tienen éxito.
El principio de funcionamiento.
La tecnología de producción de biocombustibles, como regla, admite el siguiente enfoque de sistemas:
- El biorreactor (capacidad) se carga con estiércol.
- Desde hace algún tiempo dentro del proceso de fermentación del reactor.
- Entorno de gas formado.
- La eliminación de gases del reactor.
- La mezcla de gas se limpia y se envía para su uso como combustible.
La composición de la mezcla de gases obtenida en la salida se caracteriza por una saturación suficientemente alta con varias sustancias. La mayoría de los porcentajes son metano (60%), dióxido de carbono (35%) y otras sustancias, incluido el sulfuro de hidrógeno (5%).
Así es como se ve el diagrama de distribución de gas de la mezcla: 1 - contenido de metano de aproximadamente 63-65%; 2 - el contenido de dióxido de carbono es aproximadamente 30–33%; 3 - el contenido de sulfuro de hidrógeno es aproximadamente 2%; 4 - contenido de amoniaco de alrededor del 1%; 5 - contenido de hidrógeno de alrededor del 1%
Mientras tanto, para el funcionamiento eficiente de una estación de producción doméstica generadora de gas, se necesitan importantes reservas de desechos animales.
Por lo tanto, lo primero a lo que debe prestar atención al resolver el problema de obtener biocombustibles en las condiciones domésticas (casa de campo) es la disponibilidad de fuentes de materias primas para la planta de procesamiento.
Haciendo un biorreactor con tus propias manos.
Una vez que haya determinado las fuentes de materias primas, debe decidir la ubicación del biorreactor de la casa (o dacha). El reactor en sí es un recipiente sellado, suficientemente fuerte, que tiene un volumen a la tasa de ingesta diaria de materias primas de estiércol para su procesamiento (para referencia: se necesita aproximadamente 1 tonelada de estiércol para obtener 100 m 3 de mezcla de gas).
Tabla de la relación del tipo de estiércol y la cantidad de biogás producido.
Una tabla que muestra la efectividad de un tipo particular de desechos biológicos en términos del volumen de gas producido. Como puede verse en la tabla, el más efectivo es el estiércol porcino, capaz de producir la mayor cantidad de biocombustible.
Esta capacidad deberá instalarse sobre una base sólida, equipada con válvulas y otros accesorios técnicos según el esquema clásico. Es aconsejable hacer que la parte superior del recipiente sea desmontable, con tornillos y junta de sellado.
Para garantizar la continuidad del ciclo, el tanque de almacenamiento debe estar equipado con un módulo de calefacción artificial. Si durante el período de verano, la eficiencia de la fermentación del estiércol y la velocidad de formación del gas son totalmente proporcionadas por las condiciones de temperatura externas, en invierno la situación cambia.
Para el funcionamiento en invierno del biorreactor, se requiere calentamiento artificial, dado el cese de la actividad de las bacterias de fermentación ya a 4–10 ° C por encima de cero. En consecuencia, el tanque debe tener un aislamiento térmico de alta calidad. Para este propósito, el método clásico de aislamiento con lana mineral es muy adecuado.
Un buen ejemplo de aislamiento de un biorreactor para su operación de invierno. La lana mineral se utiliza como material aislante. La capa superior de algodón está cubierta con material de aluminio.
Las opciones para la organización de la calefacción son varias. Por ejemplo, el uso de calentadores eléctricos o el sistema de calefacción en el refrigerante de agua (camisa de agua).
Calcular la potencia del circuito de calefacción debe basarse en la temperatura óptima dentro del reactor 25-40 ° C, necesaria para lograr un proceso efectivo de fermentación de biomasa.
Además de los calentadores, la actividad de fermentación de biomasa está influenciada por el grado de su estancamiento. De hecho, dentro del tanque, el estiércol debe estar constantemente en movimiento. El movimiento de la biomasa mejora el proceso de fermentación y reduce el tiempo para obtener el componente de gas.
Opción de instalación de verano para la elaboración de estiércol y biocombustibles. En este caso, el calentamiento se realiza en forma de un baño de agua de concreto, donde se sumerge el tanque del reactor. Sin embargo, esta unidad no puede utilizarse durante el invierno.
Se resuelve la tarea de organizar el movimiento mediante la introducción de un mezclador mecánico especial en el biorreactor. El eje de este dispositivo está conectado al eje del motor de baja velocidad, que se utiliza para llevar a cabo la rotación. Encender y apagar el proceso de mezcla puede hacerse manual o automáticamente.
Tenemos otro artículo en nuestro sitio web, que contiene instrucciones sobre cómo configurar una planta para la producción de biogás para las necesidades de una casa particular.
El proceso de obtención de biogás y fertilizantes.
El diseño de un sistema de producción de biocombustibles en el hogar implica la carga del recipiente con estiércol en aproximadamente 1/3 de su capacidad. Para cargar estiércol, una compuerta de carga está hecha con una puerta que se cierra herméticamente. El área libre superior restante del biorreactor se utiliza para acumular los gases evolucionados.
Biorreactor en miniatura hecho en casa, hecho sobre la base de un barril convencional de 200 litros. En principio, satisfacer las necesidades modestas de los biocombustibles es muy adecuado para su uso en un sector privado. Esta es la construcción que realmente se puede hacer en casa para los biocombustibles.
En los niveles superior e inferior de la embarcación hay que hacer salidas. Arriba: la salida de gas, debajo de la salida bajo la descarga de estiércol tratado (fertilizante). También en el área de la región superior de la embarcación, es conveniente montar una ventana de visualización para observar el proceso.
La tubería para la salida de la mezcla de gas está conectada por una tubería sellada con un dispositivo que realiza simultáneamente las funciones de un separador y un bloqueo hidráulico. Para la comunicación, se utiliza una tubería (metal o polietileno) de diámetro pequeño (25-32 mm).
El separador en sí es un recipiente de capacidad relativamente pequeña, lleno de agua. El gas que pasa a través de la columna de agua se limpia, se descarga en el recipiente de gas y luego se suministra a los consumidores.
Un ejemplo de un dispositivo separador de dos etapas es un obturador hidráulico para conectar la mezcla de gas proveniente del biorreactor. Esta opción de filtrado le permite obtener un producto de calidad purificada.
El tubo inferior en el reactor (para la extracción de estiércol de desecho - lodo) es deseable para hacer todo el diámetro posible. Las válvulas de cierre (válvula de compuerta) están conectadas a él y se hace la salida al tanque para recoger los lodos. La masa de desecho en la granja se puede utilizar con éxito como fertilizante.
La información detallada sobre la determinación del volumen requerido del tanque, así como sobre los cálculos de la eficiencia del biorreactor y la viabilidad del uso de biogás, lo consideramos en el siguiente artículo.
¿Cuál debería ser la composición de la masa de estiércol?
La masa cargada de estiércol dentro del biorreactor no debe considerarse simplemente como una materia prima, adecuada para cualquier calidad. El constituyente de la sustancia es de fundamental importancia para el proceso de fermentación. En la práctica, se observa que la reducción de las partículas de sustrato se acompaña de una mejor eficiencia del proceso.
La pronunciada fibrosis del sustrato y un aumento en el área de interacción de las bacterias son los principales criterios que contribuyen a la rápida descomposición del estiércol. En este estado, la materia prima durante el calentamiento y la mezcla no forma un sedimento o película en la superficie, lo que simplifica enormemente la filtración de la mezcla de gases.
Preparación de la masa de estiércol para cargar en el reactor. Este procedimiento no recibe menos atención que el resto, si hay un deseo de obtener una cantidad significativa de biocombustible en un corto período de tiempo.
El grado de molienda de las materias primas se determina por la duración de la fermentación, que a su vez afecta el volumen de gas producido. Por lo tanto, para reducir el tiempo de fermentación, es necesario cortar bien la materia prima: cuanto mejor sea la calidad de molienda, más corto será el período de fermentación.
Características del uso del biogás para las necesidades del hogar.
El alcance de este tipo de energía es bastante extenso. Mediante el uso del biogás como combustible, se genera energía eléctrica, se produce agua caliente o vapor. Existen numerosos ejemplos de la práctica en los que el transporte por carretera está lleno de biocombustibles.
Pero para que no haya problemas en el hogar al usar ese combustible, es extremadamente importante equipar las instalaciones de almacenamiento para el biogás producido, destacando el lugar correcto para el tanque de gas en el sitio.
Las plantas de biogás de este tipo son equipos, gracias a los cuales existe la posibilidad de crear una producción libre de residuos. En este sentido, algunos países de Europa occidental muestran un buen ejemplo.
Por ejemplo, en Dinamarca, la producción de este tipo de combustible ha alcanzado casi el 20% de la masa total de los recursos energéticos del país. En grandes regiones del mundo, India y China, hay cientos de miles de plantas de biogás.
Potentes instalaciones industriales para la extracción de biocombustibles. Tales estructuras son capaces de proporcionar completamente biocombustibles con grandes estructuras agrícolas. En todo el mundo utiliza una gran cantidad de tales sistemas. Y el crecimiento cuantitativo continúa activamente.
No solo se observa un aumento significativo en el interés en los procesos de producción de biogás en todo el mundo.
Esta es una de esas opciones energéticas que se atribuyen a fuentes alternativas y para las cuales ven el futuro, por lo tanto, los agricultores y los gerentes de vivienda y servicios públicos, propietarios de granjas privadas y pequeñas empresas monitorean de cerca el desarrollo de la tecnología.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Descripción general de la unidad para la producción de biogás, cuya fabricación utilizó un tanque de plástico de 127 litros. Características del dispositivo y consejos de uso.
De particular interés es el uso de instalaciones entre los propietarios del restaurante y la esfera gastronómica, donde el tema del procesamiento de residuos alimenticios sigue siendo relevante. En esta base, existe una buena oportunidad para crear un reciclaje barato de desechos orgánicos con el beneficio para las granjas. Finalmente, la tecnología de producción de biocombustibles es la preservación real del medio ambiente, lo que no se puede decir de la producción de otros ingenieros de potencia.
¿Interesado en la fabricación de biocombustibles y quiere aclarar algunos puntos? Haga preguntas controvertidas en los comentarios; nuestros expertos tratarán de aclarar tales puntos.
¿O tal vez no está familiarizado con la producción de un biorreactor y el proceso de producción de biogás? Comparta su conocimiento práctico y su opinión sobre este tema en nuestro artículo: muchos ejecutivos de negocios estarán interesados en su experiencia y recomendaciones.