Biogás de estiércol con sus propias manos: cómo obtener biogás en casa

Anonim

Las granjas enfrentan anualmente el problema de la eliminación del estiércol. En ninguna parte se gasta mucho dinero que se requiere para la organización de su eliminación y eliminación. Pero hay una manera que le permite no solo ahorrar su dinero, sino también obligar a este producto natural a servirse solo.

Los propietarios pensativos han estado practicando la ecotecnología, lo que permite obtener biogás a partir de estiércol y usar el resultado como combustible.

Por lo tanto, en nuestro material discutiremos la tecnología de producción de biogás, también hablaremos sobre cómo construir una planta de bioenergía.

Ventajas del uso de la biotecnología.

La tecnología de producción de biocombustibles de diversas fuentes naturales no es nueva. La investigación en esta área comenzó a fines del siglo XVIII y se desarrolló con éxito en el siglo XIX. En la Unión Soviética, la primera planta de bioenergía se creó en los años cuarenta del siglo pasado.

La biotecnología se ha utilizado durante mucho tiempo en muchos países, pero hoy en día son de particular importancia. Debido al deterioro de la situación ecológica en el planeta y el alto costo de la energía, muchos buscan fuentes alternativas de energía y calor.

La tecnología de procesamiento de estiércol en biogás reduce la cantidad de emisiones dañinas de metano a la atmósfera y obtiene una fuente adicional de energía térmica.

Por supuesto, el estiércol es un fertilizante muy valioso, y si hay dos vacas en la granja, entonces no hay problemas con su uso. Otra cosa cuando se trata de granjas con ganado grande y mediano, donde se producen anualmente toneladas de material biológico fétido y podrido.

Para que el estiércol se convierta en un fertilizante de calidad, necesitamos áreas con un cierto régimen de temperatura, y estos son gastos adicionales. Por lo tanto, muchos agricultores lo almacenan donde es necesario y luego lo llevan a los campos.

Según el volumen de materias primas producidas por día, deben seleccionarse las dimensiones de la instalación y el grado de automatización.

Si no se siguen las condiciones de almacenamiento, el estiércol se evapora hasta un 40% de nitrógeno y la parte principal de fósforo, lo que afecta significativamente sus indicadores de calidad. Además, el gas metano se emite a la atmósfera, lo que tiene un impacto negativo en la situación ecológica del planeta.

Las biotecnologías modernas hacen posible no solo neutralizar los efectos nocivos del metano en la situación ecológica, sino también hacer que sirva para el beneficio del hombre, mientras extrae beneficios económicos considerables. Como resultado del procesamiento del estiércol, se forma biogás, a partir del cual se pueden obtener miles de kilovatios de energía, y los residuos de producción son un fertilizante anaeróbico muy valioso.

La organización del sistema para la producción de biogás está justificada económicamente para las fincas. Si solo dos vacas dan materias primas, es mejor usarlo como fertilizante. El gas obtenido por el procesamiento de estiércol proporcionará calor y energía. Después de la limpieza, puede suministrarse a la estufa y la caldera bombeada al cilindro utilizado por el generador Estructuralmente, la planta de procesamiento más simple es fácil de construir con sus propias manos. Su órgano principal es un biorreactor, que debe estar bien aislado hidráulicamente y térmicamente. Para aquellos que desean acortar la construcción del sistema, la capacidad de fabricación de plástico es adecuada. Utiliza los mismos principios de construcción y aislamiento.

El mecanismo de formación de gas a partir de materias primas orgánicas.

El biogás es una sustancia volátil sin color ni olor, que contiene hasta un 70% de metano. Por sus indicadores de calidad, se acerca al tipo tradicional de combustible: el gas natural. Tiene un buen poder calorífico, 1 m 3 de biogás emite tanto calor como se obtiene al quemar un kilogramo y medio de carbón.

Debemos la formación de biogás a las bacterias anaeróbicas, que están trabajando activamente en la descomposición de las materias primas orgánicas, en las que se utilizan estiércol de animales de granja, excrementos de aves y residuos de cualquier planta.

En la producción independiente de biogás, se puede utilizar estiércol de aves y productos de desecho de ganado pequeño y grande. Las materias primas se pueden utilizar en forma pura y en forma de mezcla con la inclusión de hierba, follaje, papel viejo

Para activar el proceso, es necesario crear condiciones favorables para el funcionamiento de las bacterias. Deben ser similares a aquellos en los que los microorganismos se desarrollan en un reservorio natural: en el estómago de los animales, donde está caliente y no hay oxígeno.

En realidad, estas son las dos condiciones principales que contribuyen a la transformación milagrosa de estiércol podrido en combustible ecológico y fertilizantes valiosos.

Para obtener biogás, se necesita un reactor sellado sin acceso al aire, donde se llevará a cabo el proceso de fermentación del estiércol y su descomposición en componentes:

  • metano (hasta 70%);
  • dióxido de carbono (alrededor del 30%);
  • Otras sustancias gaseosas (1-2%).

Los gases resultantes ascienden a la parte superior del tanque, desde donde se bombean, y el producto residual, un fertilizante orgánico de alta calidad que ha retenido todas las sustancias valiosas que se encuentran en el estiércol, el nitrógeno y el fósforo, y ha perdido una parte significativa de patógenos como resultado del procesamiento.

Un reactor de biogás debe tener una estructura completamente sellada que carezca de oxígeno, de lo contrario, el proceso de descomposición del estiércol será extremadamente lento.

La segunda condición importante para la descomposición efectiva del estiércol y la formación de biogás es el cumplimiento del régimen de temperatura. Las bacterias involucradas en el proceso se activan a una temperatura de +30 grados.

Además, el estiércol contiene dos tipos de bacterias:

  • mesofilico Sus medios de vida se producen a una temperatura de +30 - +40 grados;
  • termofilico Para su reproducción, es necesario observar el régimen de temperatura de +50 (+60) grados.

El tiempo de procesamiento de las materias primas en plantas del primer tipo depende de la composición de la mezcla y varía de 12 a 30 días. Al mismo tiempo 1 litro del área útil del reactor da 2 litros de biocombustible. Cuando se usan plantas del segundo tipo, el tiempo de producción del producto final se reduce a tres días, y la cantidad de biogás aumenta a 4.5 litros.

La efectividad de las instalaciones termofílicas es visible a simple vista, sin embargo, el costo de su servicio es muy alto, por lo tanto, antes de elegir un método para obtener biogás, es necesario calcular todo con cuidado.

A pesar de que la eficiencia de las instalaciones termofílicas es diez veces mayor, se utilizan con mucha menos frecuencia, ya que mantener altas temperaturas en el reactor implica costos elevados.

El mantenimiento y el mantenimiento de plantas del tipo mesofílico es más barato, por lo que la mayoría de las fincas las utilizan para la producción de biogás.

De acuerdo con los criterios de potencial energético, el biogás es ligeramente menor que el combustible de gas convencional. Sin embargo, contiene humos de sulfato, que deben tenerse en cuenta al elegir los materiales para la instalación.

Cálculos de eficiencia de biogás

Los cálculos simples ayudarán a evaluar todos los beneficios del uso de biocombustibles alternativos. Una vaca que pesa 500 kg produce alrededor de 35-40 kg de estiércol por día. Esta cantidad es suficiente para producir aproximadamente 1, 5 m 3 de biogás, a partir de los cuales, a su vez, se pueden generar 3 kW / h de electricidad.

Utilizando los datos de la tabla, es fácil calcular la cantidad de m 3 de biogás que se puede obtener a la salida de acuerdo con el número de ganado en la granja

Para obtener biocombustibles, puede usar tanto un tipo de materia prima orgánica como mezclas de varios componentes con un contenido de humedad del 85-90%. Es importante que no contengan impurezas químicas extrañas que afecten negativamente el proceso de reciclaje.

La receta más simple para la mezcla fue inventada en el año 2000 por un campesino ruso de la región de Lipetsk, quien construyó con sus propias manos la instalación más sencilla para obtener biogás. Mezcló 1500 kg de estiércol de vaca con 3500 kg de desechos de varias plantas, añadió agua (aproximadamente el 65% en peso de todos los ingredientes) y calentó la mezcla a 35 grados.

En dos semanas el combustible libre está listo. Esta pequeña instalación produjo 40 m 3 de gas por día, que fue suficiente para calentar la casa y las dependencias durante medio año.

Opciones de instalación para biocombustibles.

Después de los cálculos, es necesario decidir cómo realizar la instalación para obtener biogás de acuerdo con las necesidades de su granja. Si la población de ganado es pequeña, la opción más sencilla que sea fácil de hacer con medios improvisados con sus propias manos será suficiente.

Las granjas grandes que tienen una fuente constante de grandes cantidades de materias primas, es recomendable construir un sistema industrial automatizado de biogás. En este caso, es poco probable que pueda hacerlo sin la participación de especialistas que desarrollarán el proyecto e instalarán la instalación a un nivel profesional.

El diagrama muestra gráficamente cómo funciona un complejo industrial automatizado para la producción de biogás. La construcción de tal escala se puede organizar de una vez por varias granjas ubicadas cerca.

Hoy en día hay docenas de empresas que pueden ofrecer una variedad de opciones: desde soluciones ya hechas hasta el desarrollo de un proyecto individual. Para reducir el costo de la construcción, puede cooperar con las granjas vecinas (si hay alguna cerca) y construir una para todas las plantas de biogás.

Se debe tener en cuenta que para la construcción de incluso una instalación pequeña, es necesario elaborar los documentos pertinentes, hacer un esquema tecnológico, un plan de colocación del equipo y ventilación (si el equipo está instalado en el interior), someterse a procedimientos de aprobación con SES, inspección de incendios y gases.

Una mini-planta para la producción de gas para satisfacer las necesidades de una pequeña empresa privada se puede hacer personalmente, centrándose en el diseño y las especificaciones de las instalaciones del dispositivo, producidas a escala industrial.

Los diseños de plantas para procesar estiércol y materia orgánica vegetal en biogás no son complicados. Lanzado por la industria original es bastante adecuado como plantilla para construir su propia mini planta.

Los artesanos independientes que deciden construir su propia instalación, necesitan abastecerse de un tanque de agua, tuberías plásticas de plomería o alcantarillado, curvas en las esquinas, sellos y un globo para almacenar el gas producido en la instalación.

El elemento principal de la futura instalación es un tanque de plástico con una tapa bien lapeada. La foto tiene una capacidad de 700 litros, debe estar preparada para el trabajo: marcar y dibujar agujeros para la entrada de tuberías. Necesitará tuberías de PVC para la entrada al tanque, un adaptador como embudo, esquinas de plástico, una manguera para suministrar agua al tanque, pegamento, un accesorio para sujetarlo en la tapa y una válvula para cerrar. Es más conveniente delinear el contorno de los orificios utilizando un tubo que se enrollará en él. El agujero debe cortarse con el mayor cuidado. Las tuberías se insertan cuidadosamente en los agujeros cortados. No deben dañarse por las rebabas producidas durante el proceso de corte. La unión está llena de pegamento y sellador. El tubo destinado a cargar materias primas para su procesamiento se instala de manera que entre la parte inferior del tanque y su borde inferior haya entre 2 y 5 cm. Se utiliza un adaptador como embudo para la carga de materias primas, ya que La unidad construida está diseñada para procesar residuos de alimentos. Se necesitan un embudo y tuberías para cargar el estiércol. Del mismo modo, se forma un agujero y se instala un tubo de escape horizontal. El borde del tubo insertado en el tanque está equipado con una esquina Se corta un orificio en la tapa donde se instala una manguera que suministra el agua necesaria para el reciclaje.

Características del sistema de biogás.

Una planta completa de biogás es un sistema complejo que consiste en:

  1. Biorreactor, donde el proceso de descomposición del estiércol;
  2. Sistema automatizado de suministro de residuos orgánicos;
  3. Dispositivos para mezclar biomasa;
  4. Equipo para mantener la temperatura óptima;
  5. Tenedor de gas - tanques de almacenamiento de gas;
  6. Receptor de residuos sólidos.

Todos los elementos anteriores se instalan en plantas industriales que operan en modo automático. Los reactores domésticos, como regla, tienen un diseño más simplificado.

El diagrama muestra los componentes principales de un sistema automatizado de biogás. El volumen del reactor depende de la ingesta diaria de materias primas orgánicas. Para el funcionamiento completo de la instalación, el reactor debe llenarse hasta dos tercios del volumen

El principio de la instalación.

El elemento principal del sistema es un biorreactor. Existen varias opciones para su ejecución, lo principal es asegurar la estanqueidad de la estructura y excluir el ingreso de oxígeno. Puede hacerse en forma de un recipiente metálico de varias formas (generalmente cilíndricas) ubicado en la superficie. A menudo, para estos fines, se utilizan 50 metros cúbicos de tanques de combustible vacíos.

Usted puede comprar contenedores plegables de diseño prefabricado. Su ventaja es la capacidad de desmontar rápidamente y, si es necesario, transportar a otro lugar. La instalación de superficie industrial es aconsejable para su uso en granjas grandes, donde hay una afluencia constante de grandes cantidades de materias primas orgánicas.

Para pequeñas fincas, la ubicación subterránea del embalse es más adecuada. El búnker subterráneo está construido de ladrillo u hormigón. Puede enterrar recipientes confeccionados en el suelo, como tambores de metal, acero inoxidable o PVC. También es posible su colocación en la superficie en la calle o en una habitación especialmente designada con buena ventilación.

Para la fabricación de una planta para la producción de biogás, puede comprar contenedores de PVC listos para usar e instalarlos en una sala equipada con un sistema de ventilación.

Independientemente de dónde y cómo se ubique el reactor, se suministra con un bunker para cargar el estiércol. Antes de cargar la materia prima, debe someterse a una preparación preliminar: se tritura en fracciones de no más de 0, 7 mm y se diluye con agua. Idealmente, la humedad del sustrato debe ser de alrededor del 90%.

Las instalaciones automatizadas de tipo industrial están equipadas con un sistema de suministro de materia prima, que incluye un receptor, en el cual la mezcla se lleva a la humidificación requerida, una tubería para suministrar agua y una instalación de bomba para transferir masa al biorreactor.

En las instalaciones domésticas, se utilizan recipientes separados para preparar el sustrato, donde los residuos se trituran y se mezclan con agua. Luego la masa se carga en el compartimiento receptor. En los reactores ubicados debajo del suelo, se saca el búnker para recibir el sustrato, la mezcla preparada fluye por gravedad a través de una tubería hacia la cámara de fermentación.

Si el reactor se coloca en el suelo o en el interior, el tubo de entrada con un dispositivo de recepción se puede ubicar en el lado inferior del tanque. También es posible llevar el tubo a la parte superior y colocar una campana en su cuello. En este caso, la biomasa deberá ser suministrada mediante una bomba.

En el biorreactor, también es necesario proporcionar una salida, que se realiza prácticamente en la parte inferior del tanque en el lado opuesto de la bandeja de entrada. Cuando la colocación subterránea del tubo de salida se coloca oblicuamente hacia arriba y conduce al receptáculo de desechos, con forma de caja rectangular. Su borde superior debe estar por debajo del nivel de la entrada.

Los tubos de entrada y salida están dispuestos oblicuamente hacia arriba en los lados opuestos del tanque, mientras que el tanque de compensación al que se envían los desechos debe estar debajo del contenedor de recepción.

El proceso se realiza de la siguiente manera: el bunker de entrada recibe un nuevo lote de sustrato que fluye hacia el reactor, al mismo tiempo que la misma cantidad de masa de residuos se eleva a través de la tubería hasta el recipiente de desechos, desde donde luego se extrae y se usa como un biofertilizante de alta calidad.

El almacenamiento de biogás se lleva a cabo en un gasholder. La mayoría de las veces se encuentra directamente en el techo del reactor y tiene la forma de una cúpula o un cono. Está hecho de hierro para techos, y luego, para evitar procesos corrosivos, se pinta con varias capas de pintura al óleo.

En instalaciones industriales diseñadas para producir una gran cantidad de gas, el soporte de gas se realiza a menudo como un tanque separado conectado al reactor por una tubería.

El gas obtenido como resultado de la fermentación no es adecuado para su uso, ya que contiene una gran cantidad de vapor de agua, y en esta forma no se quemará. Para eliminarlo de las fracciones de agua, el gas pasa a través de un sello de agua. Para hacer esto, se saca una tubería del tanque de gas, a través de la cual el biogás entra en el tanque con agua, y desde allí se suministra a los consumidores a través de una tubería de plástico o metal.

Esquema de instalación ubicado bajo tierra. La entrada y la salida deben estar ubicadas en lados opuestos del tanque. Por encima del reactor hay un sello de agua a través del cual se pasa el gas resultante para su secado.

En algunos casos, se utilizan bolsas de gas especiales hechas de cloruro de polivinilo para almacenar gas. Las bolsas se colocan al lado de la unidad y se llenan gradualmente con gas. A medida que avanza el llenado, el material elástico se expande y el volumen de las bolsas aumenta, lo que permite, si es necesario, almacenar temporalmente una mayor cantidad del producto final.

Condiciones para el funcionamiento eficaz del biorreactor.

Para un funcionamiento eficiente de la planta y una extracción intensiva de biogás, es necesaria una fermentación uniforme del sustrato orgánico. La mezcla debe estar en constante movimiento. De lo contrario, se forma una costra sobre ella, el proceso de descomposición se ralentiza y, como resultado, el gas es inferior al calculado originalmente.

Para garantizar la mezcla activa de biomasa, se instalan agitadores de inmersión o inclinados en la parte superior o lateral de un reactor típico, equipado con un motor eléctrico. En las instalaciones de artesanía, la mezcla se realiza mecánicamente utilizando un dispositivo que se parece a un mezclador doméstico. Puede ser operado manualmente o equipado con un motor eléctrico.

Cuando el reactor se coloca verticalmente, el mango del agitador se lleva a la parte superior de la unidad. Si el contenedor se instala horizontalmente, la barrena también se ubica en un plano horizontal y el asa se encuentra en el lado del biorreactor.

Una de las condiciones más importantes para obtener biogás es mantener la temperatura requerida en el reactor. El calentamiento puede llevarse a cabo de varias maneras. En instalaciones estacionarias, se utilizan sistemas de calefacción automatizados, que entran en funcionamiento cuando la temperatura desciende por debajo de un nivel predeterminado, y se apagan cuando se establece la temperatura requerida.

Para calentar, puede utilizar calderas de gas, realizar calentamiento directo con calentadores eléctricos o incrustar un elemento calefactor en la base del tanque.

Para reducir la pérdida de calor, se recomienda construir un marco pequeño con una capa de lana de vidrio alrededor del reactor o cubrir la instalación con aislamiento térmico. La espuma de poliestireno y sus otras variedades tienen buenas propiedades de aislamiento térmico.

Para equipar el sistema de calefacción de biomasa, puede conducir una tubería desde la calefacción de la casa, que funciona con el reactor.

Determinación del volumen requerido.

El volumen del reactor se determina sobre la base de la cantidad diaria de estiércol producido en la granja. También es necesario tener en cuenta el tipo de materias primas, la temperatura y el tiempo de fermentación. Para que la unidad funcione completamente, la capacidad se llena al 85-90% del volumen, al menos el 10% debe permanecer libre para que salga el gas.

El proceso de descomposición de la materia orgánica en una instalación mesofílica a una temperatura promedio de 35 grados dura desde 12 días, después de lo cual se eliminan los residuos fermentados y el reactor se llena con una nueva porción del sustrato. Dado que los residuos se diluyen con agua hasta un 90% antes de enviarlos al reactor, la cantidad de líquido también debe tenerse en cuenta al determinar la carga diaria.

Basándose en las cifras anteriores, el volumen del reactor será igual a la cantidad diaria del sustrato preparado (estiércol con agua) multiplicado por 12 (el tiempo requerido para la descomposición de la biomasa) y aumentado en un 10% (volumen libre del tanque).

Construccion subterranea

Ahora hablemos de la instalación más simple, que permite obtener biogás en el hogar con el menor costo. Consideremos la construcción de un sistema subterráneo. Para hacerlo necesitas cavar un hoyo, su base y paredes se vierten con arcilla-hormigón reforzado.

En los lados opuestos de la cámara, se dibujan las aberturas de entrada y salida, donde se montan tuberías inclinadas para alimentar el sustrato y bombear la masa de desecho.

El tubo de salida con un diámetro de aproximadamente 7 cm debe ubicarse casi en la parte inferior del bunker, su otro extremo debe montarse en un tanque de compensación rectangular en el que se extraerán los desechos. La tubería para alimentar el sustrato está ubicada aproximadamente a 50 cm del fondo y tiene un diámetro de 25 a 35 cm. La parte superior de la tubería ingresa al compartimiento para recibir las materias primas.

El reactor debe estar completamente sellado. Para excluir la posibilidad de ingreso de aire, el tanque debe estar cubierto con una capa de betún impermeabilizante.

La parte superior del bunker es un soporte de gas que tiene una cúpula o una forma cónica. Está hecho de chapas metálicas o prensaestopas. También es posible completar la construcción con un ladrillo, que luego se tapiza con malla de acero y se enyesó. En la parte superior del tanque de gas, debe hacer una compuerta sellada, quitar la tubería de gas que pasa a través del bloqueo hidráulico e instalar una válvula para aliviar la presión del gas.

Para mezclar el sustrato se puede equipar con un sistema de drenaje, operando según el principio de burbujeo. Para hacer esto, fije verticalmente los tubos de plástico dentro de la estructura de modo que su borde superior esté por encima de la capa de sustrato. Haz muchos agujeros en ellos. El gas a presión descenderá y, al levantarse, las burbujas de gas mezclarán la biomasa en el tanque.

Si no desea participar en la construcción de un búnker de concreto, puede comprar un contenedor de PVC terminado. Para conservar el calor, se debe cubrir con una capa de aislamiento: espuma de poliestireno. El fondo del foso se vierte con una capa de concreto reforzado de 10 cm. Se permiten tanques de PVC si el volumen del reactor no supera los 3 m3.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Cómo hacer la instalación más simple de un barril convencional, aprenderá si mira el video:

Cómo es la construcción de un reactor subterráneo, se puede ver en el video:

El siguiente video muestra cómo se carga el estiércol en la instalación subterránea:

La instalación para obtener biogás a partir de estiércol permitirá ahorrar significativamente en el pago de calor y electricidad, y poner material orgánico para un buen trabajo, que es abundante en todas las fincas. Antes de comenzar la construcción, todo debe ser cuidadosamente calculado y preparado.

El reactor más simple se puede hacer en pocos días con sus propias manos, utilizando las herramientas disponibles. Si la economía es grande, es mejor comprar una instalación lista o ponerse en contacto con un especialista.

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