Un propietario inteligente sueña con energía barata, gestión eficiente de residuos y fertilizantes. La planta de biogás casera de bricolaje es una forma económica de hacer realidad sus sueños.
El autoensamblaje de dicho equipo costará un precio razonable, y el gas producido será una buena ayuda en el hogar: puede usarse para cocinar, calentar la casa y otras necesidades.
Tratemos de comprender los detalles de este equipo, sus ventajas y desventajas. Y también si es posible construir independientemente una planta de biogás y si será efectiva.
Los detalles de la producción de biogás.
El biogás se forma como resultado de la fermentación de un sustrato biológico. Se descompone por hidrólisis, ácido y bacterias formadoras de metano. Una mezcla de gases producidos por bacterias es combustible, porque contiene un gran porcentaje de metano.
En sus propiedades, prácticamente no difiere del gas natural, que se utiliza para necesidades industriales y domésticas.
Si lo desea, cada propietario de la casa puede comprar una planta de biogás para producción industrial, pero es costosa y la inversión vale la pena en un plazo de 7 a 10 años. Por lo tanto, tiene sentido hacer esfuerzos y hacer un biorreactor con sus propias manos.
El biogás es un combustible ecológico y la tecnología para su producción no tiene un impacto especial en el medio ambiente. Además, los materiales de desecho que deben eliminarse se utilizan como materia prima para el biogás.
Se colocan en un biorreactor, donde se lleva a cabo el procesamiento:
- la biomasa ha estado expuesta a bacterias por algún tiempo. El período de fermentación depende del volumen de materias primas;
- Como resultado de la actividad de las bacterias anaerobias, se libera una mezcla combustible de gases, que incluye metano (60%), dióxido de carbono (35%) y algunos otros gases (5%). Además, durante la fermentación en pequeñas cantidades, se libera un sulfuro de hidrógeno potencialmente peligroso. Es venenoso, por lo que es altamente indeseable que las personas estén expuestas a él;
- la mezcla de gases del biorreactor se limpia y entra al tanque de gas, donde se almacena hasta el uso previsto;
- El gas de un tanque de gas se puede utilizar de la misma manera que el gas natural. Acude a electrodomésticos: estufas de gas, calderas de calefacción, etc.
- La biomasa descompuesta debe eliminarse regularmente del fermentador. Este es un trabajo adicional, pero el esfuerzo vale la pena. Después de la fermentación, las materias primas se convierten en fertilizante de alta calidad, que se utiliza en los campos y jardines.
Una planta de biogás es beneficiosa para el propietario de una casa privada solo si tiene acceso constante a los desechos de las granjas de ganado. En promedio, desde 1 metro cúbico. El sustrato se puede obtener 70-80 metros cúbicos. biogás, pero la producción de gas es desigual y depende de muchos factores, incluidos temperatura de biomasa. Esto complica los cálculos.
Las plantas de biogás son ideales para los agricultores. Los desechos animales pueden proporcionar suficiente gas para calentar por completo las instalaciones residenciales y los edificios agrícolas.
Para que el proceso de producción de gas sea estable y continuo, es mejor construir varias plantas de biogás y colocar el sustrato en los fermentadores con una diferencia de tiempo. Dichas plantas operan en paralelo, y las materias primas se cargan secuencialmente en ellas.
Esto asegura una producción constante de gas, de modo que se pueda suministrar continuamente a los electrodomésticos.
Idealmente, el biorreactor debe calentarse. Cada 10 grados de calor duplica la producción de gas. Aunque la disposición de calefacción requiere inversión, vale la pena con una mayor eficiencia del diseño.
Los equipos de biogás hechos en casa, ensamblados a partir de materiales improvisados, son mucho más baratos que las plantas de producción industrial. Su efectividad es menor, pero es consistente con los fondos invertidos. Si tiene acceso al estiércol y desea hacer sus propios esfuerzos para el montaje y el mantenimiento de la estructura, esto es muy beneficioso.
Ventajas y desventajas del sistema.
Las plantas de biogás tienen muchas ventajas, pero hay suficientes deficiencias, por lo que debe sopesar todo antes de comenzar el diseño y la construcción:
- Reciclaje. Gracias a la planta de biogás, puede obtener el máximo beneficio de la basura, que aún debería eliminarse. Esta eliminación es menos peligrosa para el medio ambiente que el vertedero.
- Renovabilidad de las materias primas. La biomasa no es carbón ni gas natural, cuya extracción agota las reservas de recursos. Cuando se cultiva, las materias primas aparecen constantemente.
- Cantidad relativamente pequeña de CO2. Al recibir gas, el ambiente no está contaminado, pero cuando se usa, se libera una pequeña cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera. No es peligroso y no puede cambiar críticamente el entorno, porque Las plantas lo absorben durante el crecimiento.
- Liberación moderada de azufre. Cuando se quema biogás, una pequeña cantidad de azufre ingresa a la atmósfera. Este es un fenómeno negativo, pero su escala es conocida en comparación: cuando se quema gas natural, la contaminación ambiental con óxidos de azufre es mucho mayor.
- Trabajo estable La producción de biogás es más estable que los paneles solares o los molinos de viento. Si la energía del sol y el viento no se puede controlar, entonces las plantas de biogás dependen de la actividad humana.
- Puede usar varias configuraciones. El gas siempre es un riesgo. Para reducir el daño potencial en caso de accidente, se pueden dispersar varias plantas de biogás en todo el sitio. Si diseña y ensambla correctamente un sistema de varios fermentadores, funcionará más estable que un biorreactor grande.
- Beneficios para la agricultura. Para obtener biomasa, se plantan ciertos tipos de plantas. Puede elegir aquellos que mejoren la condición del suelo. Por ejemplo, el sorgo reduce la erosión del suelo, mejora su calidad.
El biogás tiene sus inconvenientes. Aunque este es un combustible relativamente limpio, todavía contamina la atmósfera. También puede haber problemas con el suministro de biomasa vegetal.
Los propietarios de plantas irresponsables a menudo lo obtienen de tal manera que drenan la tierra y alteran el equilibrio ecológico.
Cálculo de la rentabilidad de la instalación.
Como materia prima para la producción de biogás, generalmente se usa estiércol de vaca. Una vaca adulta puede darle lo suficiente para proporcionar 1,5 metros cúbicos. combustible; cerdo - 0.2 metros cúbicos; pollo o gateo (dependiendo del peso corporal) - 0.01-0.02 cbm. Para entender si es mucho o poco, se puede comparar con tipos de recursos más familiares.
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Foto de
El dispositivo del biorreactor de contenedores de plástico aislados.
Transporte conveniente para transportar el sustrato
Planta industrial compacta
Planta de biogás de granja lechera
1 cbm El biogás proporciona la misma cantidad de energía térmica que:
- leña - 3.5 kg;
- carbón - 1-2 kg;
- electricidad - 9-10 kW / h.
Si conoce el peso aproximado de los residuos agrícolas que estarán disponibles en los próximos años y la cantidad de energía necesaria, puede calcular la rentabilidad de una planta de biogás.
Una de las principales desventajas de la producción de biogás es el olor. La posibilidad de usar montones pequeños de compost es una gran ventaja, pero tendrá que soportar las molestias y controlar cuidadosamente el proceso para no provocar la propagación de agentes patógenos.
Para colocar en el biorreactor, se prepara un sustrato, que incluye varios componentes en las siguientes proporciones:
- estiércol (mejor vaca o cerdo) - 1.5 t;
- residuo orgánico (puede ser hojas podridas u otros componentes de origen vegetal) - 3.5 t;
- calentado a 35 grados de agua (la cantidad de agua tibia se calcula de modo que su masa sea 65-75% de la cantidad total de materia orgánica).
El cálculo del sustrato se realizó para un marcador durante seis meses, en función del consumo moderado de gas. Después de unos 10-15 días, el proceso de fermentación dará los primeros resultados: el gas aparecerá en pequeñas cantidades y comenzará a llenar el almacenamiento. Después de 30 días, puede esperar la producción completa de combustible.
Los equipos para la producción de biogás aún no son particularmente comunes en nuestro país. Esto se debe en gran parte a la poca conciencia de las personas sobre los beneficios y las características de los sistemas de biogás. En China e India, muchas pequeñas granjas están equipadas con artesanías para proporcionar combustible limpio adicional.
Si la instalación funciona correctamente, el volumen de biogás aumentará gradualmente hasta que el sustrato decaiga. La productividad del diseño depende directamente de la tasa de fermentación de biomasa, que a su vez está relacionada con la temperatura y la humedad del sustrato.
Instrucción de autoconstrucción
Si no hay experiencia en el ensamblaje de sistemas complejos, tiene sentido seleccionar la red o desarrollar el dibujo más simple de una planta de biogás para una casa privada.
Cuanto más simple es el diseño, más confiable y duradero es. Más tarde, cuando haya habilidades para construir y manejar el sistema, será posible rehacer el equipo o montar una instalación adicional.
En diseños caros de producción industrial, se proporcionan sistemas de mezcla de biomasa, calefacción automática, purificación de gas, etc. Los electrodomésticos no son tan complicados. Es mejor armar una instalación simple y luego agregar los elementos que necesita
Al calcular el volumen del fermentador debe centrarse en 5 metros cúbicos. Esta instalación le permite obtener la cantidad de gas necesaria para calentar una casa privada con un área de 50 metros cuadrados, si se utiliza una caldera de gas o una estufa como fuente de calor.
Este es un indicador promedio, ya que El valor calorífico del biogás no suele ser superior a 6000 kcal / m3.
Para que el proceso de fermentación proceda de manera más o menos estable, es necesario lograr el régimen de temperatura correcto. Para hacer esto, el biorreactor se instala en un pozo de tierra o aislamiento térmico confiable previamente pensado. Se puede asegurar un calentamiento constante del sustrato si se coloca una tubería de calentamiento de agua debajo de la base del fermentador
La construcción de una planta de biogás se puede dividir en varias etapas.
Etapa 1 - preparación del pozo para el biorreactor
Casi toda la planta de biogás es subterránea, por lo que depende mucho de cómo se cavó y se terminó el pozo. Hay varias opciones para fortalecer las paredes y sellar el pozo: plástico, concreto, anillos de polímero.
La mejor solución es comprar anillos de polímero confeccionados con un fondo en blanco. Costarán más que los materiales improvisados, pero no se requerirá un sellado adicional. Los polímeros son sensibles al estrés mecánico, pero no temen la humedad y las sustancias químicamente agresivas. No se pueden reparar, pero si es necesario se reemplazarán fácilmente.
La intensidad de la fermentación del sustrato y la salida de gas dependen de la preparación de las paredes y el fondo del biorreactor, por lo que el pozo se fortalece, aísla y sella cuidadosamente. Esta es la etapa de trabajo más difícil y lenta.
Etapa 2 - drenaje de gas
La compra e instalación de mezcladoras especiales para plantas de biogás es un placer costoso. El sistema puede abaratarse organizando el drenaje de gas. Es una tubería de alcantarillado de polímero montada verticalmente en la que se hacen muchos agujeros.
Al calcular la longitud de las tuberías de drenaje, uno debe guiarse por la profundidad de llenado planificada del biorreactor. Las partes superiores de las tuberías deben estar por encima de este nivel.
Para el drenaje de gas, puede elegir tuberías de metal o polímero. Los primeros son más fuertes y los segundos más resistentes a las influencias químicas. Es mejor dar preferencia a los polímeros, ya que el metal se oxida y se pudre rápidamente
Puede cargar inmediatamente el sustrato en el biorreactor terminado. Está cubierto con una película para que el gas liberado durante el proceso de fermentación esté bajo una ligera presión. Cuando el domo esté listo, esto asegurará el flujo normal de biometano a través de la tubería de salida.
Etapa 3: instalación de la cúpula y las tuberías.
La etapa final de ensamblaje de la planta de biogás más simple es la instalación de la parte superior abovedada. En el punto más alto del domo, se instala un tubo de escape de gas y se tira a un soporte de gas, que no se puede prescindir.
La capacidad del biorreactor se cierra con una tapa hermética. Para evitar la mezcla de biometano con aire, equipe un sello de agua. También sirve para purificar gas. Es necesario proporcionar una válvula de drenaje que funcione si la presión en el fermentador es demasiado alta.
Lea con más detalle cómo hacer biogás a partir de estiércol en este material.
El espacio libre del biorreactor en cierta medida sirve como almacenamiento de gas, pero esto no es suficiente para la operación segura de la instalación. El gas debe consumirse constantemente, de lo contrario es posible que se produzca una explosión por presión excesiva debajo del domo
Métodos para calentar un biorreactor
Los microorganismos que procesan el sustrato están constantemente presentes en la biomasa, sin embargo, para su reproducción intensiva, se necesita una temperatura de 38 grados o más.
Para calentar en la estación fría, puede usar una bobina conectada al sistema de calefacción en el hogar o calentadores eléctricos. El primer método es económicamente más rentable, por lo tanto, se usa con mayor frecuencia.
No es necesario cavar una planta de biogás en el suelo; hay otras opciones para organizarla. En el siguiente video se muestra un ejemplo de un sistema ensamblado a partir de barriles.
La forma más fácil es organizar el calentamiento desde abajo, colocando una tubería desde el sistema de calefacción, pero la eficiencia de dicho intercambiador de calor es relativamente baja. Es mejor equipar calefacción externa, idealmente vapor, para que la biomasa no se sobrecaliente
Aunque no hay nada complicado en el montaje y equipamiento de equipos de biogás, debe estar extremadamente atento a los detalles. No se permiten errores, porque Puede causar explosiones y destrucción. Ofrecemos instrucciones en video que lo ayudarán a comprender la configuración del dispositivo, ensamblarla correctamente y complementarla con dispositivos útiles para un uso más conveniente del biogás.
El video cuenta cómo se organiza y funciona la planta estándar de biogás:
Un ejemplo de una planta de biogás casera. Video tutorial de bricolaje sobre cómo organizar el sistema:
Instrucciones en video para ensamblar una planta de biogás a partir de un barril:
Descripción del proceso de fabricación de mezcladores para el sustrato:
Una descripción detallada del trabajo de un almacenamiento de gas improvisado:
No importa cuán simple sea la planta de biogás elegida para una casa privada, no debe ahorrar en ella. Si es posible, es mejor comprar un biorreactor plegable para la producción industrial.
De lo contrario, hágalo con materiales duraderos y de alta calidad: polímeros, concreto o acero inoxidable. Esto creará un sistema de suministro de gas verdaderamente confiable y seguro en el hogar.
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