El aumento constante en el costo de los portadores de energía tradicionales está empujando a los artesanos domésticos a crear equipos caseros que le permitan obtener biogás de los desechos con sus propias manos. Con este enfoque de la agricultura, es posible no solo obtener energía barata para calentar la casa y otras necesidades, sino también organizar el proceso de reciclaje de residuos orgánicos y obtener fertilizantes gratuitos para su posterior aplicación al suelo.

El biogás producido en exceso, así como los fertilizantes, se pueden vender a valor de mercado a los consumidores interesados, convirtiendo en dinero lo que literalmente “yace bajo los pies”. Los grandes agricultores pueden permitirse comprar plantas de biogás prefabricadas. El costo de dicho equipo es bastante alto. Sin embargo, el rendimiento de su funcionamiento corresponde a las inversiones realizadas. Las instalaciones menos potentes que funcionan con el mismo principio se pueden ensamblar por sí solas a partir de los materiales y piezas disponibles.

Este video muestra una pequeña planta que produce biogás a partir de estiércol. El biorreactor se carga con productos de desecho ganadero (100 kg/día).

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¿Qué es el biogás y cómo se produce?

El biogás está clasificado como un combustible ecológico. En cuanto a sus características, el biog es similar en muchos aspectos al gas natural producido a escala industrial. La tecnología de producción de biogás se puede representar de la siguiente manera:

• en un contenedor especial llamado biorreactor, el proceso de procesamiento de biomasa se lleva a cabo con la participación de bacterias anaeróbicas en condiciones de fermentación sin aire durante un período determinado, cuya duración depende del volumen de materias primas cargadas;
• como resultado, se libera una mezcla de gases, que consiste en 60% de metano, 35% de dióxido de carbono, 5% de otras sustancias gaseosas, entre las cuales hay sulfuro de hidrógeno en una pequeña cantidad; el gas resultante se retira constantemente del biorreactor y, después de la limpieza, se envía para su uso previsto;
• los desechos procesados, que se han convertido en fertilizantes de alta calidad, se retiran periódicamente del biorreactor y se llevan a los campos.

Para establecer una producción continua de biogás en el hogar, se debe poseer o tener acceso a empresas agrícolas y ganaderas. Es económicamente rentable dedicarse a la producción de biogás solo si existe una fuente de suministro gratuito de estiércol y otros desechos animales orgánicos.

¿Cómo construir un biorreactor por tu cuenta?

Para empezar, me gustaría indicar qué tipo de estructura se puede construir:

Esquema de la planta de biogás más simple, ensamblada sola. Su diseño no prevé la presencia de calefacción y un dispositivo de mezcla. Leyenda: 1 - reactor (tanque de metano) para procesamiento de estiércol; 2 - búnker para cargar materias primas; 3 - escotilla de entrada; 4 - sello de agua; 5 - tubería para descarga minera; 6 - tubería de biogás

Para recibir biocombustible gratis en el sitio, es necesario elegir un lugar para la construcción de un tanque de hormigón armado, que servirá como biorreactor. En la base de este contenedor, se proporciona una abertura a través de la cual se eliminará el material de desecho. Este orificio debe cerrarse herméticamente, porque el sistema funciona de manera efectiva solo en condiciones selladas.

El tamaño de un tanque de concreto se determina a partir de la cantidad de desechos orgánicos que aparecen diariamente en un patio o finca privada. El funcionamiento completo del biorreactor es posible si se llena hasta dos tercios del volumen disponible.

Los residuos orgánicos se introducen en el contenedor sellado del biorreactor, enterrado en el suelo, que durante el proceso de fermentación contribuye a la liberación de biogás.

Con una pequeña cantidad de residuos, un tanque de hormigón armado se puede reemplazar con un contenedor de metal, por ejemplo, un barril. PAG

Al elegir un contenedor de metal, preste atención a la presencia de soldaduras y su resistencia. Recuerde que no funcionará producir una gran cantidad de biogás en recipientes pequeños. El rendimiento depende directamente de la masa de residuos orgánicos procesados ​​en el reactor. Entonces, para obtener 100 metros cúbicos de biogás, se necesita procesar una tonelada de desechos orgánicos.

¿Cómo asegurar la actividad de la biomasa?

Puede acelerar el proceso de fermentación de la biomasa calentándola. Como regla general, en las regiones del sur no surge tal problema. La temperatura ambiente es suficiente para la activación natural de los procesos de fermentación. En regiones con condiciones climáticas adversas en invierno, sin calefacción, generalmente es imposible operar una planta de biogás. Después de todo, el proceso de fermentación comienza a una temperatura superior a los 38 grados centígrados.

Hay varias formas de organizar el calentamiento de un tanque de biomasa:

• conecte una bobina ubicada debajo del reactor al sistema de calefacción;
• instale elementos calefactores eléctricos en la base del tanque;
• proporcionar calentamiento directo del tanque mediante el uso de calentadores eléctricos.

Las bacterias que afectan la producción de metano están latentes en la propia materia prima. Su actividad aumenta a un cierto nivel de temperatura. La instalación de un sistema de calefacción automatizado asegurará el normal desarrollo del proceso. La automatización encenderá el equipo de calentamiento cuando el siguiente lote frío ingrese al biorreactor y luego lo apagará cuando la biomasa se caliente a un nivel de temperatura predeterminado.

Se instalan sistemas de control de temperatura similares en calderas de agua caliente, por lo que se pueden comprar en tiendas especializadas en la venta de equipos de gas.

Esquema de organización de la producción de biogás en el hogar. El diagrama muestra el ciclo completo, comenzando con la carga de materias primas sólidas y líquidas, y terminando con la eliminación del biogás a los consumidores.

Es importante señalar que puedes activar la producción de biogás en casa mezclando la biomasa en el reactor. Para esto, se fabrica un dispositivo que es estructuralmente similar a un mezclador doméstico. El dispositivo se puede poner en movimiento mediante un eje, que sale a través de un orificio ubicado en la tapa o en las paredes del tanque.

Eliminación correcta de gas del biorreactor

El gas obtenido durante la fermentación de orgánicos se elimina a través de un orificio especial provisto en el diseño de la parte superior de la tapa, que cierra herméticamente el tanque. Para excluir la posibilidad de mezclar biogás con aire, es necesario garantizar su eliminación a través de un sello de agua (sello hidráulico).

Es posible controlar la presión de la mezcla de gas dentro del biorreactor con la ayuda de una tapa, que debe subir con un exceso de gas, es decir, desempeñar el papel de una válvula de escape. Como contrapeso, puede usar un peso regular. Si la presión es normal, entonces el gas generado fluirá a través de la tubería de salida hacia el tanque de gasolina, siendo limpiado en agua en el camino.

Una planta de biogás hecha a sí misma puede ahorrar en costos de energía, que ocupan una gran parte en la determinación del costo de los productos agrícolas. Una disminución en los costos de producción afectará el aumento de la rentabilidad de una finca o una finca privada. Ahora que ya sabes cómo obtener biogás a partir de residuos existentes, solo queda poner la idea en práctica. Hace mucho tiempo que muchos agricultores han aprendido a ganar dinero con el estiércol.

PD Y recuerda, con solo cambiar tu consumo, ¡estamos cambiando el mundo juntos! ©

Puede obtener una fuente de energía barata usted mismo, en casa; solo necesita ensamblar una planta de biogás. Si comprende el principio de su funcionamiento y dispositivo, entonces esto no es difícil de hacer. La mezcla que produce contiene una gran cantidad de metano (según la materia prima, hasta un 70 %), por lo que tiene un amplio alcance.

El reabastecimiento de cilindros de automóviles que funcionan con gas como combustible para calderas de calefacción está lejos de ser una lista completa de todas las opciones posibles para usar el producto terminado. Cómo montar una planta de biogás con tus propias manos es nuestra historia.

Hay varios diseños de la unidad. Al elegir una u otra solución de ingeniería, debe comprender cómo esta instalación es adecuada para las condiciones locales. Este es el criterio principal para evaluar la viabilidad de la instalación. Además, tiene sus propias capacidades, es decir, qué tipo de materias primas y en qué volumen será posible usar, qué puede hacer con sus propias manos.

El biogás se produce por la descomposición de la materia orgánica, pero su “rendimiento” (en términos de volumen), y por tanto la eficiencia de la instalación, depende de lo que se cargue exactamente en ella. La tabla proporciona información relevante (datos indicativos) que ayudará a determinar la elección de una solución de ingeniería específica. También serán útiles algunos cuadros explicativos.

Opciones de diseño

Con carga manual de materias primas, sin calentar ni mezclar

Para uso doméstico, este modelo se considera el más conveniente. Con una capacidad de reactor de 1 a 10 m³, se necesitarán entre 50 y 220 kg de estiércol por día. Esto es de lo que debe proceder, determinando el tamaño del contenedor.

La instalación está montada en el suelo, por lo que necesitará un pequeño foso. De acuerdo con sus dimensiones estimadas, se selecciona un lugar en el sitio. La composición y propósito de todos los elementos del circuito es fácil de entender.

característica de instalación

Después de instalar el reactor en su lugar, es necesario verificar su estanqueidad. Luego, el metal debe pintarse (preferiblemente con una composición resistente a las heladas) y aislarse.

• La eliminación de la minería ocurre naturalmente, ya sea en el proceso de colocación de una nueva porción o con un exceso de gas en el reactor con la válvula cerrada. Por tanto, la capacidad del contenedor de recogida de residuos no debe ser inferior a la del contenedor de trabajo.
• A pesar de la simplicidad del dispositivo y el atractivo para el montaje de bricolaje, debido al hecho de que no se proporciona mezcla y calentamiento en masa, es recomendable operar esta opción de instalación en regiones con un clima templado, es decir, principalmente en el sur de Rusia. Aunque con aislamiento térmico de alta calidad, en condiciones donde las capas de agua subterránea son profundas, este diseño es bastante adecuado para el carril central.

Sin calentar, pero con agitación.

Más o menos lo mismo, solo una ligera modificación que aumenta significativamente el rendimiento de la unidad.

¿Cómo hacer un mecanismo? Para alguien que recolectó con sus propias manos, por ejemplo, esto no es un problema. El reactor deberá montar un eje con álabes. Por lo tanto, es necesario instalar cojinetes de empuje. Es bueno utilizar una cadena como eslabón de transmisión entre el eje y la palanca.

La planta de biogás se puede operar en casi todas las regiones, con la excepción de las regiones del norte. Pero a diferencia del modelo anterior, requiere supervisión.

Agitación + calentamiento

El impacto térmico sobre la biomasa aumenta la intensidad de los procesos de descomposición y fermentación que se producen en ella. Una unidad de biogás tiene un uso más versátil, ya que puede operar en dos modos: mesófilo y termófilo, es decir, en el rango de temperatura (aproximadamente) 25 - 65 ºС (ver gráficos arriba).

En este esquema, la caldera funciona con el gas resultante, aunque esta no es la única opción. El calentamiento de la biomasa se puede realizar de diferentes maneras, ya que es más conveniente que el propietario lo organice.

Opciones automatizadas

La diferencia entre este esquema es que va conectado a la instalación. Esto le permite acumular reservas de gas y no gastarlo inmediatamente para el propósito previsto. La facilidad de uso es que casi cualquier régimen de temperatura es adecuado para la fermentación intensiva.

Esta configuración es aún más eficiente. Es capaz de procesar hasta 1,3 toneladas de materia prima por día con un volumen similar del reactor. Carga, mezcla: la neumática es "responsable" de esto. El canal de descarga permite que los desechos se eliminen a un contenedor de almacenamiento a corto plazo o a contenedores móviles para su eliminación inmediata. Por ejemplo, para fertilizar campos.

Para uso doméstico, estas variantes de una planta de biogás son poco adecuadas. Su instalación, e incluso con sus propias manos, es mucho más difícil. Pero para una pequeña granja, una buena solución.

Planta de biogás mecanizada

La diferencia con los modelos anteriores está en el tanque adicional, en el que se lleva a cabo la preparación preliminar de la masa cruda.

El biogás comprimido se alimenta a la tolva de alimentación y luego al reactor. También se utiliza para calefacción.

Lo único que se necesita al ensamblar cualquiera de las instalaciones con sus propias manos son cálculos de ingeniería precisos. Es posible que deba consultar a un especialista. Y el resto es bastante simple. Si al menos uno de los lectores se interesa en una unidad de biogás y la monta por su cuenta, significa que el autor no trabajó en vano en este artículo. ¡Buena suerte!

La sociedad moderna está tratando cada vez más de utilizar fuentes alternativas de energía eléctrica, esto ayuda a hacer frente al problema del ahorro de recursos en el mundo y también le permite minimizar los costos de un tipo particular de trabajo. Para lograr sus objetivos, una persona se ha adaptado a utilizar la energía de los elementos naturales: agua, viento, suelo, sol y, además, a utilizar tipos de combustible no estándar que pueden reemplazar fácilmente a los tradicionales.

Una planta de biogás para el hogar le permitirá obtener su propia fuente de energía: el biogás. Este combustible encontrará su aplicación en la vida cotidiana de cualquier persona. Averigüemos cuáles son las principales ventajas de un diseño de este tipo, para qué fines se puede usar y cómo hacer la planta de biogás más simple con sus propias manos.

Área de aplicación

¿Para qué se utiliza un dispositivo de este tipo? Para la producción de combustible ecológico, biogás, que se puede utilizar en la agricultura, en la vida cotidiana y en las empresas.

El biogás se puede utilizar para generar calor, electricidad, como combustible para vehículos. La configuración y llenado de la instalación tiene muchas variaciones de ejecución, dependiendo de la potencia requerida para cada caso concreto, el tipo de materia prima primaria utilizada y el producto final obtenido. En Internet, puede estudiar varias fotos de plantas de biogás que difieren entre sí de una forma u otra.

El principio de funcionamiento de una planta de biogás es extremadamente claro, por lo que su uso está permitido en cualquier momento y en cualquier lugar. El principal factor que influye en la necesidad y conveniencia de disponer la unidad en un lugar determinado es la disponibilidad de un volumen de materia prima orgánica suficiente para la operación, que será necesaria en el proceso.

Como funciona

Para comprender el principio de funcionamiento, es necesario comprender el dispositivo de una planta de biogás. La unidad estándar incluye los siguientes componentes, piezas y detalles:

• capacidad de materias primas orgánicas primarias;
• trituradoras de material demasiado grande (varios mezcladores, molinos), que permiten obtener fracciones más pequeñas de materias primas;
• soporte de gas - un recipiente en el que se acumula el biogás producido;
• tanque, tanque, reactor, donde se lleva a cabo el proceso de producción de combustible;
• tubos a través de los cuales se entregan materias primas primarias al tanque de producción de biocombustibles;
• un sistema que permite transferir biogás de un reservorio a un tanque de gas ya las siguientes etapas de procesamiento;
• sistemas automatizados, sistema de seguridad y control sobre el proceso en curso.

Para obtener más información sobre el dispositivo, puede estudiar los diagramas y dibujos de las plantas de biogás, que mostrarán claramente todos los componentes y accesorios del equipo.

El principio de funcionamiento se basa en la fermentación y posterior descomposición de la materia prima inicial (en forma de la cual diversos residuos agrícolas o industriales, por ejemplo, estiércol, productos de transformación de la madera) pueden actuar en el biorreactor de la instalación. Este proceso ocurre bajo la influencia de bacterias especiales.

Como resultado de los procesos que se llevan a cabo en el yacimiento se produce biogás, compuesto por metano, sulfuro de hidrógeno, CO2, amoníaco, N, etc.

Las principales etapas de los procesos que ocurren en el dispositivo:

• recepción de materias primas orgánicas en contenedores;
• trituración y posterior transporte de residuos cargados al reactor, calentamiento simultáneo de biomasa;
• el inicio del proceso de descomposición en un biorreactor sellado, la temperatura ideal para su operación: + 40 grados centígrados;
• formación de biogás (en un tanque de gas) y biofertilizantes (en un recipiente de reactor separado especial);
• la entrada de biogás en el sistema de tratamiento y su posterior uso previsto por humanos (para consumo doméstico, generación de calor o electricidad);
• uso de biofertilizante del reactor para su propósito previsto.

como hacerlo tu mismo

Una planta de biogás para uso agrícola o doméstico puede ser realizada por una persona que tenga las herramientas necesarias, conocimientos de plomería y habilidades básicas para trabajar con soldadura.

La secuencia de acciones a realizar será la siguiente:

• producción del cuerpo del biorreactor, que se utiliza para la fermentación (el recipiente puede ser de metal o de hormigón);
• instalación de cubiertas en la parte superior del tanque, orificios en las paredes laterales necesarios para cargar y, en consecuencia, descargar materias primas;
• instalación de un tanque de gas;
• construcción de una tubería desde el tanque de gas hasta el lugar de consumo del producto final (este diseño debe incluir válvulas y elementos de protección: varias válvulas de compuerta, válvulas, etc.).

La disposición de una planta de biogás en una casa de campo, en una casa de campo, en una granja, en producción no solo proporcionará beneficios económicos, sino que también logrará otros resultados positivos, principalmente en aspectos ambientales y energéticos.

Con un dispositivo de este tipo, el consumidor no solo recibirá combustible ecológico, varios tipos de energía y fertilizante biológico, sino que también reducirá significativamente los costos de oportunidad en los que podría incurrir en ausencia de dicha unidad.

Foto de la planta de biogás

Una de las tareas a resolver en la agricultura es la eliminación de estiércol y residuos vegetales. Y este es un problema bastante serio que requiere atención constante. Reciclar no solo requiere tiempo y esfuerzo, sino también una cantidad decente. Hoy en día, existe al menos una forma de convertir este dolor de cabeza en un elemento de ingresos: transformar el estiércol en biogás. La tecnología se basa en el proceso natural de descomposición de estiércol y residuos vegetales debido a las bacterias contenidas en ellos. Toda la tarea es crear condiciones especiales para la descomposición más completa. Estas condiciones son la falta de acceso al oxígeno y la temperatura óptima (40-50 o C).

Todo el mundo sabe cómo se elimina el estiércol con mayor frecuencia: se amontona y luego, después de la fermentación, se lleva a los campos. En este caso, el gas resultante se libera a la atmósfera, y el 40% del nitrógeno contenido en la sustancia original y la mayor parte del fósforo también vuelan allí. El fertilizante resultante está lejos de ser perfecto.

Para obtener biogás, es necesario que el proceso de descomposición del estiércol se realice sin acceso a oxígeno, en un volumen cerrado. En este caso, tanto el nitrógeno como el fósforo permanecen en el producto residual y el gas se acumula en la parte superior del tanque, desde donde se puede bombear fácilmente. Se obtienen dos fuentes de beneficio: gas directo y fertilizante efectivo. Además, el fertilizante es de la más alta calidad y es 99% seguro: la mayoría de los patógenos y huevos de helmintos mueren, las semillas de malas hierbas contenidas en el estiércol pierden su germinación. Incluso hay líneas para envasar este residuo.

El segundo requisito previo para el proceso de transformación del estiércol en biogás es mantener la temperatura óptima. Las bacterias contenidas en la biomasa son inactivas a bajas temperaturas. Comienzan a actuar a una temperatura ambiente de +30 o C. Además, el estiércol contiene dos tipos de bacterias:

Las plantas termófilas con temperaturas de +43 o C a +52 o C son las más eficientes: en ellas se procesa el estiércol durante 3 días, se obtienen hasta 4,5 litros de biogás por 1 litro de área útil del biorreactor (este es el rendimiento máximo) . Pero mantener una temperatura de +50 o C requiere costes energéticos importantes, lo que no es rentable en todos los climas. Por lo tanto, las plantas de biogás operan más a menudo a temperaturas mesófilas. En este caso, el tiempo de procesamiento puede ser de 12 a 30 días, el rendimiento es de aproximadamente 2 litros de biogás por 1 litro de volumen del biorreactor.

La composición del gas varía según la materia prima y las condiciones de procesamiento, pero aproximadamente es la siguiente: metano - 50-70%, dióxido de carbono - 30-50%, y también contiene una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno (menos del 1% ) y una cantidad muy pequeña de compuestos de amoníaco, hidrógeno y nitrógeno. Dependiendo del diseño de la planta, el biogás puede contener una cantidad significativa de vapor de agua, que requerirá deshidratación (de lo contrario, simplemente no se quemará). El aspecto de la instalación industrial se muestra en el vídeo.

Se puede decir toda una planta de producción de gas. Pero para un patio privado o una pequeña granja, tales volúmenes son inútiles. La planta de biogás más simple es fácil de hacer con sus propias manos. Pero la pregunta es: "¿Adónde enviar biogás a continuación?" El poder calorífico del gas resultante es de 5340 kcal/m3 a 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Por tanto, se puede suministrar a una caldera de gas para la generación de calor (calefacción y agua caliente), o a una planta de generación eléctrica, estufa de gas, etc. Así es como Vladimir Rashin, el diseñador de una planta de biogás, utiliza el estiércol de su granja de codornices.

Resulta que teniendo al menos una cantidad más o menos decente de ganado y aves de corral, puede satisfacer completamente las necesidades de su hogar en calor, gas y electricidad. Y si instala instalaciones de gas en automóviles, combustible para la flota. Dado que la participación de la energía en el costo de producción es del 70-80%, solo puede ahorrar en un biorreactor y luego ganar mucho dinero. A continuación se muestra una captura de pantalla del cálculo económico de la rentabilidad de una planta de biogás para una pequeña granja (a septiembre de 2014). No se puede llamar pequeña a la economía, pero definitivamente tampoco es grande. Pedimos disculpas por la terminología: este es el estilo del autor.

Este es un desglose aproximado de los costos requeridos y los posibles ingresos Esquemas de plantas de biogás de fabricación propia.

Esquemas de plantas de biogás de fabricación propia.

El esquema más simple de una planta de biogás es un contenedor sellado, un biorreactor, en el que se vierte la suspensión preparada. En consecuencia, hay una trampilla para cargar estiércol y una trampilla para descargar materias primas procesadas.

El esquema más simple de una planta de biogás sin "campanas y silbatos"

El recipiente no está completamente lleno con el sustrato: 10-15% del volumen debe quedar libre para recolectar gas. Una tubería de gas está integrada en la tapa del tanque. Dado que el gas resultante contiene una cantidad bastante grande de vapor de agua, no se quemará de esta forma. Por lo tanto, es necesario pasarlo por un sello de agua para el drenaje. En este dispositivo simple, la mayor parte del vapor de agua se condensará y el gas ya se quemará bien. Luego, es deseable purificar el gas del sulfuro de hidrógeno no combustible, y solo entonces se puede alimentar al recipiente de gas, un recipiente para recolectar gas. Y a partir de ahí ya es posible criar a los consumidores: alimentarlo a una caldera o una estufa de gas. Cómo hacer filtros para una planta de biogás con tus propias manos, mira el video.

En la superficie se sitúan grandes instalaciones industriales. Y esto, en principio, es comprensible: el volumen de trabajo de la tierra es demasiado grande. Pero en las granjas pequeñas, el recipiente del búnker está enterrado en el suelo. Esto, en primer lugar, le permite reducir el costo de mantener la temperatura requerida y, en segundo lugar, en un patio privado, ya hay suficientes dispositivos.

El contenedor se puede tomar prefabricado o hecho de ladrillo, hormigón, etc. en un pozo excavado. Pero en este caso, habrá que cuidar la estanqueidad y la obstrucción del aire: el proceso es anaeróbico, sin acceso de aire, por lo que es necesario crear una capa impermeable al oxígeno. La construcción resulta ser de varias capas y la fabricación de dicho búnker es un proceso largo y costoso. Por lo tanto, es más barato y fácil enterrar el contenedor terminado. Anteriormente, estos eran necesariamente barriles de metal, a menudo de acero inoxidable. Hoy, con la llegada de los envases de PVC al mercado, puedes usarlos. Son químicamente neutros, tienen baja conductividad térmica, larga vida útil y son varias veces más baratos que el acero inoxidable.

Pero la planta de biogás descrita anteriormente tendrá una baja productividad. Para activar el proceso de procesamiento, es necesaria una mezcla activa de la masa en la tolva. En caso contrario, se forma una costra en la superficie o en el espesor del sustrato, lo que ralentiza el proceso de descomposición, y se obtiene menos gas a la salida. La mezcla se lleva a cabo de cualquier manera disponible. Por ejemplo, como se muestra en el video. En este caso, se puede hacer cualquier unidad.

Hay otra forma de mezclar las capas, pero no mecánicamente, la barbitación: el gas producido bajo presión se alimenta a la parte inferior del tanque de estiércol. Al ascender, las burbujas de gas romperán la corteza. Dado que se suministra el mismo biogás, no habrá cambios en las condiciones de procesamiento. Además, este gas no puede considerarse un gasto: volverá a caer en el tanque de gasolina.

Como se mencionó anteriormente, se requieren altas temperaturas para un buen rendimiento. Para no gastar demasiado dinero en mantener esta temperatura, es necesario cuidar el aislamiento. Qué tipo de aislante térmico elegir, por supuesto, depende de usted, pero hoy en día el más óptimo es la espuma de poliestireno. No le teme al agua, no se ve afectado por hongos y roedores, tiene una larga vida útil y un excelente rendimiento de aislamiento térmico.

La forma del biorreactor puede ser diferente, pero la más común es la cilíndrica. No es ideal en términos de la complejidad de mezclar el sustrato, pero se usa con más frecuencia porque las personas han acumulado mucha experiencia en la construcción de tales contenedores. Y si dicho cilindro está dividido por una partición, entonces se pueden usar como dos tanques separados en los que el proceso se desplaza en el tiempo. Al mismo tiempo, se puede incorporar un elemento calefactor en la partición, resolviendo así el problema de mantener la temperatura en dos cámaras a la vez.

En la versión más simple, las plantas de biogás caseras son un pozo rectangular, cuyas paredes están hechas de hormigón y tratadas con una capa de fibra de vidrio y resina de poliéster para mayor estanqueidad. Este recipiente viene con una tapa. Es extremadamente inconveniente en la operación: es difícil implementar el calentamiento, la mezcla y la eliminación de la masa fermentada, es imposible lograr un procesamiento completo y una alta eficiencia.

La situación es ligeramente mejor con las plantas de procesamiento de estiércol de biogás de trinchera. Tienen bordes biselados, lo que facilita la carga de estiércol fresco. Si hace que el fondo esté inclinado, la masa fermentada se moverá por gravedad en una dirección y será más fácil seleccionarla. En tales instalaciones, es necesario proporcionar aislamiento térmico no solo para paredes, sino también para cubiertas. Tal planta de biogás con sus propias manos es fácil de implementar. Pero no se puede lograr el procesamiento completo y la cantidad máxima de gas en él. Incluso cuando se calienta.

Se han tratado los problemas técnicos básicos y ahora conoce varias formas de construir una planta de biogás de estiércol. Se mantuvieron los matices tecnológicos.

Qué se puede reciclar y cómo conseguir buenos resultados

En el estiércol de cualquier animal existen organismos necesarios para su procesamiento. Se han encontrado más de mil microorganismos diferentes involucrados en el proceso de digestión y generación de gas. El papel más importante lo juegan los formadores de metano. También se cree que todos estos microorganismos se encuentran en proporciones óptimas en el estiércol del ganado. En cualquier caso, al procesar este tipo de residuos en combinación con masa vegetal, se libera la mayor cantidad de biogás. La tabla muestra datos promediados para los tipos más comunes de residuos agrícolas. Tenga en cuenta que esta cantidad de salida de gas se puede obtener en condiciones ideales.

Para una buena productividad, es necesario mantener una cierta humedad del sustrato: 85-90%. Pero se debe usar agua que no contenga productos químicos extraños. Disolventes, antibióticos, detergentes, etc. afectan negativamente a los procesos. Además, para el curso normal del proceso, la suspensión no debe contener fragmentos grandes. El tamaño máximo de los fragmentos: 1 * 2 cm, los más pequeños son mejores. Por lo tanto, si planea agregar ingredientes a base de hierbas, debe molerlos.

Es importante para el procesamiento normal en el sustrato mantener un nivel de pH óptimo: entre 6,7 y 7,6. Por lo general, el medio tiene una acidez normal y solo ocasionalmente las bacterias formadoras de ácido se desarrollan más rápido que las formadoras de metano. Entonces el ambiente se vuelve ácido, la producción de gas disminuye. Para lograr el valor óptimo, se agrega cal ordinaria o sosa al sustrato.

Ahora un poco sobre el tiempo que lleva procesar el estiércol. En general, el tiempo depende de las condiciones creadas, pero el primer gas puede comenzar a fluir ya al tercer día después del inicio de la fermentación. La formación de gas más activa ocurre durante la descomposición del estiércol en un 30-33%. Para poder navegar a tiempo, digamos que después de dos semanas el sustrato se descompone en un 20-25%. Es decir, el procesamiento óptimo debería durar un mes. En este caso, el abono es de primera calidad.

Cálculo del volumen del búnker para procesamiento.

Para las granjas pequeñas, la configuración óptima es la acción permanente: esto es cuando se suministra diariamente estiércol fresco en pequeñas porciones y se elimina en las mismas porciones. Para que el proceso no se vea perturbado, la parte de la carga diaria no debe exceder el 5% del volumen procesado.

Las instalaciones caseras para el procesamiento de estiércol en biogás no son el pináculo de la perfección, pero son bastante efectivas.

En base a esto, puede determinar fácilmente el volumen del tanque requerido para una planta de biogás casera. Necesitas multiplicar el volumen diario de estiércol de tu granja (ya diluido con un contenido de humedad del 85-90%) por 20 (esto es para temperaturas mesófilas, para temperaturas termófilas tendrás que multiplicar por 30). Se debe agregar otro 15-20% a la cifra obtenida: espacio libre para recolectar biogás debajo de la cúpula. Conoces el parámetro principal. Todos los costos y parámetros adicionales del sistema dependen de qué esquema de la planta de biogás se elija para la implementación y cómo hará todo. Es muy posible arreglárselas con materiales improvisados, o puede solicitar una instalación llave en mano. Los desarrollos de fábrica costarán a partir de 1,5 millones de euros, las instalaciones de Kulibins serán más baratas.

Registro legal

La instalación tendrá que ser coordinada con SES, inspección de gas y bomberos. Necesitará:

• Esquema tecnológico de la instalación.
• Plano de distribución de equipos y componentes con referencia a la instalación en sí, el lugar de instalación de la unidad térmica, la ubicación de tuberías y líneas eléctricas y la conexión de la bomba. El pararrayos y las vías de acceso deben estar marcados en el diagrama.
• Si la unidad se va a ubicar en el interior, también se requerirá un plan de ventilación que asegure al menos ocho intercambios del aire total de la habitación.

Como puede ver, la burocracia es indispensable aquí.

Por último, un poco sobre el rendimiento de la instalación. En promedio, una planta de biogás produce un volumen de gas por día que es el doble del volumen útil del embalse. Es decir, 40 m 3 de purín darán 80 m 3 de gas al día. Aproximadamente el 30% se gastará en garantizar el proceso en sí (el principal elemento de gasto es la calefacción). Aquellos. a la salida recibirá 56 m 3 de biogás por día. Para cubrir las necesidades de una familia de tres y calentar una casa mediana, según las estadísticas se requieren 10 m 3 . En el saldo neto tienes 46 m 3 por día. Y esto es con una pequeña instalación.

Resultados

Al invertir algo de dinero en la construcción de una planta de biogás (hágalo usted mismo o llave en mano), no solo cubrirá sus propias necesidades y necesidades de calor y gas, sino que también podrá vender gas, así como alta -fertilizantes de calidad resultantes del procesamiento.

El gas se usa ampliamente tanto para la industria, incluida la química (por ejemplo, materias primas para la producción de plásticos) como en la vida cotidiana. En condiciones domésticas, el gas se utiliza para calentar edificios residenciales y de apartamentos, cocinar, calentar agua, como combustible para automóviles, etc.

Desde un punto de vista medioambiental, el gas es uno de los tipos de combustible más limpios. En comparación con otros tipos de combustible, la menor cantidad de emisiones de sustancias nocivas.

Pero si hablamos de gas, automáticamente nos referimos al gas natural extraído de las entrañas de la tierra.

Un día me topé con un artículo en un periódico que contaba cómo un abuelo armó una instalación sencilla y obtuvo gas del estiércol. Este tema me interesó mucho. Y me gustaría hablar sobre esta alternativa al gas natural: esto es el biogás. Creo que este tema es bastante interesante y útil para la gente común y especialmente para los agricultores.

En la granja de cualquier granja campesina, puede usar no solo la energía del viento, el sol, sino también el biogás.

biogás- combustible gaseoso, producto de la descomposición microbiológica anaeróbica de sustancias orgánicas. La tecnología de producción de gas es un método de procesamiento, reciclaje y desinfección respetuoso con el medio ambiente y sin residuos de diversos residuos orgánicos de origen vegetal y animal.

La materia prima para la producción de biogás es estiércol ordinario, hojas, hierba, en general, cualquier desecho orgánico: cogollos, restos de comida, hojas caídas.

El gas resultante, el metano, es el resultado de la actividad vital de las bacterias del metano. Del metano, también llamado gas de pantano o grisú, el 90-98% consiste en gas natural, que se usa en la vida cotidiana.

La planta de gas es muy fácil de fabricar. Necesitamos el contenedor principal, puede soldarlo usted mismo o usar uno prefabricado, puede ser cualquier cosa. En los lados del tanque, debe instalar aislamiento térmico, para usar la instalación en la estación fría. Desde arriba hacemos un par de escotillas. De uno de ellos adjuntamos tuberías para ventilar gas. Para un proceso de fermentación intensivo y desprendimiento de gases, la mezcla debe agitarse periódicamente. Por lo tanto, debe instalar un dispositivo de mezcla. Además, el gas debe recolectarse y almacenarse o usarse para el propósito previsto. Para recolectar gas, puede usar una cámara de automóvil común y luego, si hay un compresor, comprimirlo y bombearlo en cilindros.

El principio de funcionamiento es bastante simple: el estiércol se carga a través de una escotilla. En el interior, esta biomasa es descompuesta por bacterias especiales de metano. Para que el proceso sea más intensivo, los contenidos deben mezclarse y preferiblemente calentarse. Para calefacción, puede instalar tuberías por cuyo interior debe circular agua caliente. El metano liberado como resultado de la actividad vital de las bacterias a través de los tubos ingresa a las cámaras del automóvil, y cuando se acumula una cantidad suficiente, lo comprimimos con la ayuda de un compresor y lo bombeamos a cilindros.

Cuando hace calor o cuando se utiliza calefacción artificial, la planta puede producir una cantidad bastante grande de gas, unos 8 m 3 /día.

También es posible obtener gas de los residuos domésticos de los vertederos, pero los productos químicos utilizados en la vida cotidiana son un problema.

Las bacterias del metano se encuentran en los intestinos de los animales y, por lo tanto, en el estiércol. Pero para que empiecen a funcionar es necesario limitar su interacción con el oxígeno, ya que deprime su actividad vital. Por eso es necesario crear instalaciones especiales para que las bacterias no entren en contacto con el aire.

En el biogás resultante, la concentración de metano es ligeramente menor que en el gas natural, por lo tanto, cuando se queme, producirá un poco menos de calor. Al quemar 1 m 3 de gas natural, se liberan 7-7,5 Gcal, mientras que con biogás, 6-6,5 Gcal.

Este gas es apto tanto para calefacción (todavía tenemos información general sobre calefacción) como para su uso en estufas domésticas. El coste del biogás es bajo, y en algunos casos es prácticamente nulo si todo está hecho con materiales improvisados ​​y tienes, por ejemplo, una vaca.

Los desechos de la producción de gas son biohumus, un fertilizante orgánico en el que, en el proceso de descomposición sin acceso al oxígeno, todo, desde las semillas de malezas, se pudre, y solo quedan los microelementos útiles necesarios para las plantas.

En el extranjero, incluso existen métodos para crear campos de gas artificial. Se parece a esto. Ya que una gran proporción de los desechos domésticos desechados es materia orgánica, que puede pudrirse y producir biogás. Para que el gas comience a sobresalir, es necesario privar a la materia orgánica de la interacción con el aire. Por lo tanto, los desechos se enrollan en capas y la capa superior está hecha de un material hermético al agua, como la arcilla. Luego se perforan pozos y se extrae gas como de yacimientos naturales. Y al mismo tiempo se están resolviendo varios problemas, estos son la eliminación de desechos y la producción de energía.

¿Bajo qué condiciones se produce el biogás?

Condiciones de obtención y valor energético del biogás

Para montar una planta de pequeño tamaño, es necesario saber de qué materias primas y con qué tecnología se puede obtener el biogás.

El gas se obtiene en el proceso de descomposición (fermentación) de sustancias orgánicas sin acceso al aire (proceso anaeróbico): excrementos de mascotas, paja, topes, hojas caídas y otros desechos orgánicos generados en una vivienda individual. De ello se deduce que el biogás se puede obtener a partir de cualquier residuo doméstico que pueda descomponerse y fermentar en estado líquido o húmedo.

El proceso de descomposición (fermentación) tiene lugar en dos fases:

1. Descomposición de la biomasa (hidratación);
2. Gasificación (liberación de biogás).

Estos procesos tienen lugar en un fermentador (planta anaeróbica de biogás).

El lodo obtenido después de la descomposición en plantas de biogás aumenta la fertilidad del suelo y aumenta el rendimiento en un 10-50%. Así, se obtiene un fertilizante valioso.

El biogás consiste en una mezcla de gases:

• metano-55-75%;
• dióxido de carbono-23-33%;
• sulfuro de hidrógeno-7%.

La fermentación del metano es un proceso complejo de fermentación orgánica, un proceso bacteriano. La principal condición para que este proceso se lleve a cabo es la presencia de calor.

En el proceso de descomposición de la biomasa se genera calor, el cual es suficiente para que el proceso proceda, para retener este calor el fermentador debe estar aislado térmicamente. Con una disminución de la temperatura en el fermentador, la intensidad del desprendimiento de gases disminuye, ya que los procesos microbiológicos en la masa orgánica se ralentizan. Por lo tanto, el aislamiento térmico fiable de una planta de biogás (biofermentador) es una de las condiciones más importantes para su funcionamiento normal. Al cargar estiércol en el fermentador, debe mezclarse con agua caliente a una temperatura de 35-40 ° C. Esto ayudará a garantizar el modo necesario de su funcionamiento.

Al recargar, la pérdida de calor debe mantenerse al mínimo.Asistencia de ingeniería de biogás

Para un mejor calentamiento del fermentador, puede utilizar el "efecto invernadero". Para hacer esto, se instala un marco de madera o metal ligero sobre la cúpula y se cubre con una envoltura de plástico. Los mejores resultados se logran cuando la temperatura del material fermentado es de 30-32°C y la humedad es de 90-95%. En las zonas de la franja media y norte, parte del gas producido debe gastarse durante los períodos fríos del año para el calentamiento adicional de la masa fermentada, lo que complica el diseño de las plantas de biogás.

Las instalaciones son fáciles de construir en granjas individuales en forma de fermentadores especiales para la fermentación de biomasa. La principal materia prima orgánica para cargar en el fermentador es el estiércol.

En la primera carga de estiércol de ganado, el proceso de fermentación debe durar al menos 20 días, el estiércol de cerdo al menos 30 días. Puede obtener más gas al cargar una mezcla de varios componentes en comparación con la carga, por ejemplo, de estiércol de ganado.

Por ejemplo, una mezcla de estiércol de ganado y estiércol de aves durante el procesamiento produce hasta un 70 % de metano en biogás.

Una vez que el proceso de fermentación se ha estabilizado, es necesario cargar materias primas todos los días como máximo el 10% de la cantidad de masa procesada en el fermentador.

Durante la fermentación, además de la producción de gas, se produce la desinfección de sustancias orgánicas. Los desechos orgánicos eliminan la microflora patógena, desodorización de olores desagradables.

El lodo resultante debe descargarse periódicamente del fermentador, se utiliza como fertilizante.

Cuando la planta de biogás se llena por primera vez, el gas extraído no se quema, esto sucede porque el primer gas recibido contiene una gran cantidad de dióxido de carbono, alrededor del 60%. Por lo tanto, debe liberarse a la atmósfera y después de 1 a 3 días se estabilizará el funcionamiento de la planta de biogás.

Tabla No. 1 - la cantidad de gas obtenido por día durante la fermentación del excremento de un animal

En cuanto a la cantidad de energía liberada, 1 m 3 de biogás equivale a:

• 1,5 kg de carbón;
• 0,6 kg de queroseno;
• 2 kWh de electricidad;
• 3,5 kg de leña;
• 12 kg de briquetas de estiércol.

Construcción de pequeñas plantas de biogás

Figura 1 - Esquema de la planta de biogás más simple con cúpula piramidal: 1 - pozo de estiércol; 2 - ranura - sello de agua; 3 - campana para recolectar gas; 4, 5 - tubería de derivación para extracción de gas; 6 - manómetro.

De acuerdo con la Figura 1, se dimensionan el pozo 1 y el domo 3. El pozo está revestido con losas de hormigón armado de 10 cm de espesor, que están enlucidas con mortero de cemento y cubiertas con resina para mayor estanqueidad. Se suelda una campana de 3 m de altura con hierro para techos, en la parte superior de la cual se acumulará biogás. Para proteger contra la corrosión, la campana se pinta periódicamente con dos capas de pintura al óleo. Es aún mejor cubrir previamente la campana desde el interior con plomo rojo. En la parte superior de la campana está instalado un racor 4 para la extracción del biogás y un manómetro 5 para medir su presión. El tubo de salida de gas 6 puede estar hecho de una manguera de goma, tubo de plástico o metal.

Alrededor del pozo, el fermentador, se coloca una ranura de concreto, un sello de agua 2. lleno de agua, en el que se sumerge el lado inferior de la campana por 0,5 m.

Figura 2 - Dispositivo para eliminación de condensado: 1 - tubería para eliminación de gas; 2 - Tubo en forma de U para condensado; 3 - condensado.

Se puede suministrar gas, por ejemplo, a la estufa a través de tuberías de metal, plástico o goma. Para que en invierno, debido a la congelación del agua de condensación, los tubos no se congelen, se utiliza un dispositivo simple que se muestra en la Figura 2: el tubo 2 en forma de U se conecta a la tubería 1 en el punto más bajo. La altura de su parte libre debe ser mayor que la presión del biogás (en mm de columna de agua). El condensado 3 se drena a través del extremo libre del tubo y no habrá fugas de gas.

Figura 3 - Esquema de la planta de biogás más simple con cúpula cónica: 1 - pozo de estiércol; 2 - cúpula (campana); 3 - parte extendida de la tubería de bifurcación; 4 - tubería para eliminación de gas; 5 - ranura - sello de agua.

En la instalación que se muestra en la Figura 3, el pozo 1 con un diámetro de 4 mm y una profundidad de 2 m está revestido por dentro con hierro para techos, cuyas láminas están soldadas herméticamente. La superficie interna del tanque soldado está cubierta con resina para protección contra la corrosión. En el lado exterior del borde superior del depósito de hormigón está dispuesta una ranura anular de 5 hasta 1 m de profundidad, que se llena de agua. Instale libremente la parte vertical de la cúpula 2, cerrando el tanque. Por lo tanto, la ranura llena de agua sirve como sello de agua. El biogás se recoge en la parte superior de la cúpula, desde donde se alimenta a través de la tubería de salida 3 y más a través de la tubería 4 (o manguera) hasta el lugar de uso.

Se cargan unos 12 metros cúbicos de materia orgánica (preferentemente estiércol fresco) en el depósito redondo 1, que se llena con la fracción de estiércol líquido (orina) sin añadir agua. Una semana después del llenado, el fermentador comienza a funcionar. En esta instalación, la capacidad del fermentador es de 12 metros cúbicos, lo que permite construirlo para 2-3 familias cuyas casas se encuentran cerca. Tal instalación se puede construir en el patio trasero si la familia cría, por ejemplo, toros o contiene varias vacas.

Figura 4 - Esquemas de opciones para las instalaciones más simples: 1 - suministro de residuos orgánicos; 2 - contenedor para residuos orgánicos; 3 - lugar de recolección de gas debajo de la cúpula; 4 - tubería de derivación para extracción de gas; 5 - eliminación de lodos; 6 - manómetro; 7 - una cúpula hecha de película de polietileno; 8 - sello de agua y; 9 - carga; 10 - bolsa de polietileno totalmente encolada.

Los esquemas estructurales y tecnológicos de las instalaciones de pequeño tamaño más simples se muestran en la Figura 4. Las flechas indican los movimientos tecnológicos de la masa orgánica inicial, el gas y el lodo. Estructuralmente, la cúpula puede ser rígida o estar hecha de película de polietileno. Se puede hacer una cúpula rígida con una parte cilíndrica larga para inmersión profunda en la masa procesada, flotando (Figura 4, d), o insertada en un sello hidráulico (Figura 4, e). , y. En la última versión, se coloca un peso 9 en la bolsa de película para que la bolsa no se hinche demasiado y también para formar suficiente presión debajo de la película.

El gas que se recoge bajo el domo o film se suministra a través de un gasoducto hasta el lugar de uso. Para evitar una explosión de gas, se puede instalar una válvula ajustada a una determinada presión en la tubería de salida. Sin embargo, el peligro de una explosión de gas es poco probable, ya que con un aumento significativo en la presión del gas debajo de la cúpula, esta última se elevará en el sello hidráulico a una altura crítica y se volcará, liberando gas.

La producción de biogás se puede reducir debido al hecho de que se forma una costra en la superficie de las materias primas orgánicas en el fermentador durante su fermentación. Para que no interfiera con la liberación de gas, se rompe removiendo la masa en el fermentador. No puede mezclar manualmente, sino colocando un tenedor de metal desde abajo en la cúpula. La cúpula sube en un sello hidráulico hasta cierta altura cuando se acumula el gas y cae a medida que se utiliza.

Debido al movimiento sistemático de la cúpula de arriba hacia abajo, las horquillas conectadas a la cúpula romperán la corteza.

La alta humedad y la presencia de sulfuro de hidrógeno (hasta 0,5 %) contribuyen a aumentar la corrosión de las piezas metálicas de las plantas de biogás. Por lo tanto, el estado de todos los elementos metálicos del fermentador se controla regularmente y los lugares dañados se protegen cuidadosamente, lo mejor de todo con plomo rojo en una o dos capas, y luego se pintan en dos capas con cualquier pintura al óleo.

Figura 5. Esquema de una planta de biogás con calefacción: 1 - fermentador; 2 - escudo de madera; 3 - cuello de llenado; 4 - tanque de metano; 5 - agitador; 6 - tubería de derivación para muestreo de biogás; 7 - capa de aislamiento térmico; 8 - celosía; 9 - válvula de drenaje para masa procesada; 10 - canal para suministro de aire; 11 - soplador.

Planta de biogás con calentamiento de la masa fermentada con calor , liberado durante la descomposición del estiércol, en un fermentador aeróbico, se muestra en la Figura 5. Incluye un tanque de metano - un recipiente cilíndrico de metal con un cuello de llenado 3. una válvula de drenaje 9. un agitador mecánico 5 y una tubería de extracción de biogás 6.

El fermentador 1 puede ser rectangular y los 3 materiales de madera. Para descargar el estiércol tratado, las paredes del jugo se hacen removibles. El piso del fermentador está enrejado, el aire se sopla a través del canal tecnológico 10 desde el soplador 11. La parte superior del fermentador está cubierta con escudos de madera 2. Para reducir la pérdida de calor, las paredes y el fondo están hechos con una capa de aislamiento térmico. 7.

La configuración funciona así. El estiércol líquido previamente preparado con un contenido de humedad de 88-92% se vierte en el tanque de metano 4 a través del golovin 3, el nivel de líquido está determinado por la parte inferior del cuello de llenado. El fermentador aeróbico 1 a través de la abertura superior se llena con estiércol o una mezcla de estiércol con relleno orgánico seco suelto (paja, aserrín) con un contenido de humedad del 65-69 %. Cuando se suministra aire a través del canal tecnológico en el fermentador, la masa orgánica comienza a descomponerse y se libera calor. Es suficiente para calentar el contenido del tanque de metano. Como resultado, se libera biogás. Se acumula en la parte superior del tanque de metano. A través del ramal 6 se utiliza para necesidades domésticas. En el proceso de fermentación, el estiércol en el digestor se mezcla con un agitador 5.

Tal instalación dará sus frutos en un año solo debido a la eliminación de desechos en un hogar personal. Los valores aproximados para el consumo de biogás se dan en la tabla 2.

Tabla No. 2 - Valores aproximados para el consumo de biogás

Nota: la unidad puede funcionar en cualquier zona climática.

Figura 6 - Esquema de una planta de biogás individual IBGU-1: 1 - cuello de llenado; 2 - .mezclador; 3 - tubería de derivación, para muestreo de gas; 4 - capa de aislamiento térmico; 5 - tubería de derivación con una grúa para descargar la masa procesada; 6 - termómetro.

Planta de biogás individual (IBGU-1) para una familia de 2 a 6 vacas o 20-60 cerdos o 100-300 aves (Figura 6). La unidad puede procesar de 100 a 300 kg de estiércol por día y produce de 100 a 300 kg de fertilizantes orgánicos ecológicos y de 3 a 12 m 3 de biogás.