Come produrre biocarburante con le tue mani dal letame a casa

Le moderne tecnologie per la lavorazione di tutti i tipi di materie prime aprono la prospettiva di risolvere con successo il problema di ottenere biocarburanti dal letame direttamente a casa. Inoltre, producendo biocarburante con le proprie mani in casa grazie a nuovi principi di trattamento dei rifiuti, è possibile produrre contemporaneamente fertilizzanti per le colture agricole.

Cosa è necessario per questo e come realizzare correttamente un bioreattore: considereremo questi problemi in dettaglio nel nostro articolo. Forniremo consigli sulla scelta delle migliori materie prime per la produzione di biogas e analizzeremo le caratteristiche dell'utilizzo del combustibile risultante per le esigenze domestiche.

Naturalmente, il modo più semplice è acquistare impianti industriali già pronti. Tuttavia, il loro costo elevato ci costringe a considerare le opzioni per realizzare da soli i sistemi di produzione.

Brevemente sulla definizione di biogas

Secondo le definizioni scientifiche, il biogas è un prodotto ottenuto a seguito del processo di fermentazione di una massa di rifiuti biologici. In questo caso il prodotto della fermentazione è metano o idrogeno.

La formazione di metano (o idrogeno) avviene a seguito dell'attività vitale di tre tipi di batteri:

• idrolitico;
• formante acido;
• formando metano.

Un prodotto di fermentazione di alta qualità è considerato la composizione di una miscela di gas, il cui contenuto è distribuito nel rapporto: 50-85% di metano, 15-50% di anidride carbonica e meno del 5% di idrogeno solforato.

Questo è più o meno l’aspetto del diagramma a blocchi della produzione di energia alternativa. In questo caso vengono utilizzate le tradizionali fonti domestiche di materie prime, che ben si adattano alla produzione di energia alternativa: i biocarburanti

Questa miscela di gas viene fatta passare attraverso filtri per rimuovere la presenza di CO² e H²S, dopo il quale rimane metano biologico puro. Tale gas non è diverso dal gas naturale utilizzato nelle applicazioni domestiche e industriali.

Le materie prime per ottenere una miscela di gas biologico di alta qualità sono solitamente:

• letame ed escrementi di uccelli;
• scarti della produzione di alcol (stillage);
• produzione di birra in eccedenza (grani di birra);
• materia fecale e rifiuti di pesce;
• polpa di barbabietola, rifiuti domestici, erba, ecc.

Questa è solo una parte di tutte le materie prime consentite per l'uso. Ma anche questo elenco mostra quanto sia diversificato l'elenco delle materie prime per poter garantire una produzione di biogas su base continuativa.

Un impianto di produzione di biocarburante personalizzato per le esigenze di una delle tante aziende agricole esistenti. La stazione ha un volume ridotto, ma soddisfa pienamente le esigenze dell'agricoltura privata

La resa volumetrica della miscela di gas dipende direttamente dal tipo di materia prima utilizzata e dal contenuto di sostanze secche in essa contenute. Quindi, se utilizzi letame bovino negli affari, puoi effettivamente ottenere 50-60 m da una tonnellata di letame³ biocarburanti, contenente fino al 60% di metano.

Si ritiene che le migliori materie prime siano i rifiuti ad alto contenuto di grassi. La lavorazione di una tonnellata di rifiuti grassi attraverso un classico impianto di produzione di biocarburanti può produrre fino a 1300 m3³ miscela di gas, dove il contenuto di metano raggiunge il 90%.

Come realizzare un modulo di Processing Farming?

Per realizzare un sistema per la trasformazione dei rifiuti in biocarburante, è necessario come minimo essere consapevoli del principio di funzionamento di tali dispositivi, nonché comprendere i circuiti.

Schema dell'installazione del bioreattore: 1 – bioreattore; 2 – agitatore; 3 – riscaldatore; 4 – pompa; 5 – elemento filtrante; 6 – compressore del gas; 7 – serbatoio del gas; 8 – raccoglitore di letame; 9 – resa dei fertilizzanti (fanghi); 10 – pannello di controllo del riscaldamento

Consideriamo entrambi, ma va notato: la costruzione di un'installazione a tutti gli effetti è piuttosto problematica e costosa. A casa, di regola, puoi realizzare solo qualcosa di simile alle stazioni di riciclaggio. Alcuni tentativi però hanno successo.

Il principio di funzionamento della bioinstallazione

La tecnologia di produzione dei biocarburanti generalmente supporta il seguente approccio sistemico:

1. Il bioreattore (contenitore) è caricato con letame.
2. Per un certo tempo all'interno del reattore avviene un processo di fermentazione.
3. Si forma un ambiente gassoso.
4. I gas vengono rimossi dal reattore.
5. La miscela di gas viene purificata e avviata all'utilizzo come combustibile.

La composizione della miscela di gas risultante è caratterizzata da una saturazione sufficientemente elevata di varie sostanze. La componente percentuale maggiore è il metano (60%), l'anidride carbonica (35%) e altre sostanze, tra cui l'idrogeno solforato (5%).

Ecco come si presenta il diagramma di distribuzione del gas della miscela: 1 – il contenuto di metano è circa 63-65%; 2 – contenuto di anidride carbonica circa 30-33%; 3 – contenuto di idrogeno solforato circa il 2%; 4 – contenuto di ammoniaca circa 1%; 5 – contenuto di idrogeno circa 1%

Nel frattempo, per l'efficace funzionamento della stazione di formazione del gas di produzione domestica, sono necessarie significative riserve di rifiuti provenienti da rappresentanti del mondo animale.

Pertanto, la prima cosa a cui prestare attenzione nel risolvere il problema dell'ottenimento di biocarburanti in patria (paese) è la disponibilità di fonti di materie prime per l'impianto di lavorazione.

Realizzare un bioreattore con le tue mani

Dopo aver deciso le fonti delle materie prime, è necessario decidere l'ubicazione del bioreattore domestico (o nazionale). Il reattore stesso è un recipiente sigillato, abbastanza resistente, con un volume basato sull'assunzione giornaliera di materie prime letame per la lavorazione (per riferimento: ottenere 100 m³ miscela di gas richiede circa 1 tonnellata di letame).

Tabella del rapporto tra la tipologia delle deiezioni e la quantità di biogas prodotta

Una tabella che mostra l'efficacia di un particolare tipo di rifiuti biologici in termini di volume di gas prodotto. Come si può vedere dalla tabella, il più efficace è il letame suino, che può produrre la maggiore quantità di biocarburante

Tale contenitore dovrà essere installato su una base solida, dotato di valvole di intercettazione e altri accessori tecnici secondo lo schema classico. Si consiglia di rendere smontabile la parte superiore del vaso, con bulloni di fissaggio e guarnizione di tenuta.

Per garantire la continuità del ciclo, il serbatoio di accumulo deve essere dotato di un modulo di riscaldamento artificiale. Se in estate l'efficienza della fermentazione del letame e la velocità di formazione del gas sono pienamente garantite dalle condizioni di temperatura esterna, in inverno la situazione cambia.

Per il funzionamento invernale del bioreattore è necessario il riscaldamento artificiale, data la cessazione dell'attività dei batteri della fermentazione già a 4-10 ° C sopra lo zero. Di conseguenza, il contenitore deve avere un isolamento termico di alta qualità. A questo scopo è adatto il metodo classico di isolamento con lana minerale.

Un buon esempio di isolamento di un bioreattore per il suo funzionamento invernale. La lana minerale veniva utilizzata come materiale isolante. Lo strato superiore di cotone idrofilo è ricoperto da materiale in lamina

Esistono diverse opzioni per organizzare il riscaldamento. Ad esempio, l'uso di riscaldatori elettrici o di un sistema di riscaldamento dell'acqua (camicia d'acqua).

La potenza del circuito di riscaldamento va calcolata in base alla temperatura ottimale all'interno del reattore di 25-40°C, necessaria per realizzare un efficace processo di fermentazione della biomassa.

Oltre ai riscaldatori, l'attività di fermentazione della biomassa è influenzata dal grado di stagnazione. In sostanza, all'interno della vasca, il materiale letame deve essere costantemente in movimento. La movimentazione della biomassa migliora il processo di fermentazione e riduce i tempi per l'ottenimento della componente gassosa.

Opzione per un impianto estivo per la lavorazione del letame e la produzione di biocarburante. In questo caso, il riscaldamento avviene sotto forma di un bagno d'acqua in cemento in cui è immerso il serbatoio del reattore. Tuttavia, questa installazione non può essere utilizzata in inverno.

Il problema dell'organizzazione del movimento viene risolto introducendo uno speciale agitatore meccanico nella progettazione del bioreattore. L'albero di questo dispositivo è collegato all'albero di un motore a bassa velocità, che svolge l'azione di rotazione. L'attivazione e la disattivazione del processo di miscelazione possono essere eseguite manualmente o automaticamente.

Abbiamo un altro articolo sul nostro sito Web che fornisce Istruzioni per l'installazione per ottenere biogas per il fabbisogno di un’abitazione privata.

Processo di produzione di biogas e fertilizzanti

La progettazione del sistema per la produzione di biocarburanti in casa prevede tecnologicamente il caricamento della nave con letame a circa 1/3 della capacità. Per caricare il letame viene realizzato un portello di carico con porta ermeticamente chiusa. La rimanente area superiore libera del bioreattore viene utilizzata per l'accumulo dei gas rilasciati.

Un bioreattore in miniatura fatto in casa realizzato sulla base di un normale barile da 200 litri. In linea di principio, per soddisfare le modeste esigenze di combustibile biologico, è abbastanza adatto per l'uso nelle abitazioni private. Questo è lo stesso progetto che può effettivamente essere realizzato in casa per produrre biocarburante

I fori di uscita devono essere realizzati ai livelli superiore e inferiore della nave. Nella parte superiore è presente l'uscita del gas, nella parte inferiore è presente l'uscita per lo scarico del letame trattato (fertilizzanti). Si consiglia inoltre di montare una finestra di osservazione nella zona superiore della nave per monitorare il processo.

Il tubo di scarico della miscela gassosa è collegato tramite un tubo a tenuta stagna ad un dispositivo che svolge contemporaneamente le funzioni di separatore e di tenuta idraulica. Per la comunicazione viene utilizzato un tubo (metallo o polietilene) di piccolo diametro (25-32 mm).

Il separatore stesso è un recipiente di capacità relativamente piccola riempito d'acqua. Il gas che passa attraverso la colonna d'acqua viene purificato e scaricato Bombola del gas e poi servito ai consumatori.

Un esempio di progettazione di un separatore a due stadi: una valvola idraulica per fornire una miscela di gas proveniente da un bioreattore. Questa opzione di filtrazione consente di ottenere un prodotto purificato di alta qualità.

Si consiglia di realizzare il tubo inferiore del reattore (per lo scarico dei liquami - fanghi) di diametro quanto più grande possibile. Ad esso è collegata una valvola di intercettazione (valvola) e viene effettuato uno scarico in un serbatoio per la raccolta dei fanghi. La massa spesa nella fattoria può essere utilizzata con successo come fertilizzante.

Abbiamo esaminato informazioni dettagliate sulla determinazione del volume richiesto del contenitore, nonché sul calcolo dell'efficienza del bioreattore e della fattibilità dell'utilizzo del biogas in prossimo articolo.

Quale dovrebbe essere la composizione della massa di letame?

La massa di letame caricata nel bioreattore non deve essere considerata semplicemente come una materia prima adatta in qualsiasi qualità. La componente della sostanza è di fondamentale importanza per il processo di fermentazione. In pratica si è constatato che alla riduzione delle particelle di substrato si accompagna una migliore efficienza del processo.

La fibrosità pronunciata del substrato e l'aumento dell'area di interazione dei batteri sono i criteri principali che contribuiscono alla rapida decomposizione della massa del letame. In questo stato, la materia prima del letame, quando riscaldata e miscelata, non forma sedimenti o pellicole sulla superficie, il che semplifica notevolmente la filtrazione della miscela di gas.

Preparazione della massa di letame per il caricamento nel reattore. A questa procedura viene prestata non meno attenzione di tutto il resto se si desidera ottenere una quantità significativa di biocarburante in un breve periodo di tempo

Il grado di macinazione della materia prima determina la durata della fermentazione, che a sua volta influisce sul volume di gas prodotto. Pertanto, per ridurre i tempi di fermentazione, è necessario macinare bene le materie prime: migliore è la qualità della macinazione, più breve sarà il periodo di fermentazione.

Caratteristiche dell'uso del biogas per le esigenze domestiche

L’ambito di applicazione di questo tipo di risorsa energetica è piuttosto ampio. Utilizzando il biogas come combustibile si produce elettricità, acqua calda o vapore. Esistono numerosi esempi pratici in cui il biocarburante viene utilizzato per alimentare i veicoli.

Ma per evitare problemi in azienda quando si utilizza tale combustibile, è estremamente importante predisporre un impianto di stoccaggio per il biogas risultante, assegnando il posto giusto per il serbatoio del gas Posizione attiva.

Gli impianti di biogas di questo tipo sono apparecchiature che aprono la possibilità di creare una produzione senza rifiuti. A questo proposito, i singoli paesi dell’Europa occidentale forniscono un buon esempio.

In Danimarca, ad esempio, la produzione di questo tipo di combustibile ha raggiunto quasi il 20% delle risorse energetiche totali del paese. In grandi regioni del mondo, India e Cina, il numero di impianti di biogas ammonta a centinaia di migliaia.

Potenti impianti industriali per la produzione di biocarburanti. Tali strutture sono in grado di fornire completamente biocarburante a grandi strutture agricole. Esiste un numero enorme di sistemi simili in uso in tutto il mondo. E la crescita quantitativa continua attivamente

Non per niente si è registrato un notevole aumento di interesse in tutto il mondo per i processi di produzione del biogas.

Questa è una di quelle opzioni energetiche che è classificata come fonte alternativa e per la quale vedono il futuro, per questo gli agricoltori e i gestori delle abitazioni e dei servizi comunali, i proprietari di aziende agricole private e le piccole imprese stanno monitorando da vicino lo sviluppo della tecnologia.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Revisione di un'unità per la produzione di biogas, nella cui fabbricazione viene utilizzato un serbatoio in plastica da 127 litri. Caratteristiche del dispositivo e consigli operativi.

Di particolare interesse per l'uso degli impianti si manifesta tra i proprietari della ristorazione e della sfera gastronomica, dove il tema del trattamento dei rifiuti alimentari rimane rilevante. Su questa base esiste una buona opportunità per creare un riciclaggio economico dei rifiuti organici a beneficio delle aziende agricole. Infine, la tecnologia di produzione dei biocarburanti significa una reale conservazione dell’ambiente, cosa che non si può dire della produzione di altre bevande energetiche.

Sei interessato alla produzione di biocarburanti e vuoi chiarire alcuni punti? Poni domande controverse nei commenti: i nostri esperti cercheranno di chiarire questi punti.

O forse hai familiarità con la fabbricazione di un bioreattore e il processo di produzione di biogas in prima persona? Condividi le tue conoscenze pratiche e la tua opinione su questo problema nel nostro articolo: molti dirigenti aziendali saranno interessati alla tua esperienza e ai tuoi consigli.