Cómo hacer una planta de biogás en casa. Un método eficaz para producir biogás en casa.

El aumento de los precios de la energía nos hace pensar en la posibilidad de abastecernos de ella nosotros mismos. Una opción es una planta de biogás. Con su ayuda, el biogás se obtiene a partir de estiércol, excrementos y residuos vegetales que, una vez purificados, pueden utilizarse para aparatos de gas (estufas, calderas), bombearse a cilindros y utilizarse como combustible para automóviles o generadores eléctricos. En general, procesar estiércol en biogás puede satisfacer todas las necesidades energéticas de un hogar o granja.

La construcción de una planta de biogás es una forma de proporcionar recursos energéticos de forma independiente.

Principios generales

El biogás es un producto que se obtiene de la descomposición de sustancias orgánicas. Durante el proceso de descomposición/fermentación se liberan gases, cuya recolección puede satisfacer las necesidades de su propio hogar. El equipo en el que se produce este proceso se denomina “planta de biogás”.

El proceso de formación de biogás se produce debido a la actividad vital de varios tipos de bacterias que se encuentran en los propios desechos. Pero para que puedan "trabajar" activamente, necesitan crear ciertas condiciones: humedad y temperatura. Para crearlos se está construyendo una planta de biogás. Se trata de un complejo de dispositivos, cuya base es un biorreactor en el que se produce la descomposición de los residuos, que se acompaña de la formación de gas.

Hay tres modos de procesar estiércol en biogás:

Modo psicofílico. La temperatura en la planta de biogás es de +5°C a +20°C. En tales condiciones, el proceso de descomposición es lento, se forma mucho gas y su calidad es baja.
Mesófilo. La unidad ingresa a este modo a temperaturas de +30°C a +40°C. En este caso, las bacterias mesófilas se reproducen activamente. En este caso, se forma más gas y el proceso de procesamiento lleva menos tiempo, de 10 a 20 días.
Termófilo. Estas bacterias se multiplican a temperaturas de +50°C. El proceso es el más rápido (3-5 días), la producción de gas es la mayor (en condiciones ideales, con 1 kg de entrega se pueden obtener hasta 4,5 litros de gas). La mayoría de las tablas de referencia para el rendimiento de gas del procesamiento se dan específicamente para este modo, por lo que cuando se utilizan otros modos vale la pena hacer un ajuste menor.

Lo más difícil de implementar en plantas de biogás es el modo termófilo. Esto requiere un aislamiento térmico de alta calidad de la planta de biogás, calefacción y un sistema de control de temperatura. Pero a la salida obtenemos la máxima cantidad de biogás. Otra característica del procesamiento termofílico es la imposibilidad de carga adicional. Los dos modos restantes, psicófilo y mesófilo, le permiten agregar diariamente una porción fresca de materias primas preparadas. Pero en el modo termofílico, el corto tiempo de procesamiento permite dividir el biorreactor en zonas en las que se procesará su parte de materias primas con diferentes tiempos de carga.

Diagrama de planta de biogás.

La base de una planta de biogás es un biorreactor o búnker. En él se produce el proceso de fermentación y el gas resultante se acumula en él. También existe una tolva de carga y descarga, el gas generado se descarga a través de un tubo introducido en la parte superior. Luego viene el sistema de tratamiento de gas: limpiarlo y aumentar la presión en el gasoducto a la presión de trabajo.

Para los modos mesófilo y termófilo, también se requiere un sistema de calentamiento del biorreactor para alcanzar los modos requeridos. Para ello se suelen utilizar calderas de gas que funcionan con combustible producido. Desde allí, un sistema de tuberías llega al biorreactor. Por lo general, se trata de tuberías de polímero, ya que resisten mejor la estancia en un entorno agresivo.

Una planta de biogás también necesita un sistema para mezclar la sustancia. Durante la fermentación, se forma una costra dura en la parte superior y las partículas pesadas se depositan. Todo esto en conjunto empeora el proceso de formación de gases. Se necesitan mezcladores para mantener un estado homogéneo de la masa procesada. Pueden ser mecánicos o incluso manuales. Se pueden iniciar mediante temporizador o manualmente. Todo depende de cómo se fabrique la planta de biogás. Un sistema automatizado es más caro de instalar, pero requiere un mínimo de atención durante su funcionamiento.

Según el tipo de ubicación, una planta de biogás puede ser:

De superficie.
Semiempotrado.
Empotrado.

Los empotrados son más caros de instalar: se requiere una gran cantidad de trabajo de excavación. Pero cuando se usan en nuestras condiciones, son mejores: es más fácil organizar el aislamiento y los costos de calefacción son menores.

¿Qué se puede reciclar?

Una planta de biogás es esencialmente omnívora: se puede procesar cualquier materia orgánica. Cualquier estiércol, orina y residuos vegetales son adecuados. Los detergentes, antibióticos y productos químicos afectan negativamente el proceso. Es recomendable minimizar su ingesta, ya que matan la flora que los procesa.

El estiércol de ganado se considera ideal porque contiene grandes cantidades de microorganismos. Si no hay vacas en la finca, al cargar el biorreactor, es recomendable agregar un poco de estiércol para poblar el sustrato con la microflora requerida. Los residuos vegetales se trituran previamente y se diluyen con agua. Los materiales vegetales y los excrementos se mezclan en un biorreactor. Este “relleno” tarda más en procesarse, pero al final del día, con el modo correcto, obtenemos el mayor rendimiento del producto.

Determinación de la ubicación

Para minimizar los costos de organización del proceso, tiene sentido ubicar la planta de biogás cerca de la fuente de desechos, cerca de los edificios donde se crían aves o animales. Es aconsejable desarrollar el diseño de manera que la carga se produzca por gravedad. Desde un granero o una pocilga, se puede tender una tubería en una pendiente a través de la cual el estiércol fluirá por gravedad hacia el búnker. Esto simplifica enormemente la tarea de mantenimiento del reactor y también de eliminación del estiércol.

Lo más recomendable es ubicar la planta de biogás de manera que los residuos de la explotación puedan fluir por gravedad.

Normalmente, los edificios con animales se encuentran a cierta distancia de un edificio residencial. Por lo tanto, será necesario transferir el gas generado a los consumidores. Pero tender una tubería de gas es más barato y sencillo que organizar una línea para transportar y cargar estiércol.

Biorreactor

Existen requisitos bastante estrictos para los tanques de procesamiento de estiércol:

Se deben cumplir todos estos requisitos para la construcción de una planta de biogás, ya que garantizan la seguridad y crean condiciones normales para el procesamiento del estiércol en biogás.

¿De qué materiales se puede fabricar?

La resistencia a ambientes agresivos es el principal requisito de los materiales con los que se pueden fabricar los contenedores. El sustrato en el biorreactor puede ser ácido o alcalino. Por consiguiente, el material del que está fabricado el recipiente debe tolerar bien diversos entornos.

No hay muchos materiales que cumplan con estas solicitudes. Lo primero que me viene a la mente es el metal. Es duradero y se puede utilizar para fabricar recipientes de cualquier forma. Lo bueno es que puedes utilizar un recipiente ya preparado, algún tipo de tanque viejo. En este caso, la construcción de una planta de biogás llevará muy poco tiempo. La desventaja del metal es que reacciona con sustancias químicamente activas y comienza a colapsar. Para neutralizar este inconveniente, el metal se recubre con una capa protectora.

Una excelente opción es un contenedor de biorreactor hecho de polímero. El plástico es químicamente neutro, no se pudre ni se oxida. Solo necesita elegir entre materiales que puedan soportar la congelación y el calentamiento a temperaturas bastante altas. Las paredes del reactor deben ser gruesas, preferiblemente reforzadas con fibra de vidrio. Estos contenedores no son baratos, pero sirven durante mucho tiempo.

Una opción más económica es una planta de biogás con un contenedor hecho de ladrillos, bloques de hormigón o piedra. Para que la mampostería resista cargas elevadas, es necesario reforzar la mampostería (cada 3-5 filas, dependiendo del espesor de la pared y del material). Una vez finalizado el proceso de construcción de los muros, para garantizar la impermeabilidad al agua y a los gases, es necesario un posterior tratamiento multicapa de los muros tanto en el interior como en el exterior. Las paredes se enlucin con una composición de cemento y arena con aditivos (aditivos) que aportan las propiedades requeridas.

Dimensionamiento del reactor

El volumen del reactor depende de la temperatura seleccionada para procesar el estiércol en biogás. La mayoría de las veces se elige el mesófilo: es más fácil de mantener y permite la posibilidad de recarga diaria del reactor. La producción de biogás después de alcanzar el modo normal (aproximadamente 2 días) es estable, sin picos ni caídas (cuando se crean las condiciones normales). En este caso, tiene sentido calcular el volumen de la planta de biogás en función de la cantidad de estiércol generado en la explotación al día. Todo se calcula fácilmente basándose en datos estadísticos promedio.

La descomposición del estiércol a temperaturas mesófilas tarda de 10 a 20 días. En consecuencia, el volumen se calcula multiplicando por 10 o 20. Al calcular, es necesario tener en cuenta la cantidad de agua necesaria para llevar el sustrato a su estado ideal: su humedad debe ser del 85 al 90%. El volumen encontrado aumenta en un 50%, ya que la carga máxima no debe exceder 2/3 del volumen del tanque; el gas debe acumularse debajo del techo.

Por ejemplo, en una granja hay 5 vacas, 10 cerdos y 40 gallinas. El resultado es 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Para llevar el estiércol de pollo a una humedad del 85%, es necesario agregar un poco más de 5 litros de agua (es decir, otros 5 kg). El peso total es de 331,8 kg. Para procesar en 20 días se necesita: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - unos 7 metros cúbicos sólo para el sustrato. Multiplicamos la cifra encontrada por 1,5 (aumentamos en un 50%), obtenemos 10,5 metros cúbicos. Este será el valor calculado del volumen del reactor de la planta de biogás.

Las trampillas de carga y descarga conducen directamente al tanque del biorreactor. Para que el sustrato se distribuya uniformemente por toda el área, se realizan en extremos opuestos del contenedor.

Cuando se instala una planta de biogás en profundidad, las tuberías de carga y descarga se acercan al cuerpo en un ángulo agudo. Además, el extremo inferior del tubo debe estar por debajo del nivel del líquido en el reactor. Esto evita que entre aire en el recipiente. Además, se instalan válvulas rotativas o de cierre en las tuberías, que están cerradas en la posición normal. Se abren sólo durante la carga o descarga.

Dado que el estiércol puede contener fragmentos grandes (elementos de hojarasca, tallos de hierba, etc.), las tuberías de pequeño diámetro a menudo se obstruyen. Por tanto, para la carga y descarga deben tener un diámetro de 20-30 cm y deben instalarse antes del inicio de los trabajos de aislamiento de la planta de biogás, pero después de la instalación del contenedor en su lugar.

El modo de funcionamiento más conveniente de una planta de biogás es con carga y descarga regular del sustrato. Esta operación se puede realizar una vez al día o una vez cada dos días. El estiércol y otros componentes se recogen preliminarmente en un tanque de almacenamiento, donde se llevan al estado requerido: se trituran, si es necesario, se humedecen y se mezclan. Por conveniencia, este recipiente puede tener un agitador mecánico. El sustrato preparado se vierte en la trampilla receptora. Si coloca el contenedor receptor al sol, el sustrato se precalentará, lo que reducirá el costo de mantener la temperatura requerida.

Es recomendable calcular la profundidad de instalación de la tolva receptora para que los residuos fluyan hacia ella por gravedad. Lo mismo se aplica a la descarga en el biorreactor. El mejor caso es si el sustrato preparado se mueve por gravedad. Y una contraventana lo cerrará durante la preparación.

Para garantizar la estanqueidad de la planta de biogás, las trampillas de la tolva de recepción y de la zona de descarga deben tener una junta de goma de estanqueidad. Cuanto menos aire haya en el recipiente, más limpio estará el gas en la salida.

Recolección y eliminación de biogás.

El biogás se extrae del reactor a través de una tubería, un extremo del cual está debajo del techo y el otro generalmente se baja a un sello de agua. Se trata de un recipiente con agua en el que se vierte el biogás resultante. Hay una segunda tubería en el sello de agua, ubicada por encima del nivel del líquido. De él sale biogás más limpio. Se instala una válvula de cierre de gas en la salida de su biorreactor. La mejor opción es la de pelota.

¿Qué materiales se pueden utilizar para el sistema de transmisión de gas? Tuberías de metal galvanizado y tuberías de gas de HDPE o PPR. Deben garantizar la estanqueidad, las costuras y uniones se controlan con espuma de jabón. Toda la tubería se ensambla a partir de tuberías y accesorios del mismo diámetro. Sin contracciones ni expansiones.

Limpieza de impurezas

La composición aproximada del biogás resultante es:

metano - hasta 60%;
dióxido de carbono - 35%;
otras sustancias gaseosas (incluido el sulfuro de hidrógeno, que le da al gas un olor desagradable): 5%.

Para que el biogás sea inodoro y se queme bien, es necesario eliminar el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno y el vapor de agua. El dióxido de carbono se elimina mediante un sello de agua si se agrega cal apagada al fondo de la instalación. Dicho marcador deberá cambiarse periódicamente (tan pronto como el gas comience a arder peor, será hora de cambiarlo).

El secado del gas se puede realizar de dos maneras: haciendo sellos de agua en la tubería de gas, insertando secciones curvas en la tubería debajo de los sellos de agua, en las que se acumulará el condensado. La desventaja de este método es la necesidad de vaciar periódicamente el sello de agua; si se acumula una gran cantidad de agua, puede bloquear el paso del gas.

La segunda forma es instalar un filtro con gel de sílice. El principio es el mismo que en un sello de agua: el gas se suministra al gel de sílice y se seca debajo de la tapa. Con este método de secado de biogás, el gel de sílice debe secarse periódicamente. Para hacer esto, debes calentarlo en el microondas durante un tiempo. Se calienta y la humedad se evapora. Puedes llenarlo y usarlo nuevamente.

Para eliminar el sulfuro de hidrógeno se utiliza un filtro cargado con virutas de metal. Puedes cargar estropajos de metal viejos en el contenedor. La purificación se produce exactamente de la misma manera: se suministra gas a la parte inferior del recipiente lleno de metal. A su paso, se limpia de ácido sulfhídrico, que se recoge en la parte superior libre del filtro, desde donde se descarga a través de otro tubo/manguera.

Tanque de gasolina y compresor.

El biogás purificado entra en un tanque de almacenamiento, un depósito de gas. Puede ser una bolsa de plástico sellada o un recipiente de plástico. La condición principal es la estanqueidad al gas; la forma y el material no importan. El depósito de gas almacena una reserva de biogás. Desde allí, con la ayuda de un compresor, se suministra gas bajo una determinada presión (establecida por el compresor) al consumidor: a la estufa o caldera de gas. Este gas también se puede utilizar para generar electricidad mediante un generador.

Para crear una presión estable en el sistema después del compresor, es aconsejable instalar un receptor, un pequeño dispositivo para nivelar los aumentos repentinos de presión.

Dispositivos de mezcla

Para que la planta de biogás funcione normalmente, es necesario mezclar periódicamente el líquido en el biorreactor. Este sencillo proceso resuelve muchos problemas:

mezcla una porción nueva de la carga con una colonia de bacterias;
promueve la liberación del gas producido;
iguala la temperatura del líquido, excluyendo las zonas más cálidas y más frías;
Mantiene la homogeneidad del sustrato, evitando el asentamiento o flotación de algunos componentes.

Normalmente, una pequeña planta de biogás casera tiene agitadores mecánicos impulsados por la fuerza muscular. En sistemas de gran volumen, los agitadores pueden ser accionados por motores que se activan mediante un temporizador.

El segundo método consiste en agitar el líquido haciendo pasar parte del gas generado a través de él. Para ello, tras salir del metatanque, se instala una T y parte del gas fluye hacia la parte inferior del reactor, de donde sale a través de un tubo con orificios. Esta parte del gas no puede considerarse un consumo, ya que aún así vuelve a entrar al sistema y, como resultado, acaba en el depósito de gasolina.

El tercer método de mezcla consiste en utilizar bombas fecales para bombear el sustrato desde la parte inferior y verterlo por la parte superior. La desventaja de este método es su dependencia de la disponibilidad de electricidad.

Sistema de calefacción y aislamiento térmico.

Sin calentar el líquido procesado, las bacterias psicófilas se multiplicarán. El proceso de procesamiento en este caso durará 30 días y la producción de gas será pequeña. En verano, si hay aislamiento térmico y precalentamiento de la carga, es posible alcanzar temperaturas de hasta 40 grados, cuando comienza el desarrollo de bacterias mesófilas, pero en invierno dicha instalación prácticamente no funciona: los procesos avanzan muy lentamente. . A temperaturas inferiores a +5°C prácticamente se congelan.

Qué calentar y dónde colocarlo

Para obtener mejores resultados, utilice calefacción. El más racional es el calentamiento de agua desde una caldera. La caldera puede funcionar con electricidad, combustible sólido o líquido, y también puede funcionar con biogás producido. La temperatura máxima a la que se debe calentar el agua es de +60°C. Las tuberías más calientes pueden hacer que las partículas se adhieran a la superficie, lo que reduce la eficiencia de la calefacción.

También puede usar calentamiento directo: inserte elementos calefactores, pero en primer lugar, es difícil organizar la mezcla y, en segundo lugar, el sustrato se adherirá a la superficie, lo que reducirá la transferencia de calor y los elementos calefactores se quemarán rápidamente.

Una planta de biogás se puede calentar utilizando radiadores de calefacción estándar, simplemente tubos enrollados en forma de serpentín o registros soldados. Es mejor utilizar tuberías de polímero: metal-plástico o polipropileno. También son adecuados los tubos corrugados de acero inoxidable, que son más fáciles de instalar, especialmente en biorreactores verticales cilíndricos, pero la superficie corrugada provoca que los sedimentos se peguen, lo que no es muy bueno para la transferencia de calor.

Para reducir la posibilidad de que se depositen partículas en los elementos calefactores, estos están ubicados en el área del agitador. Solo que en este caso todo debe estar diseñado de manera que el mezclador no pueda tocar las tuberías. A menudo parece que es mejor colocar los calentadores en el fondo, pero la práctica ha demostrado que debido a los sedimentos en el fondo, dicho calentamiento es ineficaz. Por eso es más racional colocar calentadores en las paredes del metatanque de una planta de biogás.

Métodos de calentamiento de agua.

Dependiendo del método de disposición de las tuberías, la calefacción puede ser externa o interna. Cuando se instala internamente, la calefacción es eficaz, pero la reparación y el mantenimiento de los calentadores es imposible sin detener y bombear el sistema. Por ello, se presta especial atención a la selección de materiales y a la calidad de las conexiones.

La calefacción aumenta la productividad de la planta de biogás y reduce el tiempo de procesamiento de las materias primas.

Cuando los calentadores están ubicados en el exterior, se requiere más calor (el coste de calentar el contenido de una planta de biogás es mucho mayor), ya que se gasta mucho calor en calentar las paredes. Pero el sistema siempre está disponible para reparación y la calefacción es más uniforme, ya que el ambiente se calienta desde las paredes. Otra ventaja de esta solución es que los agitadores no pueden dañar el sistema de calefacción.

como aislar

Primero, se vierte una capa niveladora de arena en el fondo del pozo y luego una capa aislante del calor. Puede ser arcilla mezclada con paja y arcilla expandida, escoria. Todos estos componentes se pueden mezclar y verter en capas separadas. Se nivelan hasta el horizonte y se instala la capacidad de la planta de biogás.

Los lados del biorreactor se pueden aislar con materiales modernos o con métodos clásicos y antiguos. Uno de los métodos más antiguos es recubrirlo con arcilla y paja. Aplicar en varias capas.

Los materiales modernos incluyen espuma de poliestireno extruido de alta densidad, bloques de hormigón celular de baja densidad, etc. La más avanzada tecnológicamente en este caso es la espuma de poliuretano (PPU), pero los servicios para su aplicación no son baratos. Pero el resultado es un aislamiento térmico sin fisuras, que minimiza los costes de calefacción. Hay otro material termoaislante: el vidrio espumado. Es muy caro en losas, pero sus astillas o migas cuestan muy poco, y en cuanto a características es casi ideal: no absorbe la humedad, no teme la congelación, tolera bien las cargas estáticas y tiene baja conductividad térmica.

Por supuesto, el biogás casero no es para todos. En primer lugar, debes ser propietario de una vivienda particular. Una instalación casera tiene dimensiones y opciones de instalación para las cuales las condiciones del apartamento no son en absoluto adecuadas. En segundo lugar, en casa sólo es posible si hay una gran cantidad de residuos orgánicos. Y en tercer lugar, quizás lo más importante, se necesitan conocimientos.

No tiene sentido inventar una instalación: todo ya se inventó hace mucho tiempo. Pero para implementar una idea ya preparada utilizando dibujos ya hechos, esto debe entenderse. Una herramienta, ingenio, comprensión y conocimiento del diseño del dispositivo, así como el deseo de no desviarse del objetivo previsto, todo esto es muy importante.

Resumamos:

Lugar. Sólo patios privados con áreas de hasta 10 m2 libres de edificios y árboles. También vale la pena considerar estas opciones cuando en el futuro sea posible construir un edificio de tipo comercial o incluso residencial sobre la propia instalación.
Material. Acero inoxidable, ladrillo, hormigón, tuberías (metal y/o plástico): estos son los elementos básicos. Agreguemos herramientas a esta lista: equipos de soldadura, hormigoneras, herramientas para cortar metales.
Materias primas. La principal fuente de biogás sólo puede ser la materia orgánica: estiércol, residuos vegetales, residuos de matadero. Cada tipo de materia prima produce su propia cantidad de biogás de una determinada calidad. En cualquier caso, debe haber suficientes materias primas para aumentar la rentabilidad.
Comprensión y conciencia de la idea. Es posible sin esto: invitado, pagado, recibido: ¿por qué entender? Pero incluso la instalación más primitiva diseñada para la producción de biogás a pequeña escala es cara, y la cuestión es conseguir todo lo que necesitas con tus propias fuerzas. Así que aquí tienes que ser portador del título tácito de “artesano popular”.

Muchos agricultores europeos llevan mucho tiempo optando por este tipo de combustible alternativo. El período de recuperación de la inversión de un biogenerador es de 3 a 5 años, todo depende de la escala de consumo. Por ejemplo, los propietarios daneses de minigranjas, con un número de cabezas de ganado de sólo 50 a 100 cabezas, logran producir biogás con sus propias instalaciones, lo que satisface plenamente las necesidades tanto del edificio residencial como de la propia granja. El confort en el hogar y en la granja, gracias al propio biogás, se percibe como algo normal.

Cómo funciona

En toda una instalación biológica, casi todos los elementos son importantes:

Un depósito es un recipiente en el que se produce la fermentación de biomasa debido a la acción de bacterias. El tanque, de diferentes tamaños y fabricado con diferentes materiales, sirve como una especie de cacerola. Sería más correcto llamarlo biorreactor. Esta compleja estructura no sólo debe albergar biomasa para la fermentación, sino que también debe tener cualidades como confiabilidad y durabilidad. Una planta de producción de biogás no es un edificio reutilizable. Debe hacerlo una vez y solo mejorar el diseño; de lo contrario, la rentabilidad caerá por debajo de cero.
Elementos de conexión que no deben sangrar gas. El metano es un gas explosivo y una chispa accidental puede tener consecuencias desastrosas.
Sistema de mezcla de masas de materia prima. Es bastante difícil de realizar en condiciones artesanales, pero muy deseable. La mezcla regular mejora la productividad.
Sistema de aislamiento del reactor. El aislamiento confiable y de alta calidad le permite mantener la temperatura requerida dentro del reactor. Las bacterias pueden sobrevivir a bajas temperaturas, pero no son viables. Y aunque la temperatura en el interior siempre estará por encima de cero, hay que poder mantenerla y controlarla.
El contenedor de gas es un contenedor para el almacenamiento temporal (hasta el consumo) de gas. En condiciones artesanales está representado por un tanque de acero.
Sistema de filtración o sistema de filtración. Es aconsejable limpiar el gas resultante de la fermentación del CO2.

Las materias primas que ingresan al biorreactor comienzan a fermentar. El gas liberado no es puro. Contiene una proporción de metano (hasta 80-90%), dióxido de carbono (hasta 20-30%), hidrógeno (hasta 5-10%). La agitación periódica promueve la frecuencia de liberación de gas. El gas ingresa al tanque de gas, luego a través del sistema de filtración y luego a la unidad consumida (caldera, horno, etc.).

Momentos básicos

El biogás se puede obtener en casa en distintos volúmenes y distintas calidades. Esto está influenciado por varios factores:

Cantidad de materias primas. Para el funcionamiento continuo del biorreactor, se debe alimentar periódicamente biomasa en su interior. La frecuencia de alimentación depende del tamaño del reactor. Se consigue un alto rendimiento llenando el recipiente al 75%. Una cifra inferior reduce la eficiencia de la producción, al igual que una carga superior al 75%.
Origen de las materias primas. Estiércol o pulpa de maíz: la diferencia es significativa. Suelen partir de la presencia de uno u otro tipo de materia prima. Por ejemplo, a partir de grasas animales se puede obtener una gran cantidad de metano de alta calidad: hasta 1500 m3 de una tonelada de materias primas. Al mismo tiempo, el contenido de metano también será el máximo posible: hasta el 90%. La producción de biogás a partir de algas tiene cifras más bajas: hasta 250-300 m3 por tonelada.
Frecuencia de suministro de materia prima. La fermentación debe completarse casi por completo, escurrir el agua liberada, eliminar los residuos no fermentados y sólo entonces será posible un nuevo suministro de una determinada cantidad. En condiciones artesanales, este proceso es bastante difícil de controlar. Las instalaciones industriales son más progresivas y todo el proceso se controla de forma automática.
Combinación de materias primas. Algunos tipos de biomasa pueden complementarse entre sí, actuando como catalizadores de procesos químicos dentro del reactor. Algunos, por el contrario, consiguen ralentizar la reacción. Por ejemplo, la vinaza en combinación con estiércol da buenos resultados gracias a la combinación. Mientras que las grasas no se combinan con casi ningún otro tipo de materia prima.

La tabla muestra el volumen de gas producido (en m3) a partir de una tonelada de materia prima:

Cómo utilizar

El biogás se puede utilizar en casa en función de su cantidad y calidad. Por lo general, se trata de calefacción de dependencias o de un edificio residencial. Con pequeños volúmenes de gas, puede que solo sea suficiente para calentar agua, pero en este caso hay que reconsiderar la rentabilidad de la instalación. Algunos artesanos han llevado sus diseños a enormes niveles de productividad y se han olvidado por completo del consumo de electricidad y gas natural del gobierno.

En cualquier caso, a través de una instalación de producción de biogás se obtienen varios aspectos positivos tanto para el consumidor de gas como para toda la humanidad:

transición a una producción de bajo costo,
ahorrando dinero,
eliminación parcial de residuos,
Previniendo el calentamiento global.

La humanidad ha dado un gran paso adelante, aprendiendo a controlar la naturaleza y la vida cotidiana. Ahora es posible obtener biogás en casa como combustible y forma de energía alternativos. Por supuesto, el alto costo del equipo es algo desalentador, pero los cálculos de rentabilidad muestran que un biorreactor en casa es una solución rentable y conveniente.

Uno de los problemas que hay que resolver en la agricultura es la eliminación del estiércol y los residuos vegetales. Y este es un problema bastante grave que requiere atención constante. Reciclar no sólo requiere tiempo y esfuerzo, sino también cantidades considerables. Hoy en día existe al menos una forma de convertir este dolor de cabeza en una fuente de ingresos: transformar el estiércol en biogás. La tecnología se basa en el proceso natural de descomposición del estiércol y residuos vegetales debido a las bacterias que contienen. Toda la tarea es crear condiciones especiales para la descomposición más completa. Estas condiciones son la ausencia de acceso a oxígeno y la temperatura óptima (40-50 o C).

Todo el mundo sabe cómo se elimina con mayor frecuencia el estiércol: lo amontonan y luego, después de la fermentación, lo llevan al campo. En este caso, el gas resultante se libera a la atmósfera, y allí también escapan el 40% del nitrógeno contenido en la sustancia inicial y la mayor parte del fósforo. El fertilizante resultante dista mucho de ser ideal.

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 recipiente, desde donde se puede bombear fácilmente. Hay dos fuentes de beneficios: el gas directamente y los fertilizantes eficaces. Además, el fertilizante es de la más alta calidad y 99% seguro: la mayoría de los microorganismos patógenos y los huevos de helmintos mueren, y las semillas de malezas contenidas en el estiércol pierden su viabilidad. Incluso existen líneas para envasar estos residuos.

El segundo requisito previo para el proceso de transformación del estiércol en biogás es mantener una temperatura óptima. Las bacterias contenidas en la biomasa están 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 termofílicas con temperaturas de +43 o C a +52 o C son las más efectivas: en ellas, el estiércol se procesa durante 3 días y la producción de 1 litro de área útil del biorreactor es de hasta 4,5 litros de biogás (este es el máxima salida). Pero mantener una temperatura de +50 o C requiere un importante gasto energético, lo que no es rentable en todos los climas. Por lo tanto, las plantas de biogás suelen funcionar 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 las materias primas y las condiciones de procesamiento, pero es aproximadamente la siguiente: metano - 50-70%, dióxido de carbono - 30-50%, y también contiene una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno (menos de 1 %) y cantidades muy pequeñas 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 secado (de lo contrario, simplemente no se quemará). En el vídeo se muestra cómo es una instalación industrial.

Se puede decir que se trata de una planta completa de producción de gas. Pero para una granja privada o una pequeña granja tales volúmenes son inútiles. La planta de biogás más sencilla es fácil de hacer con tus propias manos. Pero la pregunta es: “¿Adónde debería enviarse el biogás a continuación?” El calor de combustión 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 generar calor (calefacción y agua caliente sanitaria), o a una instalación de generación eléctrica, a una estufa de gas, etc. Así utiliza Vladimir Rashin, diseñador de plantas de biogás, el estiércol de su granja de codornices.

Resulta que si tienes al menos una cantidad decente de ganado y aves de corral, puedes satisfacer plenamente las necesidades de calefacción, gas y electricidad de tu granja. Y si instala instalaciones de gas en los automóviles, también proporcionará combustible para la flota. Teniendo en cuenta que la participación de los recursos energéticos en el costo de producción es del 70-80%, solo se puede ahorrar en un biorreactor y luego ganar mucho dinero. A continuación se muestra una captura de pantalla de un cálculo económico de la rentabilidad de una planta de biogás para una pequeña explotación (a septiembre de 2014). La finca no se puede llamar pequeña, 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 esquemas de ingresos para plantas de biogás caseras.

Esquemas de plantas de biogás caseras.

El esquema más simple de una planta de biogás es un recipiente 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 lujos ni extravagancias.

El recipiente no está completamente lleno con el sustrato: entre un 10 y un 15% del volumen debe quedar libre para recoger el gas. En la tapa del depósito hay integrado un tubo de salida de gas. Dado que el gas resultante contiene una cantidad bastante grande de vapor de agua, no arderá de esta forma. Por tanto, es necesario pasarlo por un sello de agua para secarlo. En este sencillo dispositivo, la mayor parte del vapor de agua se condensará y el gas se quemará bien. Luego, es aconsejable limpiar el gas del sulfuro de hidrógeno no inflamable y solo entonces se puede suministrar a un recipiente de gas, un recipiente para recolectar gas. Y desde allí se puede distribuir a los consumidores: alimentar una caldera o un horno de gas. Mire el vídeo para ver cómo hacer filtros para una planta de biogás con sus propias manos.

En 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 todo tipo de dispositivos.

El contenedor se puede llevar ya hecho o hecho de ladrillo, hormigón, etc. en un hoyo excavado. Pero en este caso, habrá que cuidar la estanqueidad y la impermeabilidad del aire: el proceso es anaeróbico, sin acceso al aire, por lo que es necesario crear una capa impenetrable al oxígeno. La estructura resulta ser de varias capas y la producción de un búnker de este tipo es un proceso largo y costoso. Por tanto, es más económico y sencillo enterrar un contenedor ya preparado. Anteriormente, se trataba necesariamente de barriles metálicos, a menudo de acero inoxidable. Hoy en día, con la llegada de los envases de PVC al mercado, puedes utilizarlos. Son químicamente neutros, tienen una baja conductividad térmica, una 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 la mezcla activa de la masa ubicada en la tolva. De lo contrario, se forma una costra en la superficie o en el espesor del sustrato, lo que ralentiza el proceso de descomposición y se produce menos gas en la salida. La mezcla se realiza de cualquier forma disponible. Por ejemplo, como se demuestra en el vídeo. En este caso, se puede realizar cualquier unidad.

Hay otra forma de mezclar las capas, pero no es mecánica: la barbitación: el gas generado se introduce bajo presión en la parte inferior del recipiente con 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 consumo: volverá a acabar en el depósito de gasolina.

Como se mencionó anteriormente, un buen rendimiento requiere temperaturas elevadas. Para no gastar demasiado dinero en mantener esta temperatura, es necesario cuidar el aislamiento. Por supuesto, usted decide qué tipo de aislante térmico elegir, pero hoy el más óptimo es la espuma de poliestireno. No le teme al agua, no le afectan hongos ni roedores, tiene una larga vida útil y excelentes indicadores de aislamiento térmico.

La forma del biorreactor puede ser diferente, pero la más común es la cilíndrica. No es ideal desde el punto de vista de la complejidad de mezclar el sustrato, pero se usa con más frecuencia porque la gente ha acumulado mucha experiencia en la construcción de este tipo de 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. En este caso, 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 sencilla, las plantas de biogás caseras son un pozo rectangular cuyas paredes están hechas de hormigón y, para mayor estanqueidad, se tratan con una capa de fibra de vidrio y resina de poliéster. Este recipiente está equipado con una tapa. Es extremadamente incómodo de usar: es difícil calentar, mezclar y retirar la masa fermentada y es imposible lograr un procesamiento completo y una alta eficiencia.

La situación es un poco mejor con las plantas de procesamiento de estiércol de biogás en zanjas. Tienen bordes biselados, lo que facilita la carga de estiércol fresco. Si haces el fondo en pendiente, la masa fermentada se desplazará hacia un lado por gravedad y será más fácil seleccionarla. En tales instalaciones, es necesario proporcionar aislamiento térmico no solo para las paredes, sino también para la tapa. Implementar una planta de biogás de este tipo con sus propias manos no es difícil. Pero en él no se puede lograr un procesamiento completo y la máxima cantidad de gas. Incluso con calefacción.

Se han solucionado los problemas técnicos básicos y ahora conoce varias formas de construir una planta para producir biogás a partir de estiércol. Todavía hay matices tecnológicos.

Qué se puede reciclar y cómo conseguir buenos resultados

El estiércol de cualquier animal contiene los organismos necesarios para su procesamiento. Se ha descubierto que más de mil microorganismos diferentes intervienen en el proceso de fermentación y en la producción de gas. Las sustancias formadoras de metano desempeñan el papel más importante. 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 materia vegetal se libera la mayor cantidad de biogás. La tabla muestra datos promedio para los tipos más comunes de desechos agrícolas. Tenga en cuenta que esta cantidad de producción de gas se puede obtener en condiciones ideales.

Para una buena productividad es necesario mantener una determinada humedad del sustrato: 85-90%. Pero se debe utilizar agua que no contenga sustancias químicas extrañas. Los disolventes, antibióticos, detergentes, etc. tienen un efecto negativo en los procesos. Además, para que el proceso se desarrolle con normalidad, el líquido no debe contener grandes fragmentos. Tamaño máximo de fragmentos: 1*2 cm, los más pequeños son mejores. Por lo tanto, si planea agregar ingredientes a base de hierbas, debe molerlos.

Para el procesamiento normal en el sustrato, es importante mantener un nivel de pH óptimo: entre 6,7 y 7,6. Por lo general, el ambiente tiene una acidez normal y sólo ocasionalmente las bacterias formadoras de ácido se desarrollan más rápido que las bacterias formadoras de metano. Entonces el ambiente se vuelve ácido y la producción de gas disminuye. Para lograr el valor óptimo, agregue cal común o soda 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 cuando el estiércol se descompone entre un 30 y un 33%. Para que os hagáis una idea del tiempo, digamos que al cabo de dos semanas el sustrato se descompone entre un 20-25%. Es decir, lo óptimo es que el procesamiento dure un mes. En este caso, el fertilizante es de altísima calidad.

Cálculo del volumen del contenedor para procesamiento.

Para las granjas pequeñas, la instalación óptima es constante: esto es cuando el estiércol fresco se suministra en pequeñas porciones diariamente y se elimina en las mismas porciones. Para que el proceso no se interrumpa, la proporción de la carga diaria no debe exceder el 5% del volumen procesado.

Las instalaciones caseras para procesar estiércol en biogás no son la cima 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. Debes multiplicar el volumen diario de estiércol de tu granja (ya diluido con una humedad del 85-90%) por 20 (esto es para temperaturas mesófilas, para temperaturas termófilas tendrás que multiplicar por 30). A la cifra resultante es necesario agregar otro 15-20%: espacio libre para recolectar biogás debajo de la cúpula. Ya conoces el parámetro principal. Todos los demás costos y parámetros del sistema dependen del esquema de planta de biogás que se elija para su implementación y de cómo se hará todo. Es muy posible arreglárselas con materiales improvisados o puede solicitar una instalación llave en mano. El desarrollo de fábricas costará a partir de 1,5 millones de euros, las instalaciones de los Kulibin serán más baratas.

Registro legal

La instalación deberá coordinarse con el SES, la inspección de gas y los bomberos. Necesitará:

Esquema tecnológico de la instalación.
Plano de disposición de equipos y componentes con referencia a la propia instalación, lugar de instalación de la unidad térmica, ubicación de tuberías y redes de energía y conexiones de bombas. El diagrama debe indicar el pararrayos y las vías de acceso.
Si la instalación se ubicará en el interior, también necesitará un plan de ventilación que proporcione al menos un intercambio ocho veces mayor de todo el aire de la habitación.

Como vemos, aquí no podemos prescindir de la burocracia.

Finalmente, un poco sobre el rendimiento de la instalación. En promedio, por día una planta de biogás produce un volumen de gas que duplica el volumen útil del reservorio. Es decir, 40 m 3 de purín producirán 80 m 3 de gas al día. Aproximadamente el 30% se gastará en garantizar el proceso en sí (el principal gasto es la calefacción). Aquellos. En la salida recibirás 56 m 3 de biogás por día. Según las estadísticas, para cubrir las necesidades de una familia de tres personas y calentar una casa de tamaño medio se necesitan 10 m 3. En saldo neto tienes 46 m3 por día. Y esto es con una pequeña instalación.

Resultados

Al invertir una cierta cantidad de dinero en la instalación de una planta de biogás (con sus propias manos o llave en mano), no solo cubrirá sus propias necesidades y necesidades de calor y gas, sino que también podrá vender gas, como así como fertilizantes de alta calidad resultantes del procesamiento.

La tecnología no es nueva. Comenzó a desarrollarse en el siglo XVIII, cuando el químico Jan Helmont descubrió que el estiércol emite gases inflamables.

Su investigación fue continuada por Alessandro Volta y Humphrey Davy, quienes encontraron metano en la mezcla de gases. A finales del siglo XIX, en Inglaterra, el biogás procedente del estiércol se utilizaba en las farolas. A mediados del siglo XX se descubrieron bacterias que producen metano y sus precursores.

El hecho es que tres grupos de microorganismos trabajan alternativamente en el estiércol, alimentándose de los productos de desecho de bacterias anteriores. Las primeras en empezar a actuar son las bacterias acetogénicas, que disuelven los carbohidratos, proteínas y grasas en el purín.

Después del procesamiento del suministro de nutrientes por parte de microorganismos anaeróbicos, se forman metano, agua y dióxido de carbono. Debido a la presencia de agua, el biogás en esta etapa no puede quemarse; necesita purificación, por lo que pasa por instalaciones de tratamiento.

¿Qué es el biometano?

El gas obtenido como resultado de la descomposición de la biomasa de estiércol es un análogo del gas natural. Es casi 2 veces más ligero que el aire, por lo que siempre asciende. Esto explica la tecnología de producción artificial: en la parte superior se deja espacio libre para que la sustancia pueda liberarse y acumularse, desde donde luego se bombea para su uso en las propias necesidades.

El metano influye enormemente en el efecto invernadero, mucho más que el dióxido de carbono, 21 veces. Por lo tanto, la tecnología de procesamiento de estiércol no sólo es una forma económica, sino también respetuosa con el medio ambiente de eliminar los desechos animales.

El biometano se utiliza para las siguientes necesidades:

cocinando;

en motores de combustión interna de automóviles;

para calentar una casa privada.

El biogás produce una gran cantidad de calor. 1 metro cúbico equivale a quemar 1,5 kg de carbón.

¿Cómo se produce el biometano?

Puede obtenerse no sólo del estiércol, sino también de algas, materia vegetal, grasas y otros desechos animales, así como de residuos del procesamiento de materias primas de las pescaderías. Dependiendo de la calidad del material de partida y de su capacidad energética, depende el rendimiento final de la mezcla de gases.

La cantidad mínima de gas obtenida es de 50 metros cúbicos por tonelada de estiércol bovino. Máximo: 1.300 metros cúbicos después del procesamiento de grasa animal. El contenido de metano es de hasta el 90%.

Un tipo de gas biológico es el gas de vertedero. Se forma durante la descomposición de la basura en los vertederos suburbanos. Occidente ya cuenta con equipos que procesan los desechos de la población y los convierten en combustible. Como tipo de negocio, tiene recursos ilimitados.

Su base de materia prima incluye:

industria de alimentos;

ganadería;

avicultura;

pesquerías y plantas procesadoras;

lácteos;

producción de bebidas alcohólicas y bajas en alcohol.

Cualquier industria se ve obligada a deshacerse de sus residuos: es caro y no rentable. En casa, con la ayuda de una pequeña instalación casera, se pueden solucionar varios problemas a la vez: calentar gratuitamente la casa, fertilizar el terreno con nutrientes de alta calidad sobrantes del procesamiento del estiércol, liberar espacio y eliminar olores.

Tecnología de producción de biocombustibles.

Todas las bacterias que intervienen en la formación de biogás son anaeróbicas, es decir, no necesitan oxígeno para funcionar. Para ello se construyen recipientes de fermentación completamente sellados, cuyos tubos de salida tampoco dejan pasar el aire del exterior.

Después de verter el líquido crudo en el tanque y elevar la temperatura al valor requerido, las bacterias comienzan a actuar. Comienza a liberarse metano, que se eleva desde la superficie del lodo. Se envía a almohadas o tanques especiales, después de lo cual se filtra y termina en cilindros de gas.

Los desechos líquidos de las bacterias se acumulan en el fondo, desde donde periódicamente se bombean y también se envían para su almacenamiento. Después de esto, se bombea una nueva porción de estiércol al tanque.

Régimen de temperatura del funcionamiento de las bacterias.

Para transformar el estiércol en biogás, es necesario crear las condiciones adecuadas para que funcionen las bacterias. algunos de ellos se activan a temperaturas superiores a 30 grados: mesófilos. Al mismo tiempo, el proceso es más lento y el primer producto se puede obtener al cabo de 2 semanas.

Las bacterias termófilas funcionan a temperaturas de 50 a 70 grados. El tiempo necesario para obtener biogás a partir de estiércol se reduce a 3 días. En este caso, el residuo es un lodo fermentado que se utiliza en el campo como abono para los cultivos agrícolas. En los lodos no hay microorganismos patógenos, helmintos ni malas hierbas, ya que mueren cuando se exponen a altas temperaturas.

Existe un tipo especial de bacteria termófila que puede sobrevivir en un ambiente calentado a 90 grados. Se añaden a las materias primas para acelerar el proceso de fermentación.

Una disminución de la temperatura conduce a una disminución de la actividad de las bacterias termófilas o mesófilas. En los hogares privados, los mesófilos se utilizan con mayor frecuencia, ya que no requieren un calentamiento especial del líquido y la producción de gas es más barata. Posteriormente, cuando se reciba el primer lote de gas, se podrá utilizar para calentar el reactor con microorganismos termófilos.

¡Importante! Los metanógenos no toleran los cambios bruscos de temperatura, por lo que en invierno hay que mantenerlos calientes en todo momento.

Cómo preparar materias primas para verterlas en el reactor.

Para producir biogás a partir de estiércol no es necesario introducir microorganismos especiales en el líquido, porque ya se encuentran en los excrementos de los animales. Solo necesita mantener la temperatura y agregar una nueva solución de estiércol a tiempo. Debe prepararse correctamente.

La humedad de la solución debe ser del 90% (la consistencia de la crema agria líquida), Por lo tanto, los tipos secos de excremento se llenan primero con agua: excrementos de conejo, excrementos de caballos, excrementos de ovejas y excrementos de cabra. No es necesario diluir el estiércol de cerdo en su forma pura, ya que contiene mucha orina.

El siguiente paso es descomponer los sólidos del estiércol. Cuanto más fina sea la fracción, mejor procesarán las bacterias la mezcla y más gas se liberará. Para ello, las instalaciones utilizan un agitador que está en constante funcionamiento. Reduce el riesgo de que se forme una costra dura en la superficie del líquido.

Aquellos tipos de estiércol que tienen mayor acidez son adecuados para la producción de biogás. También se les llama frío: cerdo y vaca. Una disminución de la acidez detiene la actividad de los microorganismos, por lo que es necesario controlar al principio cuánto tiempo tardan en procesar completamente el volumen del tanque. Luego agregue la siguiente dosis.

Tecnología de purificación de gases.

Al procesar estiércol en biogás, se obtiene lo siguiente:

70% metano;

30% dióxido de carbono;

1% de impurezas de sulfuro de hidrógeno y otros compuestos volátiles.

Para que el biogás sea apto para su uso en la explotación, es necesario limpiarlo de impurezas. Para eliminar el sulfuro de hidrógeno se utilizan filtros especiales. El hecho es que los compuestos volátiles de sulfuro de hidrógeno, al disolverse en agua, forman ácido. Contribuye a la aparición de óxido en las paredes de tuberías o depósitos si son de metal.

El gas resultante se comprime a una presión de 9 a 11 atmósferas.

Se introduce en un depósito de agua, donde las impurezas se disuelven en el líquido.

A escala industrial se utiliza para la limpieza cal o carbón activado, así como filtros especiales.

Cómo reducir el contenido de humedad

Hay varias formas de deshacerse usted mismo de las impurezas del agua en el gas. Uno de ellos es el principio del alambique. El tubo frío dirige el gas hacia arriba. El líquido se condensa y fluye hacia abajo. Para hacer esto, la tubería se coloca bajo tierra, donde la temperatura naturalmente disminuye. A medida que aumenta, la temperatura también aumenta y el gas seco ingresa a la instalación de almacenamiento.

La segunda opción es un sello de agua. Después de salir, el gas ingresa a un recipiente con agua y allí se limpia de impurezas. Este método se denomina de una etapa, cuando el biogás se limpia inmediatamente de todas las sustancias volátiles y la humedad con agua.

Principio de sello de agua

¿Qué instalaciones se utilizan para producir biogás?

Si se planea ubicar la instalación cerca de una granja, entonces la mejor opción sería una estructura plegable que pueda transportarse fácilmente a otro lugar. El elemento principal de la instalación es un biorreactor en el que se vierten las materias primas y se produce el proceso de fermentación. Las grandes empresas utilizan tanques. volumen 50 metros cúbicos.

En las granjas privadas se construyen depósitos subterráneos a modo de biorreactor. Se colocan de ladrillo en un agujero preparado y se recubren con cemento. El hormigón aumenta la seguridad de la estructura y evita la entrada de aire. El volumen depende de la cantidad de materia prima que se obtiene de los animales domésticos por día.

Los sistemas de superficie también son populares en casa. Si se desea, la instalación se puede desmontar y trasladar a otro lugar, a diferencia de un reactor subterráneo estacionario. Como tanques se utilizan barriles de plástico, metal o cloruro de polivinilo.

Por tipo de control existen:

estaciones automáticas en las que el llenado y bombeo de materias primas residuales se realiza sin intervención humana;

Mecánico, donde todo el proceso se controla manualmente.

Utilizando una bomba se puede facilitar el vaciado del depósito al que caen los residuos tras la fermentación. Algunos artesanos utilizan bombas para bombear gas desde cojines (por ejemplo, cámaras de aire de automóviles) a una instalación de tratamiento.

Esquema de una instalación casera para producir biogás a partir de estiércol.

Antes de construir una planta de biogás en su sitio, debe familiarizarse con los peligros potenciales que podrían provocar la explosión del reactor. La condición principal es la ausencia de oxígeno.

El metano es un gas explosivo y puede encenderse, pero para hacerlo hay que calentarlo a más de 500 grados. Si el biogás se mezcla con aire, se producirá una sobrepresión que provocará la rotura del reactor. El hormigón puede agrietarse y no será adecuado para su uso posterior.

Vídeo: Biogás a partir de excrementos de pájaros.

Para evitar que la presión rompa la tapa, utilice un contrapeso, una junta protectora entre la tapa y el tanque. El recipiente no está completamente lleno; debe quedar al menos 10% del volumen para liberación de gas. Mejor – 20%.

Entonces, para hacer un biorreactor con todos los accesorios en su sitio, necesita:

Es bueno elegir un lugar que esté alejado de la vivienda (nunca se sabe).

Calcule la cantidad estimada de estiércol que producen los animales diariamente. Cómo contar: lea a continuación.

Decida dónde colocar las tuberías de carga y descarga, así como una tubería para condensar la humedad en el gas resultante.

Decide la ubicación del tanque de residuos (fertilizante por defecto).

Cava un hoyo basándose en cálculos de la cantidad de materias primas.

Seleccione un recipiente que sirva como depósito para el estiércol e instálelo en el pozo. Si se planea un reactor de concreto, entonces el fondo del pozo se llena con concreto, las paredes se recubren con ladrillos y se enlucin con mortero de concreto. Después de esto, debes darle tiempo para que se seque.

Las conexiones entre el reactor y las tuberías también se sellan en la etapa de colocación del tanque.

Equipar una trampilla para inspección del reactor. Se coloca una junta sellada entre ellos.

Si el clima es frío, antes de hormigonar o instalar un tanque de plástico, considere formas de calentarlo. Pueden ser dispositivos de calefacción o cintas utilizadas en la tecnología de "suelo cálido".

Al finalizar el trabajo, comprobar si el reactor tiene fugas.

Cálculo de la cantidad de gas

De una tonelada de estiércol se pueden obtener aproximadamente 100 metros cúbicos de gas. Pregunta: ¿Cuánta basura producen las mascotas por día?

pollo – 165 g por día;

vaca – 35 kg;

cabra – 1 kg;

caballo – 15 kg;

oveja – 1 kg;

cerdo – 5 kg.

Multiplica estas cifras por el número de cabezas y obtendrás la dosis diaria de excremento a procesar.

Más gas proviene de vacas y cerdos. Si a la mezcla se añaden plantas energéticamente potentes como maíz, remolacha y mijo, la cantidad de biogás aumentará. Las plantas y algas de los pantanos tienen un gran potencial.

El más alto corresponde a los residuos de las plantas procesadoras de carne. Si hay granjas de este tipo cerca, entonces podemos cooperar e instalar un reactor para todos. El período de recuperación de la inversión de un biorreactor es de 1 a 2 años.

Residuos de biomasa tras la producción de gas.

Después del procesamiento del estiércol en un reactor, el subproducto es el biolodo. Durante el procesamiento anaeróbico de residuos, las bacterias disuelven alrededor del 30% de la materia orgánica. El resto se publica sin cambios.

La sustancia líquida también es un subproducto de la fermentación del metano y también se utiliza en la agricultura para alimentar las raíces.

El dióxido de carbono es una fracción de desecho que los productores de biogás se esfuerzan por eliminar. Pero si lo disuelve en agua, este líquido también puede resultar beneficioso.

Aprovechamiento total de los productos de la planta de biogás.

Para utilizar completamente los productos obtenidos después del procesamiento del estiércol, es necesario mantener un invernadero. En primer lugar, se puede utilizar fertilizante orgánico para el cultivo de hortalizas durante todo el año, cuyo rendimiento será estable.

En segundo lugar, el dióxido de carbono se utiliza como fertilizante, ya sea radicular o foliar, y su producción es de aproximadamente el 30%. Las plantas absorben dióxido de carbono del aire y al mismo tiempo crecen mejor y ganan masa verde. Si consulta con especialistas en este campo, le ayudarán a instalar equipos que conviertan el dióxido de carbono de forma líquida a una sustancia volátil.

Vídeo: Biogás en 2 días.

El caso es que para mantener una explotación ganadera los recursos energéticos obtenidos pueden ser muchos, sobre todo en verano, cuando no es necesario calentar el establo o la pocilga.

Por lo tanto, se recomienda dedicarse a otra actividad rentable: un invernadero respetuoso con el medio ambiente. Los productos restantes se pueden almacenar en cámaras frigoríficas, utilizando la misma energía. La refrigeración o cualquier otro equipo puede funcionar con electricidad generada por una batería de gas.

Usar como fertilizante

Además de producir gas, el biorreactor es útil porque los desechos se utilizan como un valioso fertilizante que retiene casi todo el nitrógeno y los fosfatos. Cuando se añade estiércol al suelo, se pierde irremediablemente entre el 30% y el 40% del nitrógeno.

Para reducir la pérdida de sustancias nitrogenadas, se añaden excrementos frescos al suelo, pero luego el metano liberado daña el sistema de raíces de las plantas. Después de procesar el estiércol, el metano se utiliza para sus propias necesidades y se conservan todos los nutrientes.

Después de la fermentación, el potasio y el fósforo pasan a una forma quelada, que las plantas absorben en un 90%. Si lo miras en general, entonces 1 tonelada de estiércol fermentado puede reemplazar entre 70 y 80 toneladas de excrementos animales comunes.

El procesamiento anaeróbico preserva todo el nitrógeno presente en el estiércol, convirtiéndolo en amonio, lo que aumenta el rendimiento de cualquier cultivo en un 20%.

Esta sustancia no es peligrosa para el sistema radicular y se puede aplicar 2 semanas antes de plantar cultivos en campo abierto, para que la materia orgánica tenga tiempo de ser procesada por los microorganismos aeróbicos del suelo.

Antes de su uso, el biofertilizante se diluye con agua. en una proporción de 1:60. Para ello son adecuadas tanto la fracción seca como la líquida, que después de la fermentación también pasa al tanque de materia prima residual.

Por hectárea se necesitan de 700 a 1.000 kg/l de fertilizante sin diluir. Teniendo en cuenta que de un metro cúbico de superficie del reactor se obtienen hasta 40 kg de fertilizantes al día, en un mes puedes abastecer no sólo tu propia parcela, sino también la de tu vecino, vendiendo materia orgánica.

¿Qué nutrientes se pueden obtener después del procesamiento del estiércol?

El principal valor del estiércol fermentado como fertilizante es la presencia de ácidos húmicos que, como una cáscara, retienen iones de potasio y fósforo. Al oxidarse en el aire durante el almacenamiento a largo plazo, los microelementos pierden sus cualidades beneficiosas, pero durante el procesamiento anaeróbico, por el contrario, las ganan.

Los humatos tienen un efecto positivo sobre la composición física y química del suelo. Como resultado de la adición de materia orgánica, incluso los suelos más pesados se vuelven más permeables a la humedad. Además, la materia orgánica proporciona alimento a las bacterias del suelo. Procesan aún más los residuos que no han sido consumidos por los anaerobios y liberan ácidos húmicos. Como resultado de este proceso, las plantas reciben nutrientes que son completamente absorbidos.

Además de los principales (nitrógeno, potasio y fósforo), el biofertilizante contiene microelementos. Pero su cantidad depende del material de origen: origen vegetal o animal.

Métodos de almacenamiento de lodos

Lo mejor es almacenar el estiércol fermentado en seco. Esto hace que sea más cómodo de empacar y transportar. La sustancia seca pierde propiedades menos útiles y puede almacenarse cerrada. Aunque dicho fertilizante no se deteriora en absoluto en el transcurso de un año, luego se debe sellar en una bolsa o recipiente.

Las formas líquidas deben almacenarse en recipientes cerrados con tapa hermética para evitar que se escape el nitrógeno.

El principal problema de los productores de biofertilizantes es la comercialización en invierno, cuando las plantas están en letargo. En el mercado mundial, el coste de los fertilizantes de esta calidad oscila alrededor de 130 dólares por tonelada. Si instala una línea para envasar concentrados, podrá pagar su reactor en dos años.

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El biogás es una fuente de energía completamente nueva. Al usarlo, simplemente puede olvidarse de las odiadas tarifas eléctricas.

El ejemplo más simple de biogás es el gas que se libera cuando el estiércol u otros desechos domésticos se pudren.

¿Cómo hacer una planta de biogás con tus propias manos?

El proceso de creación de una planta de biogás con sus propias manos requiere bastante mano de obra, pero es posible. Esta configuración le ayudará a ahorrar dinero: ahora No necesitas comprar combustible ni electricidad., lo producirás tú mismo.

También puede recrear una instalación futura utilizando los materiales disponibles. Por ejemplo, el reactor de una futura instalación se puede fabricar con ollas, palanganas y restos de comida viejos. Lo mejor es elegir objetos cilíndricos.

Los principales requisitos que debe cumplir cualquier reactor:

estanqueidad hidro y aire. Si se mezclan biogás y aire ordinario, se producirá una reacción cuya fuerza puede, en el mejor de los casos, romper fácilmente el reactor y, en el peor, explotarlo;
excelente aislamiento térmico;
ser duradero y confiable, porque durante la reacción se libera una gran cantidad de energía.

Para construir una buena bioinstalación, es necesario seguir la siguiente secuencia:

elegir una ubicación para el futuro rector y calcular la tasa diaria de residuos para determinar el tamaño del reactor;
preparar la balsa e instalar las tuberías de descarga y carga;
instalar y asegurar de forma segura la tolva de carga y el tubo de salida de gas;
para uso, mantenimiento y reparación de la unidad, instale la tapa de la escotilla;
comprobar minuciosamente el reactor en busca de fugas y aislamiento térmico;

Lo mejor es hacer las paredes de la futura instalación con hormigón, ya que la resistencia de su reactor es la clave para la seguridad.

También es importante que la distancia al edificio residencial más cercano sea de al menos 500 metros. Esta medida se debe a que durante el proceso de fermentación se libera gas venenoso, que puede matar a una persona en cuestión de minutos.

Cabe recordar que el biogás es un producto explosivo y, en caso de explosión, destruirá todo en un radio de 200-300 metros.

Para obtener el propio biogás, se necesita:

mezcle aproximadamente 2 toneladas de estiércol de vaca y 4,5 toneladas de humus en forma de hojas, copas y desechos podridos.
añadir agua para que la humedad en el reactor sea del 60-70% de humedad;
Cargue la masa resultante en el hoyo y use una unidad de calentamiento (bobina) para calentarla a 35-40 grados. Después de esto, la propia mezcla comenzará a fermentar y en un ambiente anaeróbico se calentará hasta 70 grados;
coloque un contrapeso a la cúpula, cuyo peso debe ser entre 1,5 y 2 veces mayor que la mezcla misma, esto se hace para que la cúpula no salga volando del pozo durante el proceso de reacción.

De 5,5 a 6 toneladas de mezcla serán suficientes para que una planta de biogás funcione durante seis meses.

Recuerda que la masa que cargues en el reactor no debe contener antibióticos, colorantes, disolventes u otras sustancias sintéticas. De lo contrario, no sólo interferirán con toda la reacción y la detendrán, sino que también arruinarán las paredes de su reactor.

Como se puede observar, el principio de funcionamiento de una planta de biogás es muy sencillo. En pocas palabras, se instalan en el pozo. tanque sellado donde se almacenan las materias primas para su procesamiento. Una vez cargados, solo hay que esperar hasta que los microorganismos, ellos son los que aseguran todo el proceso, descompongan la masa, y solo después se podrá recolectar el gas terminado.

También se pueden utilizar materias primas fermentadas. Puedes utilizarlo fácilmente en la agricultura como fertilizante.

Una vez producido el gas, permanece en el reactor cuando la masa se retira del reactor a través del tubo de descarga. Es muy importante que el volumen del tanque de almacenamiento temporal no sea menor que el del reactor.