De petites installations peuvent également être installées à la maison. En passant, je dirai que produire du biogaz de vos propres mains n’est pas une sorte d’invention nouvelle. Même dans les temps anciens, le biogaz était activement produit en Chine. Ce pays est toujours leader en nombre d'installations de biogaz. Mais ici comment fabriquer une usine de biogaz de vos propres mains, ce qui est nécessaire pour cela, combien cela coûtera - je vais essayer de vous dire tout cela dans cet article et les suivants.
Calcul préliminaire d'une installation de biogaz
Avant de commencer à acheter ou à assembler indépendamment une installation de biogaz, vous devez évaluer de manière adéquate la disponibilité des matières premières, leur type, leur qualité et la possibilité d'un approvisionnement ininterrompu. Toutes les matières premières ne conviennent pas à la production de biogaz. Matières premières non adaptées :
- matières premières à haute teneur en lignine ;
- matières premières contenant de la sciure de conifères (avec présence de résines)
- avec une humidité supérieure à 94 %
- le fumier pourri, ainsi que les matières premières contenant des moisissures ou des détergents synthétiques.
Si la matière première est adaptée au traitement, vous pouvez alors commencer à déterminer le volume du bioréacteur. Le volume total de matières premières pour le mode mésophile (la température de la biomasse varie de 25 à 40 degrés, le mode le plus courant) ne dépasse pas les 2/3 du volume du réacteur. La dose quotidienne ne dépasse pas 10 % du total des matières premières chargées.
Toute matière première est caractérisée par trois paramètres importants :
- densité;
- teneur en cendres;
- humidité.
Les deux derniers paramètres sont déterminés à partir de tableaux statistiques. La matière première est diluée avec de l'eau pour atteindre 80 à 92 % d'humidité. Le rapport entre la quantité d’eau et la quantité de matières premières peut varier de 1:3 à 2:1. Ceci est fait pour donner au substrat la fluidité requise. Ceux. pour assurer le passage du substrat à travers les canalisations et la possibilité de le mélanger. Pour les petites installations de biogaz, la densité du substrat peut être considérée comme égale à la densité de l'eau.
Essayons de déterminer le volume du réacteur à l'aide d'un exemple.
Disons qu'une ferme compte 10 têtes de bétail, 20 porcs et 35 poulets. Les excréments suivants sont produits par jour : 55 kg pour 1 bovin, 4,5 kg pour 1 porc et 0,17 kg pour un poulet. Le volume de déchets journalier sera : 10x55+20x4,5+0,17x35 = 550+90+5,95 =645,95 kg. Arrondissons à 646 kg. La teneur en humidité des excréments de porcs et de bovins est de 86 % et celle des fientes de poulets est de 75 %. Pour obtenir 85 % d'humidité dans le fumier de poulet, vous devez ajouter 3,9 litres d'eau (environ 4 kg).
Il s'avère que la dose quotidienne de chargement de matières premières sera d'environ 650 kg. Charge totale du réacteur : OS=10x0,65=6,5 tonnes et volume du réacteur OR=1,5x6,5=9,75 m³. Ceux. nous aurons besoin d'un réacteur d'un volume de 10 m³.
Calcul du rendement du biogaz
Tableau de calcul du rendement du biogaz en fonction du type de matière première.
| Type de matière première | Production de gaz, m³ pour 1 kg de matière sèche | Production de gaz m³ par tonne à humidité 85% |
| Fumier de bétail | 0,25-0,34 | 38-51,5 |
| Fumier de porc | 0,34-0,58 | 51,5-88 |
| Crottes d'oiseaux | 0,31-0,62 | 47-94 |
| Boussier de cheval | 0,2-0,3 | 30,3-45,5 |
| Fumier de mouton | 0,3-0,62 | 45,5-94 |
Si nous prenons le même exemple, en multipliant ensuite le poids de chaque type de matière première par les données tabulaires correspondantes et en additionnant les trois composants, nous obtenons un rendement de biogaz d'environ 27 à 36,5 m³ par jour.
Afin d'avoir une idée de la quantité de biogaz requise, je dirai qu'une famille moyenne de 4 personnes aura besoin de 1,8 à 3,6 m³ pour cuisiner. Pour chauffer une pièce de 100 m² – 20 m³ de biogaz par jour.
Installation et fabrication du réacteur
Un réservoir en métal, un conteneur en plastique peuvent être utilisés comme réacteur, ou ils peuvent être construits en brique ou en béton. Certaines sources affirment que la forme préférée est un cylindre, mais dans les structures carrées construites en pierre ou en brique, des fissures se forment en raison de la pression des matières premières. Quels que soient sa forme, son matériau et son lieu d'installation, le réacteur doit :
- être étanche à l'eau et au gaz. Aucun mélange d'air et de gaz ne doit se produire dans le réacteur. Il doit y avoir un joint en matériau étanche entre le couvercle et le corps ;
- être isolé thermiquement ;
- résister à toutes les charges (pression du gaz, poids, etc.) ;
- avoir une trappe pour effectuer des travaux de réparation.
L'installation et la sélection de la forme du réacteur sont effectuées individuellement pour chaque ferme.
Thème de fabrication Usine de biogaz DIY très étendu. Par conséquent, dans cet article, je me concentrerai sur cela. Dans le prochain article, nous parlerons du choix des éléments restants d'une installation de biogaz, des prix et du lieu d'achat.
Ecologie de la consommation Domaine : Est-il rentable de produire du biocarburant chez soi en petite quantité sur un terrain privé ? Si vous avez plusieurs barils de métal et autres déchets de fer, ainsi que beaucoup de temps libre et que vous ne savez pas comment le gérer, oui.
Supposons qu’il n’y ait pas de gaz naturel dans votre village et qu’il n’y en aura jamais. Et même s’il y en a, cela coûte de l’argent. Bien que ce soit un ordre de grandeur moins cher qu'un chauffage coûteux à l'électricité et au combustible liquide. L’atelier de production de pellets le plus proche se trouve à quelques centaines de kilomètres et le transport coûte cher. Il devient de plus en plus difficile d’acheter du bois de chauffage chaque année, et il est également difficile de brûler avec. Dans ce contexte, l’idée d’obtenir gratuitement du biogaz dans votre propre jardin à partir des mauvaises herbes, des crottes de poulet, du fumier de votre cochon préféré ou du contenu des toilettes du propriétaire semble très tentante. Il ne vous reste plus qu'à fabriquer un bioréacteur ! À la télévision, on raconte que les agriculteurs allemands, économes, se réchauffent grâce aux ressources en « fumier » et qu’ils n’ont désormais plus besoin de « Gazprom ». C’est là que le dicton « enlève le film des excréments » prend tout son sens. Internet regorge d’articles et de vidéos sur le thème « biogaz issu de la biomasse » et « installation de biogaz à faire soi-même ». Mais nous savons peu de choses sur l'application pratique de la technologie : tout le monde parle de la production de biogaz à la maison, mais peu de gens ont vu des exemples concrets dans le village, ainsi que le légendaire Yo-Mobile sur la route. Essayons de comprendre pourquoi il en est ainsi et quelles sont les perspectives des technologies progressistes de bioénergie dans les zones rurales.
Qu'est-ce que le biogaz + un peu d'histoire
Le biogaz est formé à la suite d'une décomposition séquentielle en trois étapes (hydrolyse, formation d'acide et de méthane) de la biomasse par divers types de bactéries. Le composant combustible utile est le méthane et de l’hydrogène peut également être présent.
Le processus de décomposition bactérienne qui produit du méthane inflammable
Dans une plus ou moins grande mesure, des gaz inflammables se forment lors de la décomposition de tout reste d'origine animale et végétale.
La composition approximative du biogaz, les proportions spécifiques des composants dépendent des matières premières et de la technologie utilisée
Les gens essayent depuis longtemps d'utiliser ce type de combustible naturel ; les chroniques médiévales contiennent des références au fait qu'il y a un millénaire, les habitants des régions basses de l'actuelle Allemagne recevaient du biogaz provenant de la végétation en décomposition en immergeant des fourrures de cuir dans du lisier des marais. Dans l'obscurité du Moyen Âge et même dans les siècles éclairés, les météoristes les plus talentueux, qui, grâce à un régime alimentaire spécialement sélectionné, étaient capables de libérer et d'enflammer d'abondantes flatulences de méthane à temps, suscitaient le plaisir constant du public lors de joyeuses représentations foraines. Les installations industrielles de biogaz ont commencé à être construites avec plus ou moins de succès au milieu du XIXe siècle. En URSS, dans les années 80 du siècle dernier, un programme d'État pour le développement de l'industrie a été adopté, mais n'a pas été mis en œuvre, bien qu'une douzaine d'installations de production aient été lancées. À l'étranger, la technologie de production de biogaz s'améliore et est promue relativement activement ; le nombre total d'installations en activité se compte par dizaines de milliers. Dans les pays développés (CEE, États-Unis, Canada, Australie), il s'agit de grands complexes hautement automatisés, dans les pays en développement (Chine, Inde) d'installations de biogaz semi-artisanales pour les habitations et les petites exploitations.
Pourcentage du nombre d'installations de biogaz dans l'Union européenne. Il est clairement visible que la technologie ne se développe activement qu'en Allemagne, en raison de solides subventions gouvernementales et d'incitations fiscales.
Quelles sont les utilisations du biogaz ?
Il est clair qu’il sert de combustible, puisqu’il brûle. Chauffage de bâtiments industriels et résidentiels, production d'électricité, cuisine. Cependant, tout n’est pas aussi simple que le montrent les vidéos dispersées sur YouTube. Le biogaz doit brûler de manière stable dans les installations de production de chaleur. Pour ce faire, ses paramètres d’environnement gazeux doivent être amenés à des normes assez strictes. La teneur en méthane doit être d'au moins 65 % (optimum 90-95 %), l'hydrogène doit être absent, la vapeur d'eau a été éliminée, le dioxyde de carbone a été éliminé, les composants restants sont inertes aux températures élevées.
Il est impossible d’utiliser du biogaz d’origine « fumier animal », non débarrassé d’impuretés nauséabondes, dans des bâtiments résidentiels.
La pression normalisée est de 12,5 bars ; si la valeur est inférieure à 8-10 bars, l'automatisation des modèles modernes d'équipements de chauffage et de cuisine arrête l'alimentation en gaz. Il est très important que les caractéristiques du gaz entrant dans le générateur de chaleur soient stables. Si la pression dépasse les limites normales, la vanne fonctionnera et vous devrez la rallumer manuellement. C'est mauvais si vous utilisez des appareils à gaz obsolètes qui ne sont pas équipés d'un système de contrôle du gaz. Dans le meilleur des cas, le brûleur de la chaudière peut tomber en panne. Dans le pire des cas, le gaz s’épuisera, mais son approvisionnement ne s’arrêtera pas. Et c'est déjà lourd de tragédie. Résumons ce qui a été dit : les caractéristiques du biogaz doivent être amenées aux paramètres requis, et les précautions de sécurité doivent être strictement respectées. Chaîne technologique simplifiée pour la production de biogaz. Une étape importante est la séparation et la séparation des gaz
Quelles matières premières sont utilisées pour produire du biogaz
Matières premières végétales et animales
- Les matières premières végétales sont excellentes pour la production de biogaz : à partir d'herbe fraîche, vous pouvez obtenir le rendement maximal en carburant - jusqu'à 250 m3 par tonne de matière première, teneur en méthane jusqu'à 70 %. Un peu moins, jusqu'à 220 m3 peuvent être obtenus à partir d'ensilage de maïs, jusqu'à 180 m3 à partir de fanes de betteraves. Toutes les plantes vertes conviennent, les algues et le foin sont bons (100 m3 par tonne), mais il est logique d'utiliser des aliments précieux comme combustible uniquement s'il y en a un excès évident. Le rendement en méthane de la pulpe formée lors de la production de jus, d'huiles et de biodiesel est faible, mais la matière est également gratuite. Le manque de matières premières végétales est un long cycle de production, 1,5 à 2 mois. Il est possible d'obtenir du biogaz à partir de cellulose et d'autres déchets végétaux à décomposition lente, mais l'efficacité est extrêmement faible, peu de méthane est produit et le cycle de production est très long. En conclusion, nous disons que les matières premières végétales doivent être finement hachées.
- Les matières premières d'origine animale : les cornes et sabots traditionnels, les déchets des laiteries, des abattoirs et des usines de transformation conviennent également et également sous forme broyée. Le « minerai » le plus riche est celui des graisses animales ; le rendement en biogaz de haute qualité avec une concentration de méthane allant jusqu'à 87 % atteint 1 500 m3 par tonne. Cependant, les matières premières animales sont rares et, en règle générale, on leur trouve d'autres utilisations.
Gaz inflammable provenant des excréments
- Le fumier est bon marché et disponible en abondance dans de nombreuses exploitations agricoles, mais le rendement et la qualité du biogaz sont nettement inférieurs à ceux des autres types. Les croquettes de vache et les pommes de cheval peuvent être utilisées sous leur forme pure, la fermentation commence immédiatement, le rendement en biogaz est de 60 m2 par tonne de matière première à faible teneur en méthane (jusqu'à 60 %). Le cycle de production est court, 10-15 jours. Le fumier de porc et les fientes de poulet sont toxiques : ils sont mélangés aux déchets végétaux et à l'ensilage pour permettre le développement de bactéries bénéfiques. Un gros problème est représenté par les compositions détergentes et les tensioactifs, qui sont utilisés lors du nettoyage des bâtiments d'élevage. Associés aux antibiotiques, qui pénètrent en grande quantité dans le fumier, ils inhibent l'environnement bactérien et inhibent la formation de méthane. Il est totalement impossible de ne pas utiliser de désinfectants, et les entreprises agricoles qui ont investi dans la production de gaz à partir du fumier sont obligées de rechercher un compromis entre l'hygiène et le contrôle des maladies animales, d'une part, et le maintien de la productivité des bioréacteurs, d'autre part. autre.
- Les excréments humains, totalement gratuits, conviennent également. Mais l'utilisation des eaux usées ordinaires n'est pas rentable, la concentration de matières fécales est trop faible et la concentration de désinfectants et de tensioactifs est élevée. Les technologues affirment qu'ils ne pourraient être utilisés que si les « produits » s'écoulent uniquement des toilettes dans les égouts, à condition que la cuvette soit rincée avec seulement un litre d'eau (norme 4/8 l). Et bien sûr sans détergents.
Exigences supplémentaires pour les matières premières
Un problème sérieux auquel sont confrontées les exploitations agricoles qui ont installé des équipements modernes pour produire du biogaz est que la matière première ne doit pas contenir d'inclusions solides ; une pierre, un écrou, un morceau de fil ou une planche qui pénètre accidentellement dans la masse obstruera le pipeline et désactivera les matières fécales coûteuses. pompe ou mélangeur. Il faut dire que les données fournies sur le rendement maximal en gaz de la matière première correspondent aux conditions idéales de laboratoire. Pour se rapprocher de ces chiffres en production réelle, un certain nombre de conditions doivent être remplies : maintenir la température requise, remuer périodiquement les matières premières finement broyées, ajouter des additifs activant la fermentation, etc. Dans une installation de fortune, assemblée selon les recommandations des articles sur « la production de biogaz de vos propres mains », il est à peine possible d'atteindre 20 % du niveau maximum, tandis que les installations de haute technologie permettent d'atteindre des valeurs de 60- 95%.
Données assez objectives sur le rendement maximum de biogaz pour différents types de matières premières
Conception d'une installation de biogaz
Est-il rentable de produire du biogaz ?
Nous avons déjà mentionné que dans les pays développés, de grandes installations industrielles sont construites, tandis que dans les pays en développement, on construit principalement de petites installations pour les petites exploitations. Expliquons pourquoi il en est ainsi :
Est-il judicieux de produire du biocarburant à la maison ?
Est-il rentable de produire du biocarburant chez soi en petite quantité sur un terrain privé ? Si vous avez plusieurs barils de métal et autres déchets de fer, ainsi que beaucoup de temps libre et que vous ne savez pas comment le gérer, oui. Mais les économies, hélas, sont maigres. Et investir dans des équipements de haute technologie avec de petits volumes de matières premières et de production de méthane n'a en aucun cas de sens.
Une autre vidéo du Kulibin domestique
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Sans mélanger les matières premières et activer le processus de fermentation, le rendement en méthane ne dépassera pas 20 % de celui possible. Cela signifie que, dans le meilleur des cas, avec 100 kg (chargement de la trémie) d'herbe sélectionnée, vous pouvez obtenir 5 m3 de gaz sans tenir compte de la compression. Et ce sera bien si la teneur en méthane dépasse 50 % et ce n'est pas un fait qu'il brûlera dans le générateur de chaleur. Selon l'auteur, les matières premières sont chargées quotidiennement, c'est-à-dire que son cycle de production est d'une journée. En fait, le délai requis est de 60 jours. La quantité de biogaz obtenue par l'inventeur, contenue dans une bouteille de 50 litres, qu'il a réussi à remplir, par temps glacial pour une chaudière de chauffage d'une capacité de 15 kW (un immeuble d'habitation d'environ 150 m2) est suffisante pour 2 minutes .
Il est conseillé à ceux qui sont intéressés par la possibilité de produire du biogaz d'étudier attentivement le problème, notamment d'un point de vue financier, et de contacter des spécialistes expérimentés dans ce type de travail pour les questions techniques. Les informations pratiques obtenues auprès des exploitations agricoles où les technologies bioénergétiques sont déjà utilisées depuis un certain temps seront très précieuses. publié
L'augmentation constante du coût des ressources énergétiques traditionnelles pousse les artisans à domicile à créer des équipements maison qui leur permettent de produire de leurs propres mains du biogaz à partir de déchets. Avec cette approche de l'agriculture, il est possible non seulement d'obtenir de l'énergie bon marché pour chauffer la maison et d'autres besoins, mais également d'établir le processus de recyclage des déchets organiques et d'obtenir des engrais gratuits pour une application ultérieure au sol.
Le biogaz produit en excès, comme les engrais, peut être vendu à la valeur marchande aux consommateurs intéressés, transformant ainsi en argent ce qui se trouve littéralement « sous vos pieds ». Les grands agriculteurs peuvent se permettre d’acheter des stations de production de biogaz toutes faites, assemblées en usine. Le coût d'un tel équipement est assez élevé. Cependant, le retour sur son exploitation correspond à l'investissement réalisé. Des installations moins puissantes fonctionnant sur le même principe peuvent être assemblées par vous-même à partir des matériaux et pièces disponibles.
Cette vidéo montre une petite installation qui permet de produire du biogaz à partir de fumier. Les déchets d'élevage (100 kg/jour) sont chargés dans le bioréacteur.
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Qu’est-ce que le biogaz et comment se forme-t-il ?
Le biogaz est classé comme combustible respectueux de l'environnement. De par ses caractéristiques, le biogaz ressemble à bien des égards au gaz naturel produit à l’échelle industrielle. La technologie de production de biogaz peut être présentée comme suit :
- dans un conteneur spécial appelé bioréacteur, le processus de traitement de la biomasse se déroule avec la participation de bactéries anaérobies dans des conditions de fermentation sans air pendant une certaine période, dont la durée dépend du volume de matières premières chargées ;
- en conséquence, un mélange de gaz est libéré, composé de 60 % de méthane, 35 % de dioxyde de carbone, 5 % d'autres substances gazeuses, parmi lesquelles se trouve une petite quantité de sulfure d'hydrogène ; le gaz obtenu est constamment évacué du bioréacteur et, après purification, est envoyé pour l'usage auquel il est destiné ;
- les déchets traités, devenus des engrais de haute qualité, sont périodiquement retirés du bioréacteur et transportés vers les champs.
Comment construire soi-même un bioréacteur ?
Pour commencer, je voudrais indiquer quel type de structure peut être construite :
Schéma de l'installation de biogaz la plus simple, assemblée par vous-même. Sa conception ne prévoit ni chauffage ni dispositif de mélange. Légende : 1 - réacteur (digesteur) de traitement du fumier ; 2 - trémie de chargement des matières premières ; 3 - trappe d'entrée ; 4 - joint hydraulique ; 5 - tuyau de déchargement minier ; 6 - tuyau pour l'évacuation du biogaz
Pour obtenir gratuitement du biocarburant sur le site, vous devez sélectionner un endroit pour construire une cuve en béton armé qui servira de bioréacteur. À la base de ce conteneur se trouve un trou à travers lequel les déchets de matières premières seront évacués. Ce trou doit être bien fermé, car le système ne fonctionne efficacement que dans des conditions hermétiques.
La taille du réservoir en béton est déterminée par la quantité de déchets organiques qui apparaissent quotidiennement dans une ferme ou une ferme privée. Le fonctionnement complet du bioréacteur est possible s'il est rempli aux deux tiers du volume disponible.
Les déchets organiques sont introduits dans un conteneur de bioréacteur scellé enfoui dans le sol, ce qui contribue à la libération de biogaz pendant le processus de fermentation.
S'il y a une petite quantité de déchets, le réservoir en béton armé peut être remplacé par un conteneur métallique, par exemple un baril. P.
Lors du choix d'un conteneur métallique, faites attention à la présence de soudures et à leur solidité. N'oubliez pas qu'il ne sera pas possible de produire de grandes quantités de biogaz dans de petits conteneurs. Le rendement dépend directement de la masse de déchets organiques traités dans le réacteur. Ainsi, pour obtenir 100 mètres cubes de biogaz, il faut traiter une tonne de déchets organiques.
Comment assurer l’activité biomasse ?
Vous pouvez accélérer le processus de fermentation de la biomasse en la chauffant. En règle générale, ce problème ne se pose pas dans les régions du sud. La température ambiante est suffisante pour l'activation naturelle des processus de fermentation. Dans les régions aux conditions climatiques hivernales rigoureuses, il est généralement impossible d’exploiter une installation de production de biogaz sans chauffage. Après tout, le processus de fermentation démarre à une température supérieure à 38 degrés Celsius.
Il existe plusieurs manières d'organiser le chauffage d'un réservoir de biomasse :
- relier le serpentin situé sous le réacteur au système de chauffage ;
- installer des éléments chauffants électriques à la base du conteneur ;
- assurer le chauffage direct du réservoir grâce à l'utilisation d'appareils de chauffage électriques.
Des systèmes similaires de contrôle de la température sont installés dans les chaudières à eau chaude et peuvent donc être achetés dans les magasins spécialisés dans la vente d'équipements à gaz.
Schéma d'organisation de la production de biogaz à domicile. Le diagramme montre l'ensemble du cycle, depuis le chargement des matières premières solides et liquides jusqu'à l'évacuation du biogaz vers les consommateurs.
Il est important de noter que vous pouvez activer la production de biogaz chez vous en mélangeant de la biomasse dans un réacteur. À cette fin, un appareil est fabriqué, structurellement similaire à un mélangeur domestique. L'appareil peut être mis en mouvement par un arbre qui sort à travers un trou situé dans le couvercle ou les parois du réservoir.
Élimination correcte des gaz du bioréacteur
Le gaz produit lors de la fermentation de la matière organique est évacué par un trou spécial prévu dans la conception de la partie supérieure du couvercle, qui ferme hermétiquement la cuve. Pour éliminer la possibilité de mélange du biogaz avec l'air, il est nécessaire d'assurer son évacuation par un joint hydraulique (joint hydraulique).
Vous pouvez contrôler la pression du mélange gazeux à l'intérieur du bioréacteur à l'aide du couvercle, qui doit augmenter en cas d'excès de gaz, c'est-à-dire jouer le rôle de soupape de décharge. Vous pouvez utiliser un poids ordinaire comme contrepoids. Si la pression est normale, les gaz d'échappement s'écouleront à travers le tuyau de sortie dans le réservoir d'essence, étant nettoyés à l'eau en cours de route.
Une installation artisanale de production de biogaz peut vous permettre d'économiser sur les coûts énergétiques, qui occupent une part importante dans la détermination du coût des produits agricoles. La réduction des coûts de production affectera l'augmentation de la rentabilité d'une ferme ou d'une ferme privée. Maintenant que vous savez comment obtenir du biogaz à partir de déchets existants, il ne reste plus qu'à mettre l'idée en pratique. De nombreux agriculteurs ont appris depuis longtemps à gagner de l’argent grâce au fumier.
P.S. Et rappelez-vous, rien qu’en changeant votre consommation, nous changeons le monde ensemble ! ©
Le biogaz est un gaz produit par la fermentation de la biomasse. De cette façon, vous pouvez obtenir de l'hydrogène ou du méthane. Nous nous intéressons au méthane comme alternative au gaz naturel. Le méthane est incolore, inodore et hautement inflammable. Étant donné que les matières premières pour la production de biogaz se trouvent littéralement sous vos pieds, le coût de ce gaz est nettement inférieur à celui du gaz naturel et vous pouvez économiser beaucoup sur ce point. Voici les chiffres de Wikipédia « À partir d'une tonne de fumier de bétail, on obtient 50 à 65 m³ de biogaz avec une teneur en méthane de 60 %, 150 à 500 m³ de biogaz provenant de divers types d'installations avec une teneur en méthane allant jusqu'à 70 % La quantité maximale de biogaz est de 1300 m³ avec une teneur en méthane allant jusqu'à 87 % pouvant être obtenue à partir de graisse.", "En pratique, 300 à 500 litres de biogaz sont obtenus à partir de 1 kg de matière sèche."
Outils et matériels :
-Conteneur en plastique de 750 litres ;
-Conteneur en plastique de 500 litres ;
-Tuyaux et adaptateurs de plomberie ;
-Ciment pour tuyaux en PVC ;
-Adhésif époxy ;
-Couteau;
-Scie à métaux;
-Marteau;
- Clés à fourche ;
-Raccords de gaz (détails à l'étape 7);
Première étape : un peu plus de théorie
Il y a quelque temps, le maître a réalisé un prototype d'installation de biogaz.
Et il a été bombardé de questions et de demandes d’aide pour l’assemblée. En conséquence, même les autorités de l'État se sont intéressées à l'installation (le maître vit en Inde).
L'étape suivante, le maître devait effectuer une installation plus complète. Voyons ce que c'est.
-L'installation est constituée d'un réservoir de stockage dans lequel la matière organique est stockée et des micro-organismes la traitent et libèrent du gaz.
-Le gaz ainsi obtenu est collecté dans un réservoir appelé gas header. Dans le modèle de type flottant, ce réservoir flotte en suspension et monte et descend en fonction de la quantité de gaz qui y est stockée.
-Le tuyau de guidage aide le réservoir collecteur de gaz à monter et descendre à l'intérieur du réservoir de stockage.
-Les déchets sont acheminés par un tuyau d'alimentation à l'intérieur du réservoir de stockage.
-La suspension entièrement recyclée s'écoule par le tuyau de sortie. Il peut être collecté, dilué et utilisé comme engrais végétal.
-Depuis le collecteur de gaz, le gaz est fourni par un tuyau aux appareils grand public (cuisinières à gaz, chauffe-eau, générateurs)
Deuxième étape : choisir un conteneur
Pour sélectionner un conteneur, vous devez tenir compte de la quantité de déchets pouvant être collectée par jour. Selon le capitaine, il existe une règle selon laquelle 5 kg de déchets nécessitent un conteneur de 1 000 litres. Pour un maître, c'est environ 3,5 à 4 kg. Cela signifie que la capacité nécessaire est de 700 à 800 litres. En conséquence, le capitaine a acheté une capacité de 750 litres.
Installation avec un collecteur de gaz de type flottant, ce qui signifie que vous devez sélectionner un conteneur tel que les pertes de gaz soient minimes. Un réservoir de 500 litres convenait à ces fins. Ce conteneur de 500 litres se déplacera à l'intérieur du conteneur de 750 litres. La distance entre les parois des deux conteneurs est d'environ 5 cm de chaque côté. Les conteneurs doivent être sélectionnés pour résister à la lumière du soleil et aux environnements agressifs.
Troisième étape : préparer le réservoir
Coupe le haut du plus petit réservoir. Il fait d'abord un trou avec un couteau, puis le scie avec une lame de scie à métaux le long de la ligne de coupe.
La partie supérieure du conteneur de 750 litres doit également être coupée. Le diamètre de la partie coupée correspond au couvercle du plus petit réservoir + 4 cm.
Quatrième étape : tuyau d'alimentation
Un tuyau d'arrivée doit être installé au fond du plus grand réservoir. Du biocarburant sera versé à l’intérieur. Le tuyau a un diamètre de 120 mm. Découpe un trou dans le canon. Installe le genou. La connexion est sécurisée des deux côtés avec de la colle époxy soudée à froid.
Cinquième étape : tuyau de vidange de la suspension
Pour récupérer la suspension, un tuyau d'un diamètre de 50 mm et d'une longueur de 300 mm est installé dans la partie supérieure d'un réservoir plus grand.
Sixième étape : les guides
Comme vous l'avez déjà compris, un plus petit « flottera » librement à l'intérieur d'un grand conteneur. Au fur et à mesure que le réservoir interne se remplit de gaz, il chauffe et vice versa. Pour lui permettre de se déplacer librement de haut en bas, le maître réalise quatre guides. Dans les "oreilles", il fait des découpes pour un tuyau de 32 mm. Sécurise le tuyau comme indiqué sur la photo. Longueur du tuyau 32 cm.
4 guides constitués de tuyaux de 40 mm sont également fixés au conteneur intérieur.
Septième étape : raccords de gaz
L'alimentation en gaz est divisée en trois sections : du collecteur de gaz au tuyau, du tuyau à la bouteille, de la bouteille à la cuisinière à gaz.
Le maître a besoin de trois tuyaux de 2,5 m avec extrémités filetées, de 2 robinets, de joints d'étanchéité, d'adaptateurs filetés, de ruban FUM et de supports de fixation.
Pour installer les raccords de gaz, le maître fait un trou dans la partie supérieure (anciennement la partie inférieure, c'est à dire la bouteille de 500 litres est retournée) au centre. Installe les raccords, scelle le joint avec de l'époxy.
Huitième étape : Assemblage
Vous devez maintenant placer le récipient sur une surface plane et dure. Le lieu d'installation doit être aussi ensoleillé que possible. La distance entre l'installation et la cuisine doit être minimale.
Installe des tubes de plus petit diamètre à l’intérieur des tubes de guidage. Le tuyau d'évacuation de l'excès de suspension est rallongé.
Rallonge le tuyau d'entrée. Le raccordement est fixé à l'aide de ciment pour tuyaux en PVC.
Installe un accumulateur de gaz à l'intérieur d'un grand réservoir. L'oriente le long des guides.
Neuvième étape : premier lancement
Pour le premier démarrage d’une installation de biogaz de ce volume, environ 80 kg de fumier de vache sont nécessaires. Le fumier est dilué avec 300 litres d'eau non chlorée. Le maître ajoute également un additif spécial pour accélérer la croissance des bactéries. Le supplément est composé de jus concentré de canne à sucre, de noix de coco et de palmiers. Apparemment, c'est quelque chose comme de la levure. Remplit cette masse par le tuyau d'entrée. Après le remplissage, le tuyau d'arrivée doit être lavé et un bouchon installé.
Après quelques jours, l'accumulateur de gaz commencera à monter. C’est ainsi que le processus de formation de gaz a commencé. Dès que le réservoir de stockage est plein, le gaz qui en résulte doit être évacué. Le premier gaz contient de nombreuses impuretés et il y avait de l'air dans le réservoir de stockage.
Dixième étape : le carburant
Le processus de formation de gaz a commencé et nous devons maintenant déterminer ce qui peut et ne peut pas être utilisé comme combustible.
Ainsi, conviennent comme combustible : les légumes pourris, les épluchures de légumes et de fruits, les produits laitiers inutilisables, le beurre trop cuit, les mauvaises herbes hachées, les déchets d'élevage et de volaille, etc. De nombreux déchets végétaux et animaux inutilisables peuvent être utilisés dans l’installation. Les morceaux doivent être écrasés le plus finement possible. Cela accélérera le processus de recyclage.
Ne pas utiliser : les épluchures d'oignons et d'ail, les coquilles d'œufs, les os, les matières fibreuses.
Examinons maintenant la question de la quantité de carburant chargée. Comme déjà mentionné, une telle capacité nécessite 3,5 à 4 kg de carburant. Le traitement du carburant prend de 30 à 50 jours, selon le type de carburant. Chaque jour, en ajoutant 4 kg de carburant, dans les 30 jours, environ 750 g de gaz en seront produits quotidiennement. Un remplissage excessif de l'unité entraînera un excès de carburant, de l'acidité et un manque de bactéries. Le capitaine rappelle que selon les règles, 5 kg de carburant sont nécessaires quotidiennement pour 1000 litres de volume.
Onzième étape : piston
Pour faciliter le chargement du carburant, le capitaine a fabriqué un piston.
Matériel obligatoire requis :
- deux conteneurs ;
- tuyaux de raccordement;
- vannes;
- filtre à gaz;
- des moyens pour assurer l'étanchéité (colle, résine, mastic, etc.) ;
Souhaitable:
- agitateur avec moteur électrique;
- capteur de température;
- manomètre;
La séquence ci-dessous est adaptée aux régions du sud. Pour fonctionner dans toutes les conditions, il convient d'ajouter un système de chauffage du réacteur, qui assurera le chauffage de la cuve à 40 degrés Celsius et augmentera l'isolation thermique, par exemple en entourant la structure d'une serre. Il est conseillé de recouvrir la serre d'un film noir. Il est également conseillé d'ajouter un dispositif d'évacuation des condensats à la canalisation.
Création d'une installation de biogaz simple :
- Créez un conteneur de stockage. Nous sélectionnons un réservoir dans lequel le biogaz obtenu sera stocké. Le réservoir est fixé par une valve et équipé d'un manomètre. Si la consommation de gaz est constante, un réservoir d’essence n’est pas nécessaire.
- Isolez la structure à l'intérieur de la fosse.
- Installez des tuyaux. Posez des tuyaux dans la fosse pour charger les matières premières et décharger l'humus du compost. Un trou d'entrée et de sortie est réalisé dans la cuve du réacteur. Le réacteur est placé dans une fosse. Les tuyaux sont connectés aux trous. Les tuyaux sont solidement fixés à l'aide de colle ou d'autres moyens appropriés. Les diamètres de tuyaux inférieurs à 30 cm contribueront à leur colmatage. L'emplacement de chargement doit être choisi du côté ensoleillé.
- Installez la trappe. Le recteur, équipé d'une trappe, rend les travaux de réparation et d'entretien plus pratiques. La trappe et la cuve du réacteur doivent être scellées avec du caoutchouc. Vous pouvez également installer des capteurs de température, de pression et de niveau de matières premières.
- Sélectionnez un conteneur pour le bioréacteur. Le récipient choisi doit être durable - car la fermentation libère une grande quantité d'énergie ; avoir une bonne isolation thermique ; être aéré et étanche. Les récipients en forme d'œuf sont les mieux adaptés. Si la construction d’un tel réacteur pose problème, une cuve cylindrique aux bords arrondis constituerait une bonne alternative. Les récipients de forme carrée sont moins efficaces car la biomasse durcie s'accumule dans les coins, rendant la fermentation difficile.
- Préparez la fosse.
- Sélectionnez un emplacement pour monter la future installation. Il est conseillé de choisir un endroit suffisamment éloigné de la maison et pour pouvoir creuser un trou. Le placer à l'intérieur d'une fosse permet d'économiser considérablement sur l'isolation thermique, en utilisant des matériaux bon marché comme l'argile.
- Vérifiez l'étanchéité de la structure résultante.
- Démarrez le système.
- Ajoutez des matières premières. Nous attendons environ deux semaines jusqu'à ce que tous processus nécessaires... Une condition nécessaire à la combustion du gaz est l'élimination du dioxyde de carbone. Pour cela, un filtre ordinaire provenant d'une quincaillerie fera l'affaire. Un filtre fait maison est fabriqué à partir d'un morceau de tuyau de gaz de 30 cm de long rempli de bois sec et de copeaux de métal.
Composition et types
Le biogaz est un gaz obtenu à la suite d'un processus biochimique en trois phases sur la biomasse, se déroulant dans des conditions hermétiques.
Le processus de décomposition de la biomasse est séquentiel : elle est d’abord exposée à des bactéries hydrolytiques, puis à des bactéries acidifiantes et enfin à des bactéries génératrices de méthane. Le matériel destiné aux micro-organismes à chaque étape est le produit de l’activité de l’étape précédente.
En sortie, la composition approximative du biogaz ressemble à ceci :
- méthane (50 à 70 %) ;
- dioxyde de carbone (30 à 40 %) ;
- sulfure d'hydrogène (~2%) ;
- hydrogène (~1%) ;
- ammoniac (~1%) ;
La précision des proportions dépend des matières premières utilisées et de la technologie de production de gaz. Le méthane a un potentiel de combustion ; plus son pourcentage est élevé, mieux c'est.
Des cultures anciennes datant de plus de trois mille ans (Inde, Perse ou Assyrie) ont l’expérience de l’utilisation de gaz de marais inflammables. La base scientifique s'est formée bien plus tard. La formule chimique du méthane CH 4 a été découverte par le scientifique John Dalton et la présence de méthane dans les gaz des marais a été découverte par Humphry Davy. La Seconde Guerre mondiale a joué un rôle majeur dans le développement de l’industrie des énergies alternatives, obligeant les parties belligérantes à avoir d’énormes besoins en ressources énergétiques.
La possession par l'URSS d'énormes réserves de pétrole et de gaz naturel a conduit à un manque de demande pour d'autres technologies de production d'énergie ; l'étude du biogaz était principalement un sujet d'intérêt pour la science universitaire. À l'heure actuelle, la situation a tellement changé qu'en plus de la production industrielle de divers types de carburants, chacun peut créer une installation de biogaz pour ses propres besoins.
Dispositif d'installation – un ensemble d’équipements destinés à produire du biogaz à partir de matières premières organiques.
En fonction du type de matière première fournie, on distingue les types d'installations de biogaz suivants :
- avec alimentation en portions;
- avec alimentation continue;
Les installations de biogaz avec un approvisionnement constant en matières premières sont plus efficaces.
Par type de transformation des matières premières :
- Pas d'agitation automatique matières premières et maintien de la température requise - complexes avec un équipement minimal, adaptés aux petites exploitations (schéma 1).
- Avec agitation automatique, mais sans maintenir la température requise - dessert également les petites exploitations, plus efficacement que le type précédent.
- Avec prise en charge de la température requise, mais sans mélange automatique.
- Avec mélange automatique des matières premières et support de température.
Principe d'opération
Le processus de conversion de matières premières organiques en biogaz est appelé fermentation. Les matières premières sont chargées dans un conteneur spécial qui assure une protection fiable de la biomasse contre l'oxygène. Un événement qui se produit sans l’intervention de l’oxygène est appelé anaérobie.
Sous l'influence de bactéries spéciales, la fermentation commence à se produire dans un environnement anaérobie. Au fur et à mesure de la fermentation, la matière première se recouvre d'une croûte qu'il faut régulièrement détruire. La destruction s'effectue par mélange minutieux.
Il est nécessaire de mélanger le contenu au moins deux fois par jour, sans violer l'étanchéité du processus. En plus de retirer la croûte, le brassage permet de répartir uniformément l'acidité et la température à l'intérieur de la masse organique. À la suite de ces manipulations, du biogaz est produit.
Le gaz obtenu est collecté dans un réservoir de gaz et de là, il est livré au consommateur par des canalisations. Les biofertilisants obtenus après transformation de la matière première peuvent être utilisés comme additif alimentaire pour les animaux ou ajoutés au sol. Cet engrais est appelé humus de compost.
L'installation de biogaz comprend les éléments suivants :
- réservoir d'homogénéisation;
- réacteur;
- agitateurs;
- réservoir de stockage (gazomètre);
- complexe de chauffage et de mélange d'eau;
- complexe gazier;
- complexe de pompes;
- séparateur;
- capteurs de contrôle;
- Instrumentation et automatisation avec visualisation ;
- Système de sécurité;
Un exemple d’installation de biogaz de type industriel est présenté dans le diagramme 2.
Matières premières utilisées
La décomposition de toute matière animale ou végétale dégagera des gaz inflammables à des degrés divers. Les mélanges de compositions diverses conviennent bien aux matières premières : fumier, paille, herbe, déchets divers, etc. La réaction chimique nécessite une humidité de 70 %, la matière première doit donc être diluée avec de l'eau.
La présence de produits de nettoyage, de chlore et de lessives dans la biomasse organique est inacceptable, car ils interfèrent avec les réactions chimiques et peuvent endommager le réacteur. Ne conviennent pas non plus au réacteur les matières premières contenant de la sciure de conifères (contenant des résines), avec une proportion élevée de lignine et dépassant le seuil d'humidité de 94 %.
Légume. Les matières premières végétales sont excellentes pour la production de biogaz. L'herbe fraîche donne le rendement maximal en carburant - environ 250 m 3 de gaz avec une part de méthane de 70 % sont obtenus à partir d'une tonne de matière première. L'ensilage de maïs est légèrement plus petit - 220 m3. Fanes de betteraves – 180 m3.
Presque toutes les plantes, le foin ou les algues peuvent être utilisées comme biomasse. L'inconvénient de l'application est la longueur du cycle de production. Le processus d'obtention du biogaz prend jusqu'à deux mois. Les matières premières doivent être finement broyées.
Animal. Déchets des usines de transformation, des laiteries, des abattoirs, etc. Convient aux installations de biogaz. Le rendement maximal en carburant est assuré par les graisses animales - 1 500 m 3 de biogaz avec une part de méthane de 87 %. Le principal inconvénient est la pénurie. Les matières premières animales doivent également être broyées.
Excrément. Le principal avantage du fumier est son faible coût et sa facilité de disponibilité. Inconvénient – la quantité et la qualité du biogaz sont inférieures à celles des autres types de matières premières. Les excréments de chevaux et de vaches peuvent être traités immédiatement. Le cycle de production durera environ deux semaines et produira une production de 60 m3 avec une teneur en méthane de 60 %.
Le fumier de poulet et le fumier de porc ne peuvent pas être utilisés directement car ils sont toxiques. Pour démarrer le processus de fermentation, ils doivent être mélangés à de l'ensilage. Les déchets humains peuvent également être utilisés, mais les eaux usées ne conviennent pas car leur teneur en matières fécales est faible.
Schémas de travail
Schéma 1 – installation de biogaz sans mélange automatique des matières premières :
Schéma 2 – installation de biogaz industriel :
