Pequenas instalações também podem ser instaladas em casa. À parte, direi que produzir biogás com as próprias mãos não é uma espécie de invenção nova. Mesmo nos tempos antigos, o biogás era produzido ativamente em casa, na China. Este país ainda é líder em número de instalações de biogás. Mas aqui como fazer uma usina de biogás com suas próprias mãos, o que é necessário para isso, quanto vai custar - tentarei contar tudo isso neste e nos artigos subsequentes.
Cálculo preliminar de uma planta de biogás
Antes de iniciar a compra ou montagem independente de uma planta de biogás, é necessário avaliar adequadamente a disponibilidade de matéria-prima, seu tipo, qualidade e possibilidade de fornecimento ininterrupto. Nem toda matéria-prima é adequada para a produção de biogás. Matérias-primas que não são adequadas:
- matérias-primas com alto teor de lignina;
- matérias-primas que contêm serragem de árvores coníferas (com presença de resinas)
- com umidade superior a 94%
- esterco podre, bem como matérias-primas contendo mofo ou detergentes sintéticos.
Se a matéria-prima for adequada para processamento, você poderá começar a determinar o volume do biorreator. O volume total de matérias-primas para o modo mesófilo (a temperatura da biomassa varia de 25 a 40 graus, o modo mais comum) não excede 2/3 do volume do reator. A dose diária não passa de 10% do total de matéria-prima carregada.
Qualquer matéria-prima é caracterizada por três parâmetros importantes:
- densidade;
- conteúdo de cinzas;
- umidade.
Os dois últimos parâmetros são determinados a partir de tabelas estatísticas. A matéria-prima é diluída em água para atingir 80-92% de umidade. A proporção entre a quantidade de água e matéria-prima pode variar de 1:3 a 2:1. Isso é feito para dar ao substrato a fluidez necessária. Aqueles. para garantir a passagem do substrato pelos tubos e a possibilidade de misturá-lo. Para pequenas usinas de biogás, a densidade do substrato pode ser considerada igual à densidade da água.
Vamos tentar determinar o volume do reator usando um exemplo.
Digamos que uma fazenda tenha 10 cabeças de gado, 20 porcos e 35 galinhas. Os seguintes excrementos são produzidos por dia: 55 kg de 1 gado, 4,5 kg de 1 porco e 0,17 kg de frango. O volume de resíduos diários será: 10x55+20x4,5+0,17x35 = 550+90+5,95 =645,95 kg. Vamos arredondar para 646 kg. O teor de umidade dos excrementos de suínos e bovinos é de 86% e o dos excrementos de galinha é de 75%. Para atingir 85% de umidade no esterco de galinha, é necessário adicionar 3,9 litros de água (cerca de 4 kg).
Acontece que a dose diária de carregamento de matéria-prima será de cerca de 650 kg. Carga total do reator: OS=10x0,65=6,5 toneladas, e volume do reator OR=1,5x6,5=9,75 m³. Aqueles. precisaremos de um reator com volume de 10 m³.
Cálculo do rendimento de biogás
Tabela de cálculo do rendimento de biogás em função do tipo de matéria-prima.
| Tipo de matéria-prima | Produção de gás, m³ por 1 kg de matéria seca | Produção de gás m³ por 1 tonelada com umidade de 85% |
| Estrume de gado | 0,25-0,34 | 38-51,5 |
| Estrume de porco | 0,34-0,58 | 51,5-88 |
| Excrementos de pássaros | 0,31-0,62 | 47-94 |
| Estrume de cavalo | 0,2-0,3 | 30,3-45,5 |
| Estrume de ovelha | 0,3-0,62 | 45,5-94 |
Se tomarmos o mesmo exemplo, multiplicando o peso de cada tipo de matéria-prima pelos dados tabulares correspondentes e somando os três componentes, obtemos um rendimento de biogás de aproximadamente 27-36,5 m³ por dia.
Para se ter uma ideia da quantidade necessária de biogás, direi que uma família média de 4 pessoas precisará de 1,8-3,6 m³ para cozinhar. Para aquecer uma sala de 100 m² – 20 m³ de biogás por dia.
Instalação e fabricação do reator
Um tanque de metal, um recipiente de plástico pode ser usado como reator ou pode ser construído em tijolo ou concreto. Algumas fontes afirmam que o formato preferido é o cilindro, mas em estruturas quadradas construídas em pedra ou tijolo, formam-se fissuras devido à pressão da matéria-prima. Independentemente da forma, material e local de instalação, o reator deve:
- ser à prova de água e gás. A mistura de ar e gás não deve ocorrer no reator. Deve haver uma junta de material vedado entre a tampa e o corpo;
- ser isolado termicamente;
- suportar todas as cargas (pressão do gás, peso, etc.);
- possuir uma escotilha para a realização de trabalhos de reparação.
A instalação e seleção do formato do reator são realizadas individualmente para cada fazenda.
Tema de fabricação Planta de biogás faça você mesmo muito extenso. Portanto, neste artigo vou me concentrar nisso. No próximo artigo falaremos sobre a escolha dos restantes elementos de uma central de biogás, preços e onde pode ser adquirido.
Ecologia do consumo Propriedade: É rentável produzir biocombustível em casa, em pequenas quantidades, num terreno privado? Se você tem vários barris de metal e outras sucatas de ferro, além de muito tempo livre e não sabe como administrá-lo - sim.
Suponha que não houvesse gás natural na sua aldeia e nunca haverá. E mesmo que exista, custa dinheiro. Embora seja uma ordem de grandeza mais barata do que o dispendioso aquecimento com eletricidade e combustível líquido. A oficina de produção de pellets mais próxima fica a algumas centenas de quilômetros de distância e o transporte é caro. Está se tornando cada vez mais difícil comprar lenha a cada ano e também é difícil queimá-la. Neste contexto, a ideia de obter biogás gratuito no seu próprio quintal a partir de ervas daninhas, excrementos de galinha, estrume do seu porco favorito ou do conteúdo da casinha do proprietário parece muito tentadora. Basta fazer um biorreator! Na TV eles falam sobre como os agricultores alemães econômicos se mantêm aquecidos com recursos de “estrume” e agora não precisam de nenhuma “Gazprom”. É aqui que o ditado “tira o filme das fezes” é verdadeiro. A Internet está repleta de artigos e vídeos sobre o tema “biogás de biomassa” e “usina de biogás faça você mesmo”. Mas pouco sabemos sobre a aplicação prática da tecnologia: todo mundo fala em produção de biogás em casa, mas poucos viram exemplos concretos na aldeia, assim como o lendário Yo-Mobile na estrada. Vamos tentar descobrir por que isso acontece e quais são as perspectivas para tecnologias progressivas de bioenergia nas áreas rurais.
O que é biogás + um pouco de história
O biogás é formado como resultado da decomposição sequencial em três estágios (hidrólise, formação de ácido e metano) da biomassa por vários tipos de bactérias. O componente combustível útil é o metano, e o hidrogênio também pode estar presente.
O processo de decomposição bacteriana que produz metano inflamável
Em maior ou menor grau, gases inflamáveis são formados durante a decomposição de quaisquer restos de origem animal e vegetal.
A composição aproximada do biogás, as proporções específicas dos componentes dependem das matérias-primas e da tecnologia utilizada
Há muito que as pessoas tentam utilizar este tipo de combustível natural; as crónicas medievais contêm referências ao facto de os residentes das regiões baixas do que hoje é a Alemanha, há um milénio, receberem biogás da vegetação apodrecida, imergindo peles de couro em lama do pântano. Na obscura Idade Média e mesmo nos séculos iluminados, os meteoristas mais talentosos, que, graças a uma dieta especialmente selecionada, conseguiam liberar e acender abundantes flatos de metano a tempo, despertavam o deleite constante do público com alegres apresentações de feiras. As usinas industriais de biogás começaram a ser construídas com diversos graus de sucesso em meados do século XIX. Na URSS, na década de 80 do século passado, foi adotado um programa estadual para o desenvolvimento da indústria, mas não implementado, embora tenham sido lançadas uma dezena de unidades de produção. No exterior, a tecnologia de produção de biogás está sendo aprimorada e promovida de forma relativamente ativa: o número total de instalações em operação é de dezenas de milhares. Nos países desenvolvidos (CEE, EUA, Canadá, Austrália) estes são grandes complexos altamente automatizados, nos países em desenvolvimento (China, Índia) - fábricas de biogás semi-artesanais para residências e pequenas explorações agrícolas.
Percentagem do número de centrais de biogás na União Europeia. É claramente visível que a tecnologia está se desenvolvendo ativamente apenas na Alemanha, a razão são sólidos subsídios governamentais e incentivos fiscais
Quais são as utilizações do biogás?
É claro que é utilizado como combustível, pois queima. Aquecimento de edifícios industriais e residenciais, geração de eletricidade, cozinha. Porém, nem tudo é tão simples como mostram os vídeos espalhados no YouTube. O biogás deve queimar de forma estável em instalações geradoras de calor. Para fazer isso, seus parâmetros ambientais de gás devem ser levados a padrões bastante rigorosos. O teor de metano deve ser de pelo menos 65% (ótimo 90-95%), o hidrogênio deve estar ausente, o vapor de água foi removido, o dióxido de carbono foi removido, os demais componentes são inertes a altas temperaturas.
É impossível utilizar biogás de origem “esterco animal”, não isento de impurezas malcheirosas, em edifícios residenciais.
A pressão normalizada é de 12,5 bar, se o valor for inferior a 8-10 bar, a automação nos modelos modernos de equipamentos de aquecimento e equipamentos de cozinha interrompe o fornecimento de gás. É muito importante que as características do gás que entra no gerador de calor sejam estáveis. Se a pressão ultrapassar os limites normais, a válvula funcionará e será necessário ligá-la novamente manualmente. É ruim usar aparelhos a gás desatualizados que não estejam equipados com sistema de controle de gás. Na melhor das hipóteses, o queimador da caldeira pode falhar. O pior cenário é que o gás acabe, mas o seu fornecimento não pare. E isso já está repleto de tragédia. Resumimos o que foi dito: as características do biogás devem ser ajustadas aos parâmetros exigidos e os cuidados de segurança devem ser rigorosamente observados. Cadeia tecnológica simplificada para produção de biogás. Uma etapa importante é a separação e separação de gases
Quais matérias-primas são usadas para produzir biogás
Matérias-primas vegetais e animais
- As matérias-primas vegetais são excelentes para a produção de biogás: a partir da grama fresca você pode obter o rendimento máximo de combustível - até 250 m3 por tonelada de matéria-prima, teor de metano de até 70%. Um pouco menos, até 220 m3 podem ser obtidos com silagem de milho, até 180 m3 com copa de beterraba. Quaisquer plantas verdes são adequadas, algas e feno são bons (100 m3 por tonelada), mas faz sentido usar alimentos valiosos como combustível apenas se houver um excesso óbvio deles. O rendimento de metano da polpa formada durante a produção de sucos, óleos e biodiesel é baixo, mas o material também é gratuito. A falta de matérias-primas vegetais é um longo ciclo de produção, de 1,5 a 2 meses. É possível obter biogás a partir da celulose e de outros resíduos vegetais de decomposição lenta, mas a eficiência é extremamente baixa, produz-se pouco metano e o ciclo de produção é muito longo. Concluindo, dizemos que as matérias-primas vegetais devem ser picadas finamente.
- Matérias-primas de origem animal: chifres e cascos tradicionais, resíduos de laticínios, matadouros e unidades de processamento também são adequados e também na forma triturada. O “minério” mais rico são as gorduras animais, o rendimento de biogás de alta qualidade com concentração de metano de até 87% chega a 1.500 m3 por tonelada. No entanto, as matérias-primas animais são escassas e, via de regra, encontram-se outras utilizações para elas.
Gás inflamável de excrementos
- O estrume é barato e está disponível em abundância em muitas explorações, mas o rendimento e a qualidade do biogás são significativamente inferiores aos de outros tipos. Patas de vaca e maçãs de cavalo podem ser utilizadas em sua forma pura, a fermentação começa imediatamente, o rendimento de biogás é de 60 m2 por tonelada de matéria-prima com baixo teor de metano (até 60%). O ciclo de produção é curto, de 10 a 15 dias. Estrume de porco e excrementos de galinha são tóxicos - para que bactérias benéficas possam se desenvolver, eles são misturados com resíduos de plantas e silagem. Um grande problema são as composições detergentes e surfactantes, que são utilizados na limpeza de instalações pecuárias. Juntamente com os antibióticos, que entram no estrume em grandes quantidades, inibem o ambiente bacteriano e inibem a formação de metano. É completamente impossível não utilizar desinfetantes, e as empresas agrícolas que investiram na produção de gás a partir de estrume são obrigadas a procurar um compromisso entre a higiene e o controlo das doenças animais, por um lado, e a manutenção da produtividade dos biorreatores, por outro. outro.
- Excrementos humanos, totalmente gratuitos, também são adequados. Mas usar esgoto comum não é lucrativo, a concentração de fezes é muito baixa e a concentração de desinfetantes e surfactantes é alta. Os tecnólogos afirmam que eles só poderiam ser usados se os “produtos” fluíssem apenas do vaso sanitário para a rede de esgoto, desde que a descarga da bacia fosse feita com apenas um litro de água (padrão 4/8 l). E sem detergentes, claro.
Requisitos adicionais para matérias-primas
Um sério problema enfrentado pelas fazendas que possuem equipamentos modernos instalados para a produção de biogás é que a matéria-prima não deve conter inclusões sólidas; uma pedra, noz, pedaço de arame ou placa que acidentalmente entre na massa obstruirá a tubulação e inutilizará um caro sistema fecal. bomba ou misturador. Deve-se dizer que os dados fornecidos sobre o rendimento máximo de gás da matéria-prima correspondem às condições ideais de laboratório. Para se aproximar desses números na produção real, uma série de condições devem ser atendidas: manter a temperatura desejada, mexer periodicamente matérias-primas finamente moídas, adicionar aditivos que ativem a fermentação, etc. Numa instalação improvisada, montada de acordo com as recomendações dos artigos sobre “produção de biogás com as próprias mãos”, dificilmente é possível atingir 20% do nível máximo, enquanto as instalações de alta tecnologia permitem atingir valores de 60- 95%.
Dados bastante objetivos sobre o rendimento máximo de biogás para vários tipos de matérias-primas
Projeto de planta de biogás
É rentável produzir biogás?
Já mencionámos que nos países desenvolvidos são construídas grandes instalações industriais, enquanto nos países em desenvolvimento constroem principalmente pequenas instalações para pequenas explorações agrícolas. Vamos explicar por que isso acontece:
Faz sentido produzir biocombustível em casa?
É lucrativo produzir biocombustível em casa, em pequenas quantidades, em terreno privado? Se você tem vários barris de metal e outras sucatas de ferro, além de muito tempo livre e não sabe como administrá-lo - sim. Mas as economias, infelizmente, são escassas. E investir em equipamentos de alta tecnologia com pequenos volumes de matéria-prima e produção de metano não faz sentido em hipótese alguma.
Outro vídeo do Kulibin doméstico
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Sem misturar as matérias-primas e ativar o processo de fermentação, o rendimento de metano não será superior a 20% do possível. Isso significa que, na melhor das hipóteses, com 100 kg (carga da tremonha) de grama selecionada você pode obter 5 m3 de gás sem levar em conta a compressão. E será bom se o teor de metano ultrapassar 50% e não for fato que vai queimar no gerador de calor. Segundo o autor, a matéria-prima é carregada diariamente, ou seja, seu ciclo de produção é de um dia. Na verdade, o tempo necessário é de 60 dias. A quantidade de biogás obtida pelo inventor, contida numa botija de 50 litros, que conseguiu encher, em tempo gelado para uma caldeira de aquecimento com capacidade de 15 kW (um edifício residencial com cerca de 150 m2) é suficiente para 2 minutos .
Os interessados na possibilidade de produção de biogás são aconselhados a estudar cuidadosamente o problema, principalmente do ponto de vista financeiro, e entrar em contato com especialistas com experiência nesse tipo de trabalho para esclarecer dúvidas técnicas. As informações práticas obtidas nas explorações onde as tecnologias de bioenergia já são utilizadas há algum tempo serão muito valiosas. Publicados
O aumento constante do custo dos recursos energéticos tradicionais está levando os artesãos domésticos a criar equipamentos caseiros que lhes permitam produzir biogás a partir de resíduos com as próprias mãos. Com esta abordagem à agricultura, é possível não só obter energia barata para aquecimento da casa e outras necessidades, mas também estabelecer o processo de reciclagem de resíduos orgânicos e obtenção de fertilizantes gratuitos para posterior aplicação no solo.
O excesso de biogás produzido, tal como os fertilizantes, pode ser vendido a valor de mercado aos consumidores interessados, transformando em dinheiro o que está literalmente “deitado sob os seus pés”. Os grandes agricultores podem comprar estações de produção de biogás prontas, montadas em fábricas. O custo desse equipamento é bastante alto. Porém, o retorno do seu funcionamento corresponde ao investimento realizado. Instalações menos potentes que funcionam com o mesmo princípio podem ser montadas por você mesmo a partir dos materiais e peças disponíveis.
Este vídeo mostra uma pequena instalação que permite produzir biogás a partir de esterco. Os resíduos de gado (100 kg/dia) são carregados no biorreator.
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O que é biogás e como ele é formado?
O biogás é classificado como um combustível amigo do ambiente. Pelas suas características, o biogás é em muitos aspectos semelhante ao gás natural produzido em escala industrial. A tecnologia de produção de biogás pode ser apresentada da seguinte forma:
- em um recipiente especial denominado biorreator, o processo de processamento da biomassa ocorre com a participação de bactérias anaeróbias em condições de fermentação sem ar por um determinado período, cuja duração depende do volume de matéria-prima carregada;
- como resultado, é liberada uma mistura de gases, composta por 60% de metano, 35% de dióxido de carbono, 5% de outras substâncias gasosas, entre as quais há uma pequena quantidade de sulfeto de hidrogênio; o gás resultante é constantemente retirado do biorreator e, após purificação, é encaminhado para o uso pretendido;
- os resíduos processados, que se transformaram em fertilizantes de alta qualidade, são periodicamente retirados do biorreator e transportados para os campos.
Como construir um biorreator sozinho?
Para começar, gostaria de indicar que tipo de estrutura pode ser construída:
Esquema da usina de biogás mais simples, montada por você. Seu design não prevê aquecimento e dispositivo de mistura. Legenda: 1 - reator (digestor) para processamento de dejetos; 2 - tremonha para carregamento de matéria-prima; 3 - escotilha de entrada; 4 - selo d'água; 5 - tubulação para descarga de mineração; 6 - tubo para retirada de biogás
Para obter biocombustível gratuito no local, é necessário selecionar um local para construir um tanque de concreto armado que servirá como biorreator. Na base deste recipiente existe um orifício por onde serão retirados os resíduos de matéria-prima. Este orifício deve ser bem fechado, pois o sistema só funciona de forma eficaz em condições vedadas.
O tamanho do tanque de concreto é determinado a partir da quantidade de lixo orgânico que aparece diariamente em uma fazenda ou fazenda particular. A operação completa do biorreator é possível se ele for preenchido até dois terços do volume disponível.
Os resíduos orgânicos são alimentados em um recipiente selado do biorreator enterrado no solo, o que contribui para a liberação de biogás durante o processo de fermentação.
Se houver pequena quantidade de resíduos, o tanque de concreto armado pode ser substituído por um recipiente metálico, por exemplo, um barril. P
Ao escolher um recipiente metálico, preste atenção à presença de soldas e à sua resistência. Lembre-se que não será possível produzir grandes quantidades de biogás em pequenos recipientes. O rendimento depende diretamente da massa de resíduo orgânico processado no reator. Então, para obter 100 metros cúbicos de biogás, é preciso processar uma tonelada de lixo orgânico.
Como garantir a atividade da biomassa?
Você pode acelerar o processo de fermentação da biomassa aquecendo-a. Via de regra, esse problema não surge nas regiões sul. A temperatura ambiente é suficiente para a ativação natural dos processos de fermentação. Em regiões com condições climáticas adversas no inverno, geralmente é impossível operar uma planta de produção de biogás sem aquecimento. Afinal, o processo de fermentação começa a uma temperatura superior a 38 graus Celsius.
Existem várias maneiras de organizar o aquecimento de um tanque de biomassa:
- conectar a bobina localizada sob o reator ao sistema de aquecimento;
- instalar resistências elétricas na base do recipiente;
- fornecer aquecimento direto do tanque através do uso de dispositivos de aquecimento elétrico.
Sistemas semelhantes de controle de temperatura são instalados em caldeiras de água quente, podendo ser adquiridos em lojas especializadas na venda de equipamentos a gás.
Esquema de organização da produção de biogás em casa. O diagrama mostra todo o ciclo, desde o carregamento das matérias-primas sólidas e líquidas, até a retirada do biogás para os consumidores
É importante notar que você pode ativar a produção de biogás em casa misturando biomassa em um reator. Para isso, é feito um dispositivo estruturalmente semelhante a uma batedeira doméstica. O dispositivo pode ser acionado por um eixo que sai por um orifício localizado na tampa ou nas paredes do tanque.
Remoção correta de gás do biorreator
O gás produzido durante a fermentação da matéria orgânica é retirado através de um orifício especial previsto no desenho da parte superior da tampa, que fecha hermeticamente o tanque. Para eliminar a possibilidade de mistura do biogás com o ar, é necessário garantir a sua retirada através de selo d'água (selo hidráulico).
É possível controlar a pressão da mistura de gases dentro do biorreator por meio da tampa, que deve subir quando houver excesso de gás, ou seja, desempenhar o papel de válvula de escape. Você pode usar um peso normal como contrapeso. Se a pressão estiver normal, os gases de escape fluirão através do tubo de saída para o tanque de gás, sendo purificados com água ao longo do caminho.
Uma instalação caseira para produção de biogás pode permitir economizar nos custos de energia, que ocupam grande parte na determinação do custo dos produtos agrícolas. A redução dos custos de produção afectará o aumento da rentabilidade de uma exploração agrícola ou de uma propriedade privada. Agora que você já sabe como obter biogás a partir de resíduos existentes, só falta colocar a ideia em prática. Muitos agricultores aprenderam há muito tempo a ganhar dinheiro com estrume.
P.S. E lembre-se, só mudando o seu consumo, estamos mudando o mundo juntos! ©
O biogás é um gás produzido pela fermentação da biomassa. Desta forma você pode obter hidrogênio ou metano. Estamos interessados no metano como alternativa ao gás natural. O metano é incolor e inodoro e é altamente inflamável. Considerando que a matéria-prima para a produção do biogás está literalmente sob seus pés, o custo desse gás é bem menor que o do gás natural, e você pode economizar muito com isso. Aqui estão os números da Wikipedia “De uma tonelada de esterco bovino, obtêm-se 50-65 m³ de biogás com teor de metano de 60%, 150-500 m³ de biogás de vários tipos de plantas com teor de metano de até 70% . A quantidade máxima de biogás é de 1300 m³, com teor de metano de até 87% que pode ser obtido a partir da gordura.", "Na prática, de 300 a 500 litros de biogás são obtidos a partir de 1 kg de matéria seca."
Ferramentas e materiais:
-Recipiente plástico 750 litros;
-Recipiente plástico 500 litros;
-Tubos e adaptadores de encanamento;
-Cimento para tubos de PVC;
-Adesivo epóxi;
-Faca;
-Serra;
-Martelo;
- Chaves de boca;
-Conexões de gás (detalhes no passo 7);
Primeiro passo: um pouco mais de teoria
Há algum tempo, o mestre fez um protótipo de usina de biogás.
E foi bombardeado com perguntas e pedidos de ajuda na assembleia. Com isso, até as autoridades estaduais se interessaram pela instalação (o mestre mora na Índia).
O próximo passo o mestre teve que fazer uma instalação mais completa. Vamos considerar o que é.
-A instalação consiste em um tanque de armazenamento no qual é armazenado o material orgânico, onde os microrganismos o processam e liberam gases.
-O gás assim obtido é coletado em um reservatório conhecido como coletor de gás. No modelo tipo flutuante, esse tanque flutua em suspensão e se move para cima e para baixo dependendo da quantidade de gás armazenada nele
-O tubo guia ajuda o tanque coletor de gás a se mover para cima e para baixo dentro do tanque de armazenamento.
-Os resíduos são alimentados através de uma tubulação de abastecimento dentro do tanque de armazenamento.
-A suspensão totalmente reciclada flui pelo tubo de saída. Pode ser coletado, diluído e utilizado como fertilizante para plantas.
-Do coletor de gás, o gás é fornecido através de uma tubulação para os eletrodomésticos (fogões a gás, esquentadores, geradores)
Etapa dois: escolher um contêiner
Para selecionar um contêiner, é preciso considerar quantos resíduos podem ser coletados por dia. Segundo o mestre, existe uma regra onde para 5 kg de lixo é necessário um recipiente de 1.000 litros. Para um mestre é aproximadamente 3,5 - 4 kg. Isto significa que a capacidade necessária é de 700-800 litros. Como resultado, o mestre adquiriu uma capacidade de 750 litros.
Instalação com coletor de gás tipo flutuante, o que significa que é necessário selecionar um recipiente de forma que as perdas de gás sejam mínimas. Um tanque de 500 litros era adequado para esses fins. Este contentor de 500 litros irá mover-se dentro do contentor de 750 litros. A distância entre as paredes dos dois recipientes é de cerca de 5 cm de cada lado. Devem ser selecionados recipientes que sejam resistentes à luz solar e a ambientes agressivos.
Terceiro Passo: Preparando o Tanque
Corta a parte superior do tanque menor. Primeiro, ele faz um furo com uma faca e depois o corta com uma lâmina de serra ao longo da linha de corte.
A parte superior do recipiente de 750 litros também precisa ser cortada. O diâmetro da parte cortada é a tampa do tanque menor + 4 cm.
Etapa quatro: tubo de abastecimento
Um tubo de entrada deve ser instalado no fundo do tanque maior. O biocombustível será derramado através dele. O tubo tem um diâmetro de 120 mm. Faz um buraco no cano. Instala o joelho. A conexão é fixada em ambos os lados com cola epóxi para soldagem a frio.
Etapa cinco: tubo para drenagem da suspensão
Para coletar a suspensão, um tubo com diâmetro de 50 mm e comprimento de 300 mm é instalado na parte superior de um tanque maior.
Etapa seis: guias
Como você já entendeu, um menor “flutuará” livremente dentro de um contêiner grande. À medida que o tanque interno se enche de gás, ele aquece e vice-versa. Para permitir que ele se mova livremente para cima e para baixo, o mestre faz quatro guias. Nas “orelhas” ele faz recortes para um cano de 32 mm. Fixa o tubo conforme mostrado na foto. Comprimento do tubo 32 cm.
4 guias feitas de tubos de 40 mm também estão fixadas no recipiente interno.
Etapa sete: conexões de gás
O fornecimento de gás é dividido em três seções: do coletor de gás ao tubo, do tubo ao cilindro, do cilindro ao fogão a gás.
O mestre necessita de três tubos de 2,5 m com pontas roscadas, 2 torneiras, juntas de vedação, adaptadores roscados, fita FUM e suportes para fixação.
Para instalar as conexões do gás, o mestre faz um furo na parte superior (antiga parte inferior, ou seja, o cilindro de 500 litros fica virado de cabeça para baixo) no centro. Instala as conexões, sela a junta com epóxi.
Etapa Oito: Montagem
Agora você precisa colocar o recipiente em uma superfície plana e dura. O local de instalação deve ser o mais ensolarado possível. A distância entre a instalação e a cozinha deve ser mínima.
Instala tubos de menor diâmetro dentro dos tubos guia. O tubo para drenagem do excesso de suspensão é estendido.
Estende o tubo de entrada. A ligação é fixada com cimento para tubos de PVC.
Instala um acumulador de gás dentro de um grande tanque. Orienta-o ao longo das guias.
Etapa nove: primeiro lançamento
Para o arranque inicial de uma central de biogás deste volume são necessários cerca de 80 kg de estrume de vaca. O estrume é diluído em 300 litros de água não clorada. O mestre também adiciona um aditivo especial para acelerar o crescimento de bactérias. O suplemento é composto por suco concentrado de cana-de-açúcar, coco e palmeira. Aparentemente é algo parecido com fermento. Enche esta massa através do tubo de entrada. Após o enchimento, o tubo de entrada deve ser lavado e um tampão instalado.
Depois de alguns dias, o acumulador de gás começará a subir. Isso iniciou o processo de formação de gás. Assim que o tanque de armazenamento estiver cheio, o gás resultante deve ser liberado. O primeiro gás contém muitas impurezas e havia ar no tanque de armazenamento.
Décimo passo: combustível
O processo de formação de gás já começou e agora precisamos descobrir o que pode e o que não pode ser usado como combustível.
Portanto, são adequados como combustível: vegetais podres, cascas de vegetais e frutas, laticínios inutilizáveis, manteiga cozida demais, ervas daninhas picadas, resíduos de gado e aves, etc. Muitos resíduos inutilizáveis de plantas e animais podem ser usados na instalação. As peças precisam ser esmagadas o mais finamente possível. Isso irá acelerar o processo de reciclagem.
Não utilizar: cascas de cebola e alho, cascas de ovos, ossos, materiais fibrosos.
Agora vejamos a questão da quantidade de combustível carregado. Como já mencionado, tal capacidade requer 3,5 - 4 kg de combustível. O processamento do combustível leva de 30 a 50 dias, dependendo do tipo de combustível. Todos os dias adicionando 4 kg de combustível, em 30 dias serão produzidos cerca de 750 g de gás diariamente. Encher demais a unidade causará excesso de combustível, acidez e falta de bactérias. O mestre lembra que pelas normas são necessários 5 kg de combustível diariamente para cada 1000 litros de volume.
Etapa Onze: Êmbolo
Para facilitar o carregamento do combustível, o mestre fez um êmbolo.
Materiais obrigatórios necessários:
- dois contêineres;
- conectar tubos;
- válvulas;
- filtro de gás;
- meios de garantir a estanqueidade (cola, resina, selante, etc.);
Desejável:
- agitador com motor elétrico;
- sensor de temperatura;
- medidor de pressão;
A sequência abaixo é adequada para as regiões do sul. Para operação em quaisquer condições, deverá ser adicionado um sistema de aquecimento do reator, que garantirá o aquecimento do vaso até 40 graus Celsius e aumentará o isolamento térmico, por exemplo, fechando a estrutura com uma estufa. É aconselhável cobrir a estufa com película preta. Também é aconselhável adicionar um dispositivo de drenagem de condensado à tubulação.
Criando uma planta de biogás simples:
- Crie um contêiner de armazenamento. Selecionamos um tanque onde será armazenado o biogás resultante. O reservatório é fixado com válvula e equipado com manômetro. Se o consumo de gás for constante, não há necessidade de tanque de gás.
- Isole a estrutura dentro da cava.
- Instale tubos. Coloque tubos na cova para carregar matérias-primas e descarregar húmus composto. Um orifício de entrada e saída é feito no tanque do reator. O reator é colocado em um poço. Os tubos estão conectados aos orifícios. Os tubos são firmemente fixados com cola ou outro meio adequado. Diâmetros de tubos inferiores a 30 cm contribuirão para o seu entupimento. O local de carregamento deve ser escolhido no lado ensolarado.
- Instale a escotilha. O reitor, equipado com escotilha, torna os trabalhos de reparação e manutenção mais cómodos. A escotilha e o recipiente do reator devem ser vedados com borracha. Você também pode instalar sensores de temperatura, pressão e nível de matéria-prima.
- Selecione um recipiente para o biorreator. O recipiente selecionado deve ser durável - pois a fermentação libera grande quantidade de energia; possuem bom isolamento térmico; ser ar e à prova d'água. Os vasos em forma de ovo são os mais adequados. Se a construção de tal reator for problemática, então um vaso cilíndrico com bordas arredondadas seria uma boa alternativa. Recipientes quadrados são menos eficientes porque a biomassa endurecida se acumula nos cantos, dificultando a fermentação.
- Prepare o poço.
- Selecione um local para montar a instalação futura.É aconselhável escolher um local suficientemente longe da casa e para que possa cavar um buraco. Colocá-lo dentro de uma cova permite economizar significativamente no isolamento térmico, usando materiais baratos como argila.
- Verifique a estanqueidade da estrutura resultante.
- Inicie o sistema.
- Adicione matérias-primas. Esperamos cerca de duas semanas até que todos os processos necessários ocorram.Uma condição necessária para a combustão do gás é a eliminação do dióxido de carbono. Um filtro normal de uma loja de ferragens servirá para isso. Um filtro caseiro é feito de um pedaço de cano de gás de 30 cm de comprimento preenchido com madeira seca e aparas de metal.
Composição e tipos
O biogás é um gás obtido a partir de um processo bioquímico trifásico sobre biomassa, realizado em condições herméticas.
O processo de decomposição da biomassa é sequencial: primeiro ela é exposta a bactérias hidrolíticas, depois a bactérias formadoras de ácido e, finalmente, a bactérias formadoras de metano. O material para os microrganismos em cada estágio é o produto da atividade do estágio anterior.
Na saída, a composição aproximada do biogás fica assim:
- metano (50 a 70%);
- dióxido de carbono (30 a 40%);
- sulfeto de hidrogênio (~2%);
- hidrogênio (~1%);
- amônia (~1%);
A precisão das proporções é afetada pelas matérias-primas utilizadas e pela tecnologia de produção de gás. O metano tem potencial para combustão; quanto maior sua porcentagem, melhor.
Culturas antigas que datam de mais de três mil anos (Índia, Pérsia ou Assíria) têm experiência no uso de gás inflamável de pântano. A base científica foi formada muito mais tarde. A fórmula química do metano CH 4 foi descoberta pelo cientista John Dalton, e a presença de metano no gás do pântano foi descoberta por Humphry Davy. A Segunda Guerra Mundial desempenhou um papel importante no desenvolvimento da indústria de energia alternativa, exigindo que as partes em conflito tivessem uma enorme necessidade de recursos energéticos.
A posse de enormes reservas de petróleo e gás natural pela URSS levou à falta de demanda por outras tecnologias de produção de energia; o estudo do biogás era principalmente um assunto de interesse para a ciência acadêmica. Neste momento, a situação mudou tanto que, além da produção industrial de vários tipos de combustíveis, qualquer pessoa pode criar uma central de biogás para os seus próprios fins.
Dispositivo de instalação – conjunto de equipamentos destinados à produção de biogás a partir de matérias-primas orgânicas.
Com base no tipo de matéria-prima fornecida, distinguem-se os seguintes tipos de centrais de biogás:
- com alimentação porcionada;
- com alimentação contínua;
As usinas de biogás com fornecimento constante de matéria-prima são mais eficientes.
Por tipo de processamento de matéria-prima:
- Sem agitação automática matérias-primas e manutenção da temperatura exigida - complexos com equipamentos mínimos, adequados para pequenas propriedades (Diagrama 1).
- Com agitação automática, mas sem manter a temperatura exigida - atende também pequenas propriedades, com mais eficiência que o tipo anterior.
- Com suporte para a temperatura necessária, mas sem mixagem automática.
- Com mistura automática de matérias-primas e suporte de temperatura.
Princípio da Operação
O processo de conversão de matérias-primas orgânicas em biogás é denominado fermentação. As matérias-primas são carregadas em um contêiner especial que fornece proteção confiável da biomassa contra o oxigênio. Um evento que ocorre sem a intervenção do oxigênio é denominado anaeróbico.
Sob a influência de bactérias especiais, a fermentação começa a ocorrer em ambiente anaeróbico. À medida que a fermentação avança, a matéria-prima fica coberta por uma crosta, que deve ser destruída regularmente. A destruição é realizada por mistura completa.
É necessário misturar o conteúdo pelo menos duas vezes ao dia, sem violar a estanqueidade do processo. Além de retirar a crosta, mexer permite distribuir uniformemente a acidez e a temperatura no interior da massa orgânica. Como resultado dessas manipulações, é produzido biogás.
O gás resultante é coletado em um tanque de gás e de lá é entregue ao consumidor por meio de tubulações. Os biofertilizantes obtidos após o processamento da matéria-prima podem ser utilizados como aditivo alimentar para animais ou adicionados ao solo. Este fertilizante é chamado de húmus composto.
A planta de biogás inclui os seguintes elementos:
- tanque de homogeneização;
- reator;
- agitadores;
- tanque de armazenamento (depósito de gás);
- complexo de aquecimento e mistura de água;
- complexo de gás;
- complexo de bombas;
- separador;
- sensores de controle;
- Instrumentação e automação com visualização;
- sistema de segurança;
Um exemplo de planta de biogás de tipo industrial é mostrado no Diagrama 2.
Matérias-primas utilizadas
A decomposição de qualquer matéria animal ou vegetal irá liberar gases inflamáveis em graus variados. Misturas de várias composições são adequadas para matérias-primas: esterco, palha, grama, resíduos diversos, etc. A reação química requer umidade de 70%, portanto a matéria-prima deve ser diluída em água.
A presença de agentes de limpeza, cloro e detergentes em pó na biomassa orgânica é inaceitável, pois interferem nas reações químicas e podem danificar o reator. Também não são adequadas para o reator as matérias-primas com serragem de árvores coníferas (contendo resinas), com alta proporção de lignina e ultrapassando o limite de umidade de 94%.
Vegetal. As matérias-primas vegetais são excelentes para a produção de biogás. A grama fresca fornece o rendimento máximo de combustível - cerca de 250 m 3 de gás com uma proporção de metano de 70% são obtidos a partir de uma tonelada de matéria-prima. A silagem de milho é um pouco menor - 220 m3. Topos de beterraba – 180 m3.
Quase qualquer planta, feno ou alga pode ser usada como biomassa. A desvantagem da aplicação é a duração do ciclo de produção. O processo de obtenção do biogás leva até dois meses. As matérias-primas devem ser finamente moídas.
Animal. Resíduos de fábricas de processamento, laticínios, matadouros, etc. Adequado para usina de biogás. O rendimento máximo de combustível é fornecido por gorduras animais - 1.500 m 3 de biogás com uma proporção de metano de 87%. A principal desvantagem é a escassez. As matérias-primas animais também devem ser moídas.
Excremento. A principal vantagem do estrume é o seu baixo custo e fácil disponibilidade. Desvantagem – a quantidade e a qualidade do biogás são inferiores às de outros tipos de matérias-primas. Excrementos de cavalo e vaca podem ser processados imediatamente. O ciclo de produção levará aproximadamente duas semanas e produzirá uma produção de 60 m3 com 60% de teor de metano.
Estrume de galinha e esterco de porco não podem ser usados diretamente porque são tóxicos. Para iniciar o processo de fermentação, devem ser misturados à silagem. Os resíduos humanos também podem ser utilizados, mas o esgoto não é adequado porque o conteúdo fecal é baixo.
Esquemas de trabalho
Esquema 1 – planta de biogás sem mistura automática de matérias-primas:
Esquema 2 – planta industrial de biogás:
