Come guadagnare soldi dal letame. Metodi per l'autoproduzione di biogas Blocchi da letame

Il tema dei combustibili alternativi è rilevante da diversi decenni. Il biogas lo è primavera naturale carburante che puoi procurarti e utilizzare da solo, soprattutto se hai bestiame.

Cos'è

La composizione del biogas è simile a quella prodotta su scala industriale. Fasi della produzione di biogas:

1. Un bioreattore è un contenitore in cui la massa biologica viene processata da batteri anaerobici nel vuoto.
2. Dopo qualche tempo viene rilasciato un gas costituito da metano, anidride carbonica, idrogeno solforato e altre sostanze gassose.
3. Questo gas viene purificato e rimosso dal reattore.
4. La biomassa riciclata è un eccellente fertilizzante che viene rimosso dal reattore per arricchire i campi.

È possibile produrre biogas con le proprie mani a casa, a condizione che si viva in un villaggio e si abbia accesso ai rifiuti animali. Questo una buona opzione carburante per allevamenti e aziende agricole.

Il vantaggio del biogas è che riduce le emissioni di metano e fornisce una fonte energetica alternativa. Come risultato della lavorazione della biomassa si forma fertilizzante per orti e campi, il che rappresenta un ulteriore vantaggio.

Per produrre il tuo biogas, devi costruire un bioreattore per trattare letame, escrementi di uccelli e altri rifiuti organici. Le materie prime utilizzate sono:

• acque reflue;
• paglia;
• erba;
• limo del fiume

È importante evitare che le impurità chimiche entrino nel reattore poiché interferiscono con il processo di lavorazione.

Casi d'uso

La trasformazione del letame in biogas consente di ottenere energia elettrica, termica e meccanica. Questo combustibile viene utilizzato su scala industriale o nelle case private. È utilizzato per:

• riscaldamento;
• illuminazione;
• riscaldamento dell'acqua;
• funzionamento dei motori a combustione interna.

Utilizzando un bioreattore, puoi creare la tua base energetica per alimentare la tua casa privata o la produzione agricola.

Le centrali termiche che utilizzano il biogas rappresentano un modo alternativo per riscaldare un'azienda agricola privata o un piccolo villaggio. I rifiuti organici possono essere convertiti in elettricità, che è molto più economica che portarli sul posto e pagare le bollette. Il biogas può essere utilizzato per cucinare su fornelli a gas. Il grande vantaggio del biocarburante è che si tratta di una fonte di energia inesauribile e rinnovabile.

Efficienza dei biocarburanti

Il biogas proveniente dalla lettiera e dal letame è incolore e inodore. Fornisce la stessa quantità di calore del gas naturale. Un metro cubo di biogas fornisce la stessa quantità di energia di 1,5 kg di carbone.

Molto spesso, le aziende agricole non smaltiscono i rifiuti del bestiame, ma li immagazzinano in un'unica area. Di conseguenza, il metano viene rilasciato nell’atmosfera e il letame perde le sue proprietà di fertilizzante. I rifiuti trattati tempestivamente porteranno molti più benefici all’azienda agricola.

È facile calcolare l'efficienza dello smaltimento del letame in questo modo. La mucca media produce 30-40 kg di letame al giorno. Questa massa produce 1,5 metri cubi di gas. Da questa quantità vengono generati 3 kW/h di elettricità.

Come costruire un reattore biomateriale

I bioreattori sono contenitori di cemento con fori per la rimozione delle materie prime. Prima della costruzione, è necessario scegliere una posizione sul sito. La dimensione del reattore dipende dalla quantità di biomassa di cui disponi quotidianamente. Dovrebbe riempire il contenitore per 2/3.

Se c'è poca biomassa, invece di un contenitore di cemento, puoi prendere una botte di ferro, ad esempio una botte normale. Ma deve essere resistente, con saldature di alta qualità.

La quantità di gas prodotto dipende direttamente dal volume delle materie prime. In un piccolo contenitore ne otterrete un po'. Per ottenere 100 metri cubi di biogas è necessario processare una tonnellata di massa biologica.

Per aumentare la resistenza dell'installazione, di solito viene interrata nel terreno. Il reattore deve essere dotato di un tubo di ingresso per il caricamento della biomassa e di un'uscita per la rimozione del materiale di scarto. Dovrebbe esserci un foro nella parte superiore del serbatoio attraverso il quale viene scaricato il biogas. È meglio chiuderlo con un sigillo d'acqua.

Per una corretta reazione, il contenitore deve essere chiuso ermeticamente, senza accesso d'aria. La tenuta idraulica garantirà la rimozione tempestiva dei gas, impedendo l'esplosione del sistema.

Reattore per una grande azienda agricola

Un semplice design del bioreattore è adatto per piccole aziende agricole con 1-2 animali. Se possiedi un'azienda agricola, è meglio installare un reattore industriale in grado di gestire grandi volumi di carburante. È meglio coinvolgere aziende speciali coinvolte nello sviluppo del progetto e nell'installazione del sistema.

I complessi industriali sono costituiti da:

• Serbatoi di stoccaggio temporanei;
• Impianti di miscelazione;
• Una piccola centrale termica che fornisce energia per il riscaldamento di edifici e serre, oltre che energia elettrica;
• Contenitori per letame fermentato utilizzato come fertilizzante.

L'opzione più efficace è costruire un complesso per diverse fattorie vicine. Quanto più biomateriale viene lavorato, tanto più energia viene prodotta.

Prima di ricevere il biogas, gli impianti industriali devono essere approvati dalla stazione sanitaria ed epidemiologica, dall'ispezione antincendio e del gas. Sono documentati; esistono standard speciali per la posizione di tutti gli elementi.

Come calcolare il volume del reattore

Il volume del reattore dipende dalla quantità di rifiuti generati quotidianamente. Ricorda che il contenitore deve essere pieno solo per 2/3 per una fermentazione efficace. Considera anche il tempo di fermentazione, la temperatura e il tipo di materia prima.

È meglio diluire il letame con acqua prima di inviarlo al digestore. Ci vorranno circa 2 settimane per elaborare il letame a una temperatura di 35-40 gradi. Per calcolare il volume, determinare il volume iniziale dei rifiuti con acqua e aggiungere il 25-30%. Il volume della biomassa dovrebbe essere lo stesso ogni due settimane.

Come garantire l'attività della biomassa

Per una corretta fermentazione della biomassa, è meglio riscaldare la miscela. Nelle regioni meridionali la temperatura dell'aria favorisce l'inizio della fermentazione. Se vivi al nord o corsia centrale, è possibile collegare ulteriori elementi riscaldanti.

Per avviare il processo è necessaria una temperatura di 38 gradi. Esistono diversi modi per garantire ciò:

• Una serpentina sotto il reattore collegata al sistema di riscaldamento;
• Elementi riscaldanti all'interno del contenitore;
• Riscaldamento diretto del contenitore con dispositivi di riscaldamento elettrici.

La massa biologica contiene già i batteri necessari per produrre biogas. Si svegliano e iniziano l'attività quando la temperatura dell'aria aumenta.

È meglio riscaldarli con sistemi di riscaldamento automatici. Si accendono quando la massa fredda entra nel reattore e si spengono automaticamente quando la temperatura raggiunge il valore desiderato. Tali sistemi sono installati nelle caldaie per il riscaldamento dell'acqua, possono essere acquistati presso i negozi di apparecchiature a gas.

Se fornisci il riscaldamento a 30-40 gradi, l'elaborazione richiederà 12-30 giorni. Dipende dalla composizione e dal volume della massa. Se riscaldato a 50 gradi, l'attività batterica aumenta e la lavorazione richiede 3-7 giorni. Lo svantaggio di tali installazioni è l'alto costo di mantenimento delle alte temperature. Sono paragonabili alla quantità di carburante ricevuto, quindi il sistema diventa inefficace.

Un altro modo per attivare i batteri anaerobici è agitare la biomassa. Puoi installare tu stesso gli alberi nella caldaia e spostare la maniglia verso l'esterno per mescolare la massa, se necessario. Ma è molto più conveniente progettare un sistema automatico che mescoli la massa senza la tua partecipazione.

Corretta rimozione del gas

Il biogas proveniente dal letame viene rimosso attraverso il coperchio superiore del reattore. Deve essere ben chiuso durante il processo di fermentazione. Tipicamente viene utilizzata una tenuta idraulica. Controlla la pressione nel sistema; quando aumenta, il coperchio si solleva e la valvola di rilascio viene attivata. Un peso viene utilizzato come contrappeso. All'uscita, il gas viene purificato con acqua e scorre ulteriormente attraverso i tubi. La purificazione con acqua è necessaria per rimuovere il vapore acqueo dal gas, altrimenti non brucerà.

Prima che il biogas possa essere trasformato in energia, deve essere accumulato. Dovrebbe essere conservato in un serbatoio di gas:

• È realizzato a forma di cupola e installato all'uscita del reattore.
• Molto spesso è realizzato in ferro e rivestito con diversi strati di vernice per prevenire la corrosione.
• Nei complessi industriali, il serbatoio del gas è un serbatoio separato.

Un'altra opzione per realizzare un contenitore per il gas: utilizzare un sacchetto in PVC. Questo materiale elastico si allunga man mano che la borsa si riempie. Se necessario può immagazzinare grandi quantità di biogas.

Impianto sotterraneo per la produzione di biocarburanti

Per risparmiare spazio, è meglio costruire installazioni sotterranee. Questo è il modo più semplice per ottenere il biogas a casa. Per allestire un bioreattore sotterraneo, è necessario scavare una buca e riempirne le pareti e il fondo con cemento armato.

Su entrambi i lati del contenitore sono realizzati dei fori per i tubi di ingresso e di uscita. Inoltre, il tubo di scarico dovrebbe essere posizionato alla base del contenitore per pompare la massa dei rifiuti. Il suo diametro è di 7-10 cm, il foro d'ingresso con un diametro di 25-30 cm è meglio posizionato nella parte superiore.

L'impianto è rivestito in muratura sulla parte superiore ed è installato un serbatoio di gas per ricevere il biogas. All'uscita del contenitore è necessario realizzare una valvola per regolare la pressione.

Un impianto di biogas può essere interrato nel cortile di una casa privata e ad esso possono essere collegati liquami e rifiuti animali. I reattori di riciclaggio possono coprire completamente il fabbisogno di elettricità e riscaldamento di una famiglia. Un ulteriore vantaggio è ottenere fertilizzante per il tuo giardino.

Un bioreattore fai-da-te è un modo per ottenere energia dal pascolo e guadagnare denaro dal letame. Riduce i costi energetici dell’azienda agricola e aumenta la redditività. Puoi farlo da solo o ordinare l'installazione. Il prezzo dipende dal volume, a partire da 7.000 rubli.

Gli agricoltori ogni anno affrontano il problema dello smaltimento del letame. I considerevoli fondi necessari per organizzarne la rimozione e la sepoltura vengono sprecati. Ma esiste un modo che ti consente non solo di risparmiare denaro, ma anche di sfruttare questo prodotto naturale a tuo vantaggio.

I proprietari parsimoniosi mettono da tempo in pratica l'ecotecnologia che consente di ottenere biogas dal letame e di utilizzare il risultato come combustibile.

Pertanto, nel nostro materiale parleremo della tecnologia per la produzione di biogas e parleremo anche di come costruire un impianto di bioenergia.

Determinazione del volume richiesto

Il volume del reattore è determinato in base alla quantità giornaliera di letame prodotto nell'azienda agricola. Bisogna considerare anche la tipologia della materia prima, regime di temperatura e tempo di fermentazione. Per il pieno funzionamento dell'impianto, il contenitore deve essere riempito all'85-90% del volume, almeno il 10% deve rimanere libero affinché il gas possa fuoriuscire.

Il processo di decomposizione della materia organica in un impianto mesofilo a temperatura media A 35 gradi dura 12 giorni, trascorsi i quali si eliminano i residui fermentati e si riempie il reattore con una nuova porzione di substrato. Poiché i rifiuti vengono diluiti con acqua fino al 90% prima di essere inviati al reattore, nel determinare il carico giornaliero occorre tenere conto anche della quantità di liquido.

Sulla base degli indicatori forniti, il volume del reattore sarà pari alla quantità giornaliera di substrato preparato (letame con acqua) moltiplicata per 12 (il tempo necessario per la decomposizione della biomassa) e aumentata del 10% (volume libero del contenitore).

Costruzione di una struttura sotterranea

Parliamo ora dell'installazione più semplice che permette di ottenerlo al minor costo. Considera la costruzione sistema sotterraneo. Per realizzarlo è necessario scavare una buca, la sua base e le pareti sono riempite con cemento armato di argilla espansa.

Le aperture di ingresso e uscita si trovano sui lati opposti della camera, dove sono montati tubi inclinati per l'alimentazione del substrato e il pompaggio della massa di rifiuti.

Il tubo di uscita con un diametro di circa 7 cm dovrebbe trovarsi quasi sul fondo del bunker, l'altra estremità è montata in un serbatoio di compensazione rettangolare in cui verranno pompati i rifiuti. La tubazione per l'alimentazione del substrato si trova a circa 50 cm dal fondo ed ha un diametro di 25-35 cm. Parte in alto il tubo entra nel compartimento per ricevere le materie prime.

Il reattore deve essere completamente sigillato. Per escludere la possibilità di ingresso di aria, il contenitore deve essere coperto con uno strato di impermeabilizzazione bituminosa

La parte superiore del bunker è un contenitore per il gas, che ha una forma a cupola o cono. È realizzato in lamiera o ferro per coperture. È possibile completare la struttura anche con muratura, che verrà poi ricoperta con rete d'acciaio e intonacata. È necessario realizzare uno sportello sigillato sopra il serbatoio del gas, rimuovere il tubo del gas che passa attraverso il sigillo dell'acqua e installare una valvola per scaricare la pressione del gas.

Per miscelare il substrato è possibile dotare l'impianto di un sistema di drenaggio funzionante secondo il principio del gorgogliamento. Per fare ciò fissarlo verticalmente all'interno della struttura tubi di plastica in modo che il loro bordo superiore sia sopra lo strato del substrato. Fai molti buchi. Il gas sotto pressione cadrà verso il basso e, risalendo, le bolle di gas mescoleranno la biomassa nel contenitore.

Se non vuoi costruire un bunker di cemento, puoi acquistare un contenitore in PVC già pronto. Per preservare il calore, deve essere circondato da uno strato di isolamento termico: polistirene espanso. Il fondo della fossa è riempito con uno strato di cemento armato di 10 cm, è possibile utilizzare serbatoi in cloruro di polivinile se il volume del reattore non supera i 3 m3.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Imparerai come realizzare l'installazione più semplice da una normale botte se guardi il video:

Il reattore più semplice può essere realizzato in pochi giorni con le tue mani, utilizzando i materiali disponibili. Se l'azienda agricola è grande, è meglio acquistare un'installazione già pronta o contattare specialisti.

Chiunque può creare biogas da solo. Ciò non richiede conoscenze speciali e abilità speciali nel campo delle fonti energetiche rinnovabili. Se ogni persona pensasse al mondo che li circonda, la situazione ambientale sulla Terra migliorerebbe in modo significativo.

Il gas del letame è una realtà. In realtà può essere ottenuto dal letame, che in qualche modo fertilizza la terra. Ma puoi metterlo in circolazione e ottenere gas vero.

Per ottenere gas dal letame con le proprie mani a casa, viene utilizzato un impianto di biogas agricolo. Puoi produrre gas naturale utilizzando un digestore direttamente nella fattoria. Questo è quanto producono molti agricoltori. Non è necessario acquistare carburante speciale per questo. Abbastanza materie prime naturali.

Il bioreattore dovrebbe contenere da 1 a 8-10 metri cubi. scarti di produzione privata, sterco di pollo. La produzione e la lavorazione delle materie prime su un dispositivo di tale volume sarà in grado di trattare più di 50 kg di letame. Per realizzare un impianto di biogas, dovresti trovare i disegni in base ai quali è realizzata l'apparecchiatura e avrai bisogno anche di uno schema.

L'installazione viene eseguita in più fasi:

Miscelazione di materie prime;

Riscaldamento;

Rilascio di biogas.

Un'installazione fatta in casa ti consentirà di ottenere gas dal letame in una questione di tempo. Puoi assemblarlo da solo, avendo diagrammi e disegni. Per il generatore di calore è possibile scegliere caldaie per il riscaldamento dell'acqua. Per raccogliere il gas in loco è necessario un serbatoio di gas. Raccoglie e immagazzina gas.

Ricordarsi che le impurità ed i detriti presenti nel serbatoio devono essere periodicamente puliti.

È possibile ottenere gas dal letame utilizzando un impianto di biogas. Puoi progettarlo tu stesso. Determinare il volume delle materie prime da lavorare, selezionare un contenitore adatto in cui le materie prime verranno lavorate e miscelate: ecco come viene prodotto il gas saturo di metano nel biocarburante.

Produrre biogas in casa

Esiste uno stereotipo secondo cui il biogas può essere ottenuto solo in industrie e aziende agricole specializzate. Tuttavia non lo è. Oggi puoi produrre biogas in casa.

Il biogas è una combinazione di vari gas che si creano dalla decomposizione di sostanze organiche. Vale la pena sapere che il biogas è infiammabile. Si accende facilmente con una fiamma pulita.

Notiamo i vantaggi di un impianto di biogas a casa:

1. Produrre biogas senza attrezzature costose;
2. Usando il tuo ;
3. Materie prime naturali e libere sotto forma di letame o piante;
4. Prendersi cura dell'ambiente.

Avere un impianto di biogas in casa è un’attività redditizia per il proprietario Cottage estivo. Per realizzare un'installazione del genere, è necessaria una piccola somma di denaro: due barili da 200 litri, un barile da 50 litri, tubi per fognatura, un tubo del gas e un rubinetto.

Come puoi vedere, per eseguire l'installazione da solo, non è nemmeno necessario acquistare strumenti aggiuntivi. Barili, rubinetti, tubi flessibili e tubi si trovano quasi sempre nelle fattorie dei proprietari di dacie. Un generatore di gas rappresenta una preoccupazione per l'ambiente, nonché la possibilità di utilizzare una fonte alternativa di energia e carburante.

Perché hai bisogno di un impianto di biogas per l’agricoltura?

Alcuni agricoltori, residenti estivi e proprietari di case private non vedono la necessità di costruire un impianto di biogas. A prima vista, questo è vero. Ma poi, quando i proprietari vedono tutti i vantaggi, la questione della necessità di tale installazione scompare.

Il primo ovvio motivo per installare un impianto di biogas in un'azienda agricola è quello di ottenere elettricità e riscaldamento, che vi permetteranno di pagare meno l'elettricità.

Usare la propria energia costa meno che pagarla per fornirla all’azienda agricola.

Altro motivo principale della necessità di realizzare un impianto è l'organizzazione di un ciclo produttivo completo e senza sprechi. Utilizziamo letame o lettiera come materia prima per il dispositivo. Dopo l'elaborazione otteniamo nuovo gas.

La terza ragione a favore di un impianto di biogas è il suo efficiente trattamento e l'impatto ambientale.

3 vantaggi di un impianto biogas:

• Generare energia per far funzionare l’azienda agricola di famiglia;
• Organizzazione di un ciclo completo;
• Utilizzo efficiente delle materie prime.

Avere un'installazione nella tua azienda agricola è un indicatore della tua efficienza e attenzione per l'ambiente. I biogeneratori consentono di risparmiare enormi quantità di denaro, garantendo una produzione senza sprechi, una distribuzione efficiente delle risorse e delle materie prime, ma anche la vostra completa autosufficienza.

Una pompa di calore può essere facilmente assemblata con le tue mani da vecchie apparecchiature domestiche. L'intero processo è descritto nel seguente articolo:

Domanda per un’agricoltura efficiente: come procurarsi correttamente il metano

Il metano è il componente principale del biogas. Il biogas stesso è una miscela di vari gas. Tra questi il ​​metano è il più importante.

Evidenziamo i fattori che influenzano la produzione di metano:

• Ambiente;
• Materie prime di alta qualità;
• Frequenza di miscelazione delle materie prime nel serbatoio di installazione.

Le materie prime nel contenitore devono essere mescolate con un forcone almeno una volta al giorno, idealmente sei volte.

La produzione di metano è direttamente correlata alla produzione di biogas. Quanto meglio si tratta il processo di produzione del biogas, migliore sarà la qualità del biogas che si otterrà in uscita. Per fare ciò, è necessario utilizzare solo materie prime di alta qualità, monitorare il luogo in cui si trova l'installazione e mescolare il contenuto del serbatoio. Quindi otterrai il metano correttamente.

Impianto biogas fai da te (video)

Conservatori ambiente nella sua forma originale diventa più grande. Nessuna emissione o inquinamento. Gli impianti di biogas risolvono questo problema. Inoltre, il proprietario dell'impianto di biogas riceve personalmente benefici monetari diretti dal suo utilizzo.

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Biogas da letame: semplice, economico, ecologico

Credo che l'articolo proposto possa interessare gli agricoltori. La tecnologia descritta per la produzione di biogas da materiale naturale (in questo caso dal letame), in generale, consente, prima di tutto, di smaltire in modo indolore i prodotti di scarto animale non sicuri, e solo allora è un modo per ottenere una fonte relativamente economica di carburante. Tuttavia, andiamo con ordine.

Naturalmente, il tradizionale letame di cavallo o di mucca, generosamente aromatizzato con la paglia della lettiera, è un prezioso fertilizzante. Ma in un moderno allevamento di suini, il letame è completamente diverso. Il letame nei locali viene lavato via con acqua, la quantità di rifiuti da questo aumenta molte volte, ma la concentrazione di sostanze secche, ad es. proprio ciò che determina il valore del letame come fertilizzante viene letteralmente ridotto quasi a zero. In linea di principio può essere utilizzato, ma...

Allo stesso tempo, tutta questa enorme quantità di liquame deve essere immagazzinata da qualche parte, almeno in inverno, quando non vengono applicati fertilizzanti. È inoltre necessario conservare il letame per neutralizzare i microbi patogeni e i semi di erbe infestanti sempre presenti in esso, che, dopo essere stati applicati al terreno, inizieranno immediatamente a crescere. Inoltre, è molto difficile impedire che il liquame penetri nel terreno, nelle falde acquifere e nei fiumi. E non c'è modo di evitare l'odore fetido proveniente da tali impianti di stoccaggio. Oggi lo smaltimento dei rifiuti letame è diventato un problema serio in tutto il Paese.

Il metodo per neutralizzare il letame, come qualsiasi altro residuo organico, è noto da molto tempo: si tratta del compostaggio. I rifiuti vengono depositati in cumuli, dove si decompongono gradualmente sotto l'influenza di microrganismi. In questo caso, il mucchio si riscalda fino a circa 60°C e avviene la pastorizzazione naturale: la maggior parte dei microbi patogeni e delle uova di elminti muoiono e i semi delle erbe infestanti perdono la loro vitalità.

Tuttavia, la qualità del fertilizzante ne risente: scompare fino al 40% dell'azoto in esso contenuto e molto fosforo. Anche l'energia viene persa, perché il calore generato viene sprecato e il letame, tra l'altro, contiene quasi la metà di tutta l'energia fornita all'azienda agricola con il mangime. I rifiuti degli allevamenti di suini generalmente non sono adatti al compostaggio perché sono troppo liquidi.

Ma esiste un altro modo di elaborare la materia organica: anaerobico, senza accesso all'aria. Questo è esattamente il processo che avviene in un reattore biologico naturale: lo stomaco di tutti gli esseri viventi. La stessa mucca produce fino a 500 litri di metano al giorno; da produzione totale C'è quasi un quarto del metano sulla Terra: 100-200 milioni di tonnellate all'anno! - ha origine “animale”.

Rispetto alla decomposizione aerobica durante il compostaggio, il processo è più lento, ma molto più economico, senza inutili perdite di energia. Il prodotto finale è il biogas, che contiene il 60-70% di metano che, quando bruciato, rilascia tanto calore quanto un chilogrammo di carbone e più del doppio di un chilogrammo di legna da ardere.

In questo modo, lo stesso liquame proveniente da un allevamento di suini viene perfettamente lavorato: dopo essere passato attraverso il bioreattore, questo liquame fetido si trasforma in un ottimo fertilizzante.

Le attrezzature per la trasformazione del liquame in biogas possono essere acquistate già pronte, infatti le grandi aziende agricole lo fanno, ma per un singolo agricoltore è molto più redditizio costruire da solo un simile bioreattore per la trasformazione del letame in biogas, fortunatamente non lo è così difficile.

Come funziona un bioreattore?

La fermentazione del letame avviene in condizioni anaerobiche (prive di ossigeno) a una temperatura di 30-55 ° C (ottimale 40 ° C). La durata della fermentazione è di almeno 12 giorni. È possibile utilizzare sia il letame normale che quello liquido senza lettiera, che viene facilmente pompato nel bioreattore.

Durante la fermentazione, l'azoto e il fosforo vengono completamente trattenuti nel letame. La massa del letame rimane praticamente invariata, fatta eccezione per l'acqua evaporata, che si trasforma in biogas. La sostanza organica del letame si decompone del 30-40%; I composti per lo più facilmente decomposti - grassi, proteine, carboidrati - vengono distrutti, mentre i principali componenti che formano l'humus - cellulosa e lignina - vengono completamente preservati. Rilasciando metano e anidride carbonica, il rapporto C/N viene ottimizzato. La percentuale di azoto ammoniacale aumenta. La reazione del fertilizzante organico risultante è alcalina (pH 7,2-7,8), il che rende questo fertilizzante particolarmente prezioso per i terreni acidi. Rispetto al fertilizzante ottenuto dal letame nel modo consueto, la resa aumenta del 10-15%.

Il biogas risultante con una densità di 1,2 kg/m3 (densità dell'aria 0,93) ha la seguente composizione (%): metano - 65, anidride carbonica - 34, gas associati - fino a 1 (incluso idrogeno solforato - fino a 0,1). Il contenuto di metano può variare tra il 55 e il 75% a seconda della composizione del substrato e della tecnologia. Il contenuto di acqua nel biogas a 40°C è di 50 g/m3; durante il raffreddamento il biogas si condensa ed è necessario adottare misure per rimuovere la condensa (essiccazione del gas, posa di tubi con la pendenza richiesta, ecc.). L'intensità energetica del gas risultante è di 23 mJ/m3, ovvero 5500 kcal/m3.

Un po’ di numeri e vantaggi

Ad esempio, un reattore con un volume di 75 metri cubi è in grado di trattare “facilmente” tutti i rifiuti di un allevamento di 2.500 maiali, fornendo al proprietario fertilizzante di alta qualità e da 300 a 500 metri cubi di gas al giorno. Inoltre, oggi questa è l'unica tecnologia per il trattamento e la disinfezione degli escrementi suini che si ripaga da sola. Inoltre, si ripaga non tanto con il biogas che ne deriva, ma con il benessere ambientale, perché altrimenti sarebbe necessario costruire impianti di stoccaggio del letame e impianti di trattamento delle acque reflue. Inoltre, non dimentichiamoci del letame trasformato come buon fertilizzante già pronto, il che significa che verranno utilizzati meno erbicidi. Il biogas stesso è più simile a un'applicazione gratuita: carina, ma non necessaria.

Ecco perché non è così semplice calcolare l’efficienza economica di questa tecnologia. Di solito lo calcolano in base al biogas prodotto: tanto costa, tanto gas prodotto, la corrispondente quantità di gasolio costa tanto. Il risultato finale è redditizio, ma il periodo di recupero dell’investimento non è da record. In ogni caso, il biogas risultante è sufficiente a soddisfare fino alla metà del fabbisogno energetico di un’azienda agricola media, compresi riscaldamento e acqua calda, e, di conseguenza, a ridurre significativamente i costi energetici nella produzione agricola, rendendola più rispettosa dell’ambiente e riducendo i rifiuti. -gratuito.

Il quadro risulterebbe molto più completo e attraente se all’effetto energetico risultante aggiungessimo l’effetto ambientale, convertendolo in denaro. Ma nessuno ha ancora capito come farlo.

Impianto di produzione di biogas (bioreattore)

Un impianto di produzione di biogas può essere costruito in qualsiasi azienda agricola utilizzando i materiali disponibili.

La base di un impianto di biogas è un contenitore sigillato con uno scambiatore di calore (refrigerante - acqua riscaldata a 50-60 °C), dispositivi per l'ingresso e l'uscita del letame e per la rimozione del gas. La progettazione dell'installazione stessa è in gran parte determinata condizioni locali, disponibilità dei materiali.

Per un impianto di piccole dimensioni, la soluzione più sensata è utilizzare i serbatoi del carburante liberati. La figura mostra uno schema di un bioreattore basato su un serbatoio di carburante standard con un volume di 50 metri cubi. Partizioni interne può essere realizzato in metallo o mattoni; la loro funzione principale è quella di dirigere il flusso delle deiezioni e allungarne il percorso all'interno del reattore, formando un sistema di vasi comunicanti. Nel diagramma sopra, le partizioni sono mostrate in modo condizionale; il loro numero e posizionamento dipendono dalle proprietà del letame: fluidità, quantità di lettiera.

Per determinare il volume del bioreattore, è necessario procedere dalla quantità di letame, che dipende sia dal numero e dal peso degli animali, sia dal metodo di rimozione: quando si scarica il letame, la quantità totale di acque reflue aumenta molte volte, il che è indesiderabile, poiché richiede un aumento dei costi energetici per il riscaldamento. Se si conosce la quantità giornaliera di rifiuti, il volume richiesto del reattore può essere determinato moltiplicando questa quantità per 12 (poiché 12 giorni è il periodo minimo per trattenere il letame) e aumentando il valore risultante del 10% (poiché il reattore dovrebbe essere riempito con il substrato al 90%).

È possibile riscaldare il substrato a 40°C diversi modi. È più conveniente utilizzare a questo scopo i dispositivi di riscaldamento dell'acqua a gas AGV-80 o AGV-120, dotati di apparecchiature automatiche per mantenere la temperatura del liquido di raffreddamento. Quando si alimenta l'apparecchio con il biogas prodotto (invece del gas naturale), è necessario regolarlo riducendo l'apporto d'aria. Per ridurre la perdita di calore, il bioreattore deve essere accuratamente isolato. Qui sono possibili diverse opzioni: in particolare è possibile costruire attorno ad esso un telaio leggero riempito con lana di vetro, applicare uno strato di schiuma poliuretanica sul reattore, ecc.

Quando si avvia un bioreattore è necessario riempirlo per il 90% del volume con substrato e conservarlo per almeno 12 giorni, trascorsi i quali si possono immettere nel reattore nuove porzioni del substrato, estraendo le corrispondenti quantità di prodotto fermentato.

Se nelle vicinanze si trovano diverse piccole aziende agricole o singole aziende agricole, l’opzione più logica sarebbe quella di organizzare un trattamento comune e centralizzato dei rifiuti e fornire il biogas risultante alle aziende agricole tramite condutture. A proposito, la pressione del gas prodotto nel bioreattore (100-300 mm di colonna d'acqua) è sufficiente per alimentarlo su una distanza di diverse centinaia di metri senza ventilatori o compressori.

Naturalmente la costruzione e l'installazione anche di un piccolo reattore per la produzione di biogas non potranno avvenire senza autorizzazione. La documentazione presentata alle autorità di vigilanza competenti deve contenere: schema tecnologico dell'impianto, schema di layout del bioreattore e del generatore di calore, flussi di energia e prodotti, tubazioni, schema di collegamento della pompa e dei corpi illuminanti, preventivo di spesa. La planimetria generale dell'azienda agricola dovrà inoltre indicare le condutture principali, le strade di accesso e i parafulmini. Quando si costruisce e si utilizza ulteriormente un bioreattore, è necessario rispettare le norme e i regolamenti per lavorare con impianti per la combustione di gas naturale. È obbligatorio prevedere in fase di progettazione la ventilazione, che dovrebbe garantire otto ricambi d'aria all'ora in una stanza con un volume fino a 300 m3. La documentazione per tale oggetto dovrà essere coordinata con i servizi di ispezione del gas, sanitari e antincendio e con i vigili del fuoco.

Applicazione del biogas in azienda agricola

Bene, vediamo ora quali vantaggi economici può portare a te personalmente un impianto di produzione di biogas.

La produttività giornaliera approssimativa del reattore quando si carica letame con un contenuto di sostanza secca del 4-8% è di due volumi di gas per volume del reattore, vale a dire un bioreattore del volume di 50 metri cubi produrrà 100 metri cubi di biogas al giorno. La quota di gas “commerciale” ammonta in media a circa 70 metri cubi, il resto va al riscaldamento tecnologico dell'impianto stesso. Il volume annuo di produzione di biogas è di circa 25 mila metri cubi, che equivalgono a 16,75 tonnellate di combustibile liquido. Redditizio? Ovviamente!

E questo non tiene conto nemmeno del costo del letame trasformato purificato come fertilizzante.

Lavorazione approssimativa di letame “senza lettiera” da 10 capi di grandi dimensioni bestiame consente di ottenere circa 20 metri cubi di biogas al giorno, da 10 maiali - 1-3 metri cubi, da 10 pecore - 1-1,2 metri cubi, da 10 conigli - 0,4-0,6 metri cubi. A proposito, il fabbisogno di gas per una casa unifamiliare, compreso il riscaldamento e la fornitura di acqua calda, è in media di 10 metri cubi. al giorno, ma può variare molto a seconda della qualità dell’isolamento termico della casa.

Il calore ottenuto dalla combustione del biogas può essere utilizzato, oltre che per riscaldare l’acqua (riscaldamento, fornitura di acqua calda) e per cucinare, anche per riscaldare le serre e, in estate, quando il biogas è in abbondanza, per essiccare il fieno e altri mangimi. Il biogas può essere utilizzato anche per produrre elettricità, ma ciò è meno redditizio dal punto di vista economico.

Un'altra direzione di utilizzo del biogas è l'utilizzo dell'anidride carbonica, che contiene in una quantità di circa il 34%. Estraendo l'anidride carbonica mediante lavaggio (a differenza del metano, si dissolve in acqua), può essere fornita alle serre, dove funge da “fertilizzante dell'aria”, aumentando la produttività delle piante.

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Uno dei problemi da risolvere agricoltura— smaltimento del letame e dei rifiuti vegetali. E questo è un problema piuttosto serio che richiede un'attenzione costante. Il riciclaggio non richiede solo tempo e fatica, ma anche quantità considerevoli. Oggi esiste almeno un modo per trasformare questo grattacapo in una fonte di reddito: trasformare il letame in biogas. La tecnologia si basa sul processo naturale di decomposizione del letame e dei residui vegetali a causa dei batteri in essi contenuti. L'intero compito sta nel creare condizioni speciali per la decomposizione più completa. Queste condizioni sono l'assenza di accesso all'ossigeno e la temperatura ottimale (40-50 o C).

Tutti sanno come viene smaltito il letame più spesso: lo mettono in cumuli, poi, dopo la fermentazione, lo portano nei campi. In questo caso, il gas risultante viene rilasciato nell'atmosfera e il 40% dell'azoto contenuto nella sostanza iniziale e la maggior parte fosforo. Il fertilizzante risultante è tutt'altro che ideale.

Per ottenere biogas è necessario che il processo di decomposizione del letame avvenga senza accesso all'ossigeno, in un volume chiuso. In questo caso, nel prodotto residuo rimangono sia azoto che fosforo, e il gas si accumula nella parte superiore del contenitore, da dove può essere facilmente pompato. Esistono due fonti di profitto: il gas diretto e il fertilizzante efficace. Inoltre, il fertilizzante è della massima qualità e sicuro al 99%: la maggior parte dei microrganismi patogeni e delle uova di elminti muoiono e i semi di erbe infestanti contenuti nel letame perdono la loro vitalità. Esistono anche linee per confezionare questi residui.

Il secondo prerequisito per il processo di trasformazione del letame in biogas è il mantenimento temperatura ottimale. Batteri contenuti nella biomassa, quando basse temperature inattivo. Cominciano ad agire a una temperatura ambiente di +30 o C. Inoltre, il letame contiene due tipi di batteri:

Gli impianti termofili con temperature da +43 o C a +52 o C sono i più efficaci: in essi il letame viene lavorato per 3 giorni e la produzione di 1 litro di area utile del bioreattore arriva fino a 4,5 litri di biogas (questo è il valore rendimento massimo). Ma mantenere una temperatura di +50°C richiede un dispendio energetico significativo, che non è redditizio in ogni clima. Perché più spesso bio impianti a gas lavorare a temperature mesofile. In questo caso il tempo di lavorazione può essere di 12-30 giorni, la resa è di circa 2 litri di biogas per 1 litro di volume del bioreattore.

La composizione del gas varia a seconda delle materie prime e delle condizioni di lavorazione, ma è approssimativamente la seguente: metano - 50-70%, anidride carbonica - 30-50% e contiene anche una piccola quantità di idrogeno solforato (meno di 1 %) e quantità molto piccole di composti di ammoniaca, idrogeno e azoto. A seconda della progettazione dell'impianto, il biogas può contenere una quantità significativa di vapore acqueo, che richiederà l'essiccazione (altrimenti semplicemente non brucerà). Nel video viene mostrato come si presenta un'installazione industriale.

Si può dire che si tratti di un intero impianto di produzione di gas. Ma per una fattoria privata o una piccola azienda agricola tali volumi sono inutili. L'impianto di biogas più semplice è facile da realizzare con le tue mani. Ma la domanda è: “Dove dovrebbe essere inviato il prossimo biogas?” Il calore di combustione del gas risultante varia da 5340 kcal/m3 a 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Pertanto, può essere fornito a una caldaia a gas per generare calore (riscaldamento e acqua calda), oppure per un impianto di generazione elettrica, per una stufa a gas, ecc. È così che Vladimir Rashin, progettista di impianti di biogas, utilizza il letame del suo allevamento di quaglie.

Si scopre che se possiedi almeno una discreta quantità di bestiame e pollame, puoi soddisfare pienamente il fabbisogno di calore, gas ed elettricità della tua azienda agricola. E se installi impianti di gas sulle auto, fornirà anche carburante alla flotta. Considerando che la quota delle risorse energetiche nel costo di produzione è del 70-80%, puoi solo risparmiare su un bioreattore e quindi guadagnare molti soldi. Di seguito è riportato uno screenshot di un calcolo economico della redditività di un impianto di biogas per una piccola azienda agricola (a settembre 2014). La fattoria non può essere definita piccola, ma sicuramente non è nemmeno grande. Ci scusiamo per la terminologia: questo è lo stile dell'autore.

Questa è una ripartizione approssimativa dei costi richiesti e dei possibili schemi di reddito per gli impianti di biogas fatti in casa

Schemi di impianti di biogas fatti in casa

Lo schema più semplice di un impianto di biogas è un contenitore sigillato, un bioreattore, nel quale viene versato il liquame preparato. Di conseguenza, c'è un portello per il carico del letame e un portello per lo scarico delle materie prime lavorate.

Lo schema più semplice di un impianto di biogas senza tanti fronzoli

Il contenitore non è completamente riempito con il substrato: il 10-15% del volume deve rimanere libero per raccogliere il gas. Nel coperchio del serbatoio è integrato un tubo di uscita del gas. Poiché il gas risultante contiene una quantità abbastanza grande di vapore acqueo, non brucerà in questa forma. Pertanto è necessario farlo passare attraverso un sigillo d'acqua per asciugarlo. In questo semplice dispositivo, la maggior parte del vapore acqueo si condenserà e il gas brucerà bene. Quindi è consigliabile pulire il gas dall'idrogeno solforato non infiammabile e solo allora può essere fornito al contenitore del gas, un contenitore per la raccolta del gas. E da lì può essere distribuito ai consumatori: alimentato a una caldaia o a un forno a gas. Guarda il video per vedere come realizzare filtri per un impianto di biogas con le tue mani.

Sulla superficie sono posizionati grandi impianti industriali. E questo, in linea di principio, è comprensibile: il volume del lavoro fondiario è troppo grande. Ma nelle piccole aziende agricole il contenitore del bunker viene sepolto nel terreno. Ciò, in primo luogo, consente di ridurre i costi per mantenere la temperatura richiesta e, in secondo luogo, nel cortile privato sono già sufficienti tutti i tipi di dispositivi.

Il contenitore può essere preso già pronto o realizzato in mattoni, cemento, ecc. in una fossa scavata. Ma in questo caso dovrai occuparti della tenuta e dell'impermeabilità dell'aria: il processo è anaerobico - senza accesso all'aria, quindi è necessario creare uno strato impenetrabile all'ossigeno. La struttura risulta essere multistrato e la produzione di un simile bunker è un processo lungo e costoso. Pertanto, è più economico e più facile seppellire un contenitore già pronto. In precedenza, si trattava necessariamente di botti di metallo, spesso di acciaio inossidabile. Oggi, con l'avvento sul mercato dei contenitori in PVC, è possibile utilizzarli. Sono chimicamente neutri, hanno una bassa conduttività termica, una lunga durata e sono molte volte più economici dell'acciaio inossidabile.

Ma l’impianto di biogas sopra descritto avrà una bassa produttività. Per attivare il processo di lavorazione è necessaria la miscelazione attiva della massa situata nella tramoggia. In caso contrario si forma una crosta sulla superficie o nello spessore del substrato che rallenta il processo di decomposizione e si produce meno gas in uscita. La miscelazione viene eseguita da qualsiasi in modo accessibile. Ad esempio, come dimostrato nel video. In questo caso è possibile effettuare qualsiasi guida.

Esiste un altro modo per mescolare gli strati, ma non è meccanico: la barbitazione: il gas generato viene immesso sotto pressione nella parte inferiore del contenitore con letame. Salendo verso l'alto, le bolle di gas romperanno la crosta. Poiché viene fornito lo stesso biogas, non ci saranno cambiamenti nelle condizioni di lavorazione. Inoltre, questo gas non può essere considerato un consumo: finirà di nuovo nel serbatoio del gas.

Come accennato in precedenza, buone prestazioni richiedono temperature elevate. Per non spendere troppi soldi per mantenere questa temperatura, è necessario occuparsi dell'isolamento. Quale tipo di isolante termico scegliere, ovviamente, dipende da te, ma oggi il più ottimale è il polistirene espanso. Non teme l'acqua, non teme funghi e roditori, ha una lunga durata e ottime prestazioni di isolamento termico.

La forma del bioreattore può essere diversa, ma la più comune è cilindrica. Non è l'ideale dal punto di vista della complessità della miscelazione del substrato, ma viene utilizzato più spesso perché le persone hanno accumulato molta esperienza nella costruzione di tali contenitori. E se un cilindro di questo tipo è diviso da una partizione, possono essere utilizzati come due serbatoi separati in cui il processo viene spostato nel tempo. In questo caso è possibile integrare un elemento riscaldante nella partizione, risolvendo così il problema del mantenimento della temperatura in due camere contemporaneamente.

Nel vero versione semplice gli impianti di biogas fatti in casa sono una fossa rettangolare, le cui pareti sono in cemento, e per la tenuta sono trattate con uno strato di fibra di vetro e resina poliestere. Questo contenitore è dotato di un coperchio. È estremamente scomodo da usare: il riscaldamento, la miscelazione e la rimozione della massa fermentata sono difficili da implementare ed è impossibile ottenere una lavorazione completa e un'elevata efficienza.

La situazione è un po’ migliore con gli impianti di lavorazione del letame a biogas da trincea. Hanno bordi smussati che facilitano il caricamento del letame fresco. Se fai il fondo in pendenza, la massa fermentata si sposterà da un lato per gravità e sarà più facile selezionarla. In tali installazioni è necessario prevedere l'isolamento termico non solo delle pareti, ma anche del coperchio. Non è difficile realizzare un impianto di biogas di questo tipo con le proprie mani. Ma in esso non è possibile ottenere la lavorazione completa e la quantità massima di gas. Anche con il riscaldamento.

Sono state affrontate le questioni tecniche di base e ora conosci diversi modi per costruire un impianto per la produzione di biogas dal letame. Ci sono ancora sfumature tecnologiche.

Cosa si può riciclare e come ottenere buoni risultati

Il letame di qualsiasi animale contiene gli organismi necessari per la sua lavorazione. È stato scoperto che più di mille microrganismi diversi sono coinvolti nel processo di fermentazione e nella produzione di gas. Il ruolo più importante In questo caso, gli agenti che formano metano svolgono un ruolo. Si ritiene inoltre che tutti questi microrganismi si trovino in proporzioni ottimali nel letame bovino. In ogni caso, quando si tratta questo tipo di rifiuti in combinazione con materiale vegetale, viene rilasciata la maggior quantità di biogas. La tabella mostra i dati medi per le tipologie più comuni di rifiuti agricoli. Si prega di notare che questa quantità di produzione di gas può essere ottenuta in condizioni ideali.

Per una buona produttività è necessario mantenere una certa umidità del substrato: 85-90%. Ma è necessario utilizzare acqua che non contenga sostanze chimiche estranee. Solventi, antibiotici, detergenti, ecc. hanno un effetto negativo sui processi. Inoltre, affinché il processo proceda normalmente, il liquido non deve contenere frammenti di grandi dimensioni. Dimensioni massime dei frammenti: 1*2 cm, meglio quelli più piccoli. Pertanto, se prevedi di aggiungere ingredienti a base di erbe, devi macinarli.

È importante per la normale lavorazione nel substrato mantenere un livello di pH ottimale: entro 6,7-7,6. Di solito l'ambiente ha un'acidità normale e solo occasionalmente i batteri che formano acidi si sviluppano più velocemente dei batteri che formano metano. Quindi l'ambiente diventa acido, la produzione di gas diminuisce. Per ottenere il valore ottimale, aggiungere calce o soda regolari al substrato.

Ora parliamo un po' del tempo necessario per trattare il letame. In generale il tempo dipende dalle condizioni create, ma il primo gas può iniziare a fuoriuscire già il terzo giorno dopo l'inizio della fermentazione. La formazione di gas più attiva si verifica quando il letame si decompone del 30-33%. Per darvi un’idea del tempo, diciamo che dopo due settimane il substrato si decompone del 20-25%. Cioè, in modo ottimale l'elaborazione dovrebbe durare un mese. In questo caso, il fertilizzante è della massima qualità.

Calcolo del volume del contenitore per la lavorazione

Per le piccole aziende agricole, l'impianto ottimale è quello costante, ovvero quando il letame fresco viene fornito quotidianamente in piccole porzioni e rimosso nelle stesse porzioni. Affinché il processo non venga interrotto, la quota del carico giornaliero non deve superare il 5% del volume lavorato.

Gli impianti fatti in casa per la trasformazione del letame in biogas non sono l'apice della perfezione, ma sono piuttosto efficaci

Sulla base di ciò, puoi facilmente determinare il volume del serbatoio richiesto per un impianto di biogas fatto in casa. Devi moltiplicare il volume giornaliero di letame del tuo allevamento (già diluito con un'umidità dell'85-90%) per 20 (questo è per temperature mesofile, per temperature termofile dovrai moltiplicare per 30). Alla cifra risultante è necessario aggiungere un altro 15-20% di spazio libero per la raccolta del biogas sotto la cupola. Conosci il parametro principale. Tutti gli ulteriori costi e parametri di sistema dipendono dallo schema dell'impianto di biogas scelto per l'implementazione e da come si farà il tutto. È del tutto possibile accontentarsi di materiali improvvisati oppure è possibile ordinare un'installazione chiavi in ​​​​mano. Gli sviluppi della fabbrica costeranno da 1,5 milioni di euro, le installazioni dei Kulibin saranno più economiche.

Registrazione legale

L'installazione dovrà essere coordinata con il SES, l'ispettorato del gas e i vigili del fuoco. Avrai bisogno:

• Schema tecnologico dell'impianto.
• Piano di disposizione delle apparecchiature e dei componenti con riferimento all'impianto stesso, al luogo di installazione dell'unità termica, all'ubicazione delle tubazioni e delle reti energetiche e ai collegamenti delle pompe. Lo schema dovrebbe indicare il parafulmine e le strade di accesso.
• Se l'installazione sarà collocata in ambienti interni sarà necessario anche un piano di ventilazione che garantisca un ricambio di almeno otto volte tutta l'aria presente nel locale.

Come vediamo, qui non possiamo fare a meno della burocrazia.

Infine, qualcosa sulle prestazioni dell'installazione. In media, ogni giorno un impianto di biogas produce un volume di gas pari al doppio del volume utile del serbatoio. Cioè, 40 m 3 di liquame produrranno 80 m 3 di gas al giorno. Circa il 30% sarà speso per garantire il processo stesso (la voce di spesa principale è il riscaldamento). Quelli. all'uscita riceverai 56 m 3 di biogas al giorno. Secondo le statistiche, per coprire il fabbisogno di una famiglia di tre persone e per riscaldare una casa di medie dimensioni sono necessari 10 m 3 . A saldo netto hai 46 m3 al giorno. E questo è con una piccola installazione.

Risultati

Investendo una certa somma di denaro nella realizzazione di un impianto di biogas (con le proprie mani o chiavi in ​​mano), non solo soddisferete le vostre esigenze e necessità di calore e gas, ma potrete anche vendere gas, come così come fertilizzanti di alta qualità derivanti dalla lavorazione.