Com fer un bioreactor amb les teves pròpies mans

L’increment constant del cost dels recursos energètics tradicionals empeny els artesans de casa a crear equipaments casolans que els permetin obtenir biogàs de les seves pròpies mans. Amb aquest enfocament de la neteja, només és possible obtenir energia barata per escalfar la casa i altres necessitats, sinó també establir el procés d’aprofitament de residus orgànics i d’obtenir fertilitzants gratuïts per a la seva posterior aplicació al sòl.

L’excés de biogàs produït, així com els fertilitzants, es poden produir al valor de mercat per als consumidors interessats, convertint-se en diners allò que literalment “es troba sota els teus peus”. Els grans agricultors es poden permetre el luxe de comprar plantes de biogàs ja preparades, muntades a la fàbrica. El cost d'aquest equipament és força elevat. Tot i això, la rendibilitat del seu funcionament correspon a les inversions realitzades. Les plantes menys potents que funcionen amb el mateix principi es poden muntar per si mateixes a partir de materials i peces disponibles.

Què és el biogàs i com es forma

El biogàs es classifica com un tipus de combustible respectuós amb el medi ambient. Per les seves característiques, els biogs convergeixen en gran mesura amb el gas natural produït a escala industrial. Imagineu-vos la tecnologia per a la producció de biogàs de la següent manera:

• en un contenidor especial anomenat bioreactor, té lloc un procés de processament de biomassa amb la participació de bacteris anaerobis en condicions de fermentació sense aire durant un període determinat, la durada del qual depèn del volum de matèries primeres carregades;
• en conseqüència, s’allibera una barreja de gasos que consisteix en un 60% de metà, un 35% (diòxid de carboni, un 5%) d’altres substàncies gasoses, entre les quals hi ha una petita quantitat de sulfur d’hidrogen;
• el gas produït es descarrega constantment del bioreactor i, després de la purificació, s’envia per a un ús adequat;
• Els residus reciclats, que s’han convertit en fertilitzants de gran qualitat, són eliminats periòdicament del bioreactor i portats als camps.

Per establir la producció de biogàs a la llar de manera continuada, cal tenir o tenir accés a empreses agrícoles i ramaderes. És econòmic beneficiar participar en la producció de biogàs només si hi ha una font de subministrament lliure de fems i altres residus orgànics derivats de la cria d’animals.

La calefacció a gas continua sent la forma més adequada de calefacció. Podeu obtenir més informació sobre la gasificació autònoma en el següent material:https://aquatech.tomathouse.com/ca/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Tipus de bioreactors

Les plantes per a la producció de biogàs difereixen pel tipus de càrrega de matèries primeres, la recollida de gas obtingut, la ubicació del reactor en relació amb la superfície de la terra, el material de fabricació. El formigó, el maó i l'acer són els materials més adequats per a la construcció de bioreactors.

Segons el tipus de càrrega, es distingeixen bioinstal·lacions, en les quals es carrega una determinada porció de matèria primera i es realitza un cicle de processament, i després es descarrega completament. La producció de gas en aquestes plantes és inestable, però s’hi pot carregar qualsevol tipus de matèria primera. Per regla general, són verticals i ocupen poc espai.

Una part de residus orgànics es carrega diàriament en un sistema del segon tipus i es descarrega una part de fertilitzants fermentats acabats iguals en volum. La barreja de treball roman sempre al reactor. La instal·lació de l’anomenada càrrega contínua produeix de forma estable més biogàs i és molt popular entre els agricultors. Bàsicament, aquests reactors es troben horitzontalment i són convenient en presència d’espai lliure al lloc.

El tipus de col·lecció de biogàs seleccionat determina les característiques de disseny del reactor.

• Els sistemes de globus consisteixen en un globus resistent al calor de goma o plàstic en el qual es combinen un reactor i un porta-gas. Els avantatges d’aquest tipus de reactor són la simplicitat de disseny, la càrrega i la descàrrega de matèries primeres, la facilitat de neteja i transport, el baix cost. Els inconvenients inclouen una vida útil curta, de 2-5 anys, la possibilitat de danys per influències externes. Els reactors de tanc també inclouen plantes de tipus canal, molt utilitzades a Europa per al tractament de residus líquids i aigües residuals. Una tapa de cautxú és eficaç a temperatures ambientals elevades i no hi ha risc de danys en el cilindre. El disseny de la cúpula fixa té un reactor completament tancat i una capacitat de compensació de descàrrega de fangs. El gas s’acumula a la cúpula; quan la següent part de matèria primera es carrega, la massa processada s’emporta al dipòsit de compensació.
• Els bio-sistemes amb cúpula flotant consisteixen en un bioreactor monolític situat sota terra i un dipòsit de gas mòbil que flota a la butxaca d’aigua especial o directament a l’alimentació i s’eleva sota la influència de la pressió del gas. L’avantatge d’una cúpula flotant és la facilitat d’ús i la capacitat de determinar la pressió del gas des de l’altura de la cúpula. Aquesta és una gran solució per a una granja gran.
• A l’hora d’escollir un emplaçament subterrani o d’instal·lació per sobre de la superfície, cal tenir en compte la inclinació del relleu, que facilita la càrrega i descàrrega de matèries primeres, l’aïllament tèrmic millorat de les estructures subterrànies, que protegeix la biomassa de les fluctuacions diàries de la temperatura i fa que el procés de fermentació sigui més estable.

El disseny es pot equipar amb dispositius addicionals per escalfar i barrejar les matèries primeres.

És rendible fer un reactor i utilitzar biogàs

La construcció d'una planta de biogàs té els objectius següents:

• producció d’energia barata;
• la producció d’adobs fàcilment digeribles;
• estalvis en la connexió a les clavegueres cares;
• processament de residus domèstics;
• benefici possible per la venda de gas;
• reduir la intensitat d’olors desagradables i millorar la situació ambiental al territori.

Per avaluar els avantatges de la creació d'un bioreactor, un hoste primari ha de considerar els següents aspectes:

• Els costos de biostació són una inversió a llarg termini;
• Els equips casolans de biogàs i la instal·lació d’un reactor sense implicar especialistes de tercers seran molt més barats, però la seva eficiència és inferior a la d’una fàbrica cara;
• per mantenir una pressió estable del gas, l’agricultor hauria d’accedir als residus de producció ramadera en quantitat suficient i durant molt de temps. En el cas dels preus elevats de l’electricitat i el gas natural o la falta de gasificació, l’ús de la instal·lació esdevé no només rendible, sinó també necessària;
• per a grans explotacions amb base de matèries primeres pròpies, la inclusió d’un bioreactor en el sistema d’hivernacles i explotacions ramaderes serà una solució rendible;
• per a les explotacions petites, es pot millorar l'eficiència mitjançant la instal·lació de diversos reactors petits i la càrrega de matèries primeres a intervals de temps diferents. D’aquesta manera s’evitaran les interrupcions del gas amb una falta de matèria prima.

Per aprendre a equipar la calefacció en una casa privada sense gas, feu clic aquí:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Com crear un bioreactor pel vostre compte

La decisió sobre la construcció es va prendre, ara hem de dissenyar la instal·lació i calcular els materials, eines i equips necessaris.

Important! La resistència a ambients àcids i alcalins agressius és el principal requisit per al material de biorreactor.

Si hi ha disponible un dipòsit metàl·lic, es pot utilitzar subjecte a un recobriment protector contra la corrosió. Quan escolliu un recipient fabricat amb metall, presteu atenció a la presència de soldadures i a la seva força.

Una opció duradora i còmoda és un dipòsit de polímer. Aquest material no es decau i no s’oxida. La bóta de gruixudes parets rígides o reforçada resistirà perfectament a la càrrega.

La forma més econòmica és dipositar contenidors de maó o pedra, blocs de formigó. Per augmentar la resistència, les parets es reforcen i es recobren per dins i cap a fora amb una impermeabilització multicapa i un recobriment hermètic. El guix ha de contenir additius que proporcionin les propietats especificades. La millor forma que suportarà totes les càrregues de pressió és ovalada o cilíndrica.

A la base d’aquest dipòsit es proporciona un forat pel qual s’eliminaran les matèries primeres gastades. Aquest forat hauria de tancar-se perfectament, ja que el sistema només funciona eficaçment en condicions tancades.

Càlcul d’eines i materials necessaris

Per dissenyar el contenidor de maó i el dispositiu de tot el sistema es necessitaran les següents eines i materials:

• dipòsit per barrejar morter de ciment o formigonera;
• perforació amb batedora de broquets;
• pedra i sorra triturada per a un coixinet de drenatge;
• pala, cinta mètrica, paleta, ganivet;
• maó, ciment, aigua, sorra fina, reforç, plastificant i altres additius necessaris;
• soldadora i fixadors per muntar canonades i components metàl·lics;
• un filtre d’aigua i un recipient amb encenalls metàl·lics per a la purificació de gasos;
• Cilindres de pneumàtics o cilindres de propà standard per a l'emmagatzematge de gas.

La mida del tanc de formigó es determina a partir de la quantitat de residus orgànics que apareixen diàriament en una explotació o granja privada. L’operació de bioreactor complet és possible si s’omple dos terços del volum disponible.

Determinem el volum del reactor per a una petita economia privada: si hi ha 5 vaques, 10 porcs i 40 pollastres, es formarà una brossa de 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + durant el dia de la seva vida. 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Per portar els excrement de pollastre a la humitat necessària del 85%, afegiu 5 litres d’aigua. Pes total = 331,8 kg. Per al processament en 20 dies és necessari: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - aproximadament 7 metres cúbics només per al substrat. Aquests són dos terços del volum necessari. Per obtenir el resultat, necessiteu 71x1,5 = 10,5 metres cúbics. El valor obtingut és el volum necessari del bioreactor.

Recordeu que l’obtenció d’una gran quantitat de biogàs en contenidors petits no funcionarà. La producció depèn directament de la massa de residus orgànics processats al reactor. Així, per obtenir 100 metres cúbics de biogàs, cal processar una tona de residus orgànics.

Preparació del lloc per dispositiu bioreactor

De franc biocombustible al lloc, cal triar un lloc per a la construcció d’un dipòsit de formigó armat, que servirà de bioreactor.

La ubicació òptima s’escull fora dels espais habitables, llocs per als animals. Es pot apropar un magatzem per emmagatzemar matèries primeres. Ha de tenir en compte el nivell d’aigua subterrània i la conveniència de carregar i descarregar biomassa. Preferiblement un lloc per al transport de matèries primeres.

La ubicació econòmica del vaixell del reactor és construir-lo per sota del nivell del sòl. El pendent del terreny també és molt convenient. Això reduirà el cost de l’aïllament tèrmic i facilitarà la càrrega de substrat orgànic.

La fiabilitat del disseny i la durabilitat del reactor depèn de la preparació del fons i les parets del fossat per al dipòsit. Les parets s’enforteixen i estan segellades amb anells de plàstic, formigó i polímers. Calent important i profund. Com a aïllament barat, utilitzeu palla, argila, fems secs i escòria, materials improvisats.

Muntatge i instal·lació

Per estalviar el pressupost, és òptim muntar un disseny senzill i fiable sense campanes i xiulets, i, durant el funcionament i quan apareguin oportunitats financeres, afegiu elements addicionals per a la calefacció, l’automatització, el control.

Les instruccions pas a pas per muntar i instal·lar un bioreactor ajudaran a muntar la instal·lació pel vostre compte.

1. Cavar una fossa, abocar una capa niveladora de sorra a la part inferior, posar tota la fossa amb film de PVC, després abocar una capa aïllant tèrmica d’argila expandida, palla, alinear-la amb l’horitzó. Muntar canonades per carregar i descarregar el substrat. El diàmetre de les canonades de les matèries primeres ha de tenir un diàmetre d'almenys 300 mm, en cas contrari, es bloquejaran.
2. Disposar un contenidor de maó o instal·lar-ne un. Aïlla les parets laterals del reactor recobrint-lo amb argila i palla en diverses capes o utilitzant escalfadors moderns, per exemple, escuma de poliestirè i escuma de poliuretà escumat.
3. Fer un sistema de drenatge de gas format per canonades verticals amb nombrosos forats al cos. Aquest sistema substituirà els mescladors.
4. Cobriu la capa exterior del material bio carregat amb una pel·lícula especial per crear un lleuger excés de pressió i acumular biogàs sota la cúpula. Instal·leu una cúpula, que ha de ser hermètica i una canonada de sortida de gas a la part superior, filtres per netejar una portella hermètica, un segell d’aigua. El gas s’acumula i s’emmagatzema en bosses especials de gas.

Llançament del biorreactor

1. Perquè el bioreactor funcioni eficaçment, ha de carregar-se amb matèries primeres fins a 2/3 del volum, la temperatura necessària perquè el bacteri funcioni, de manera que la tremuja d’alimentació de biomassa s’ha de situar al costat assolellat perquè s’escalfi.
2. La càrrega d’un nou i la retirada del substrat orgànic gastat és més barata i fàcil de realitzar segons el principi de desbordament, és a dir. augmentant el nivell de matèria orgànica dins del reactor quan s’introdueixi una nova porció eliminarà el substrat a través del tub de descàrrega en un volum igual al volum del material introduït.
3. Descarregueu un lot de bacteris. Torneu a escalfar si cal.

L'eliminació correcta de gasos del biorreactor

El gas obtingut durant la fermentació d’orgànics s’elimina a través d’un forat especial previst en el disseny de la part superior de la tapa, que tanca fortament el dipòsit. Per excloure la possibilitat de barrejar el biogàs amb l’aire, cal assegurar-ne l’eliminació mitjançant un pany d’aigua (pany d’aigua).

És possible controlar la pressió de la barreja de gas a l'interior del bioreactor amb l'ajut d'un tap, que hauria d'augmentar amb un excés de gas, és a dir, tenir el paper d'una vàlvula d'alliberament. Com a contrapès, podeu utilitzar un pes normal. Si la pressió és normal, el gas generat fluirà a través del tub de sortida al dipòsit de gas, sent sotmès a purificació d’aigua al llarg del camí.

Normes de funcionament i seguretat

Càrrega constant de lots regulars i descàrrega de fertilitzants acabats, el control de les condicions de fermentació assegurarà el correcte funcionament de la planta de biogàs.

Les empreses especialitzades venen lots de bacteris que fermenten orgànicament per produir biogàs.

Hi ha bacteris mesòfils, termòfils i psicròfils. La fermentació completa d’orgànics amb la participació de bacteris termòfils es produirà en 12 dies. Els bacteris mesofílics funcionen més lentament, processen les matèries primeres en 20 dies.

La biomassa al reactor s’ha de barrejar almenys dues vegades al dia, en cas contrari es formarà una escorça a la superfície, cosa que impedeix la sortida lliure del biogàs. A la temporada de fred, el reactor s’ha d’escalfar, mantenint la temperatura òptima per a la major producció del producte.

No és difícil fer xemeneia per a un apartament amb combustible ecològic si es té el desig adequat i les instruccions pertinents. Detalls:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/biokamin-svoimi-rukami.html

La barreja orgànica carregada al reactor no ha de contenir antisèptics, detergents, productes químics nocius per a la vida dels bacteris i alenteixen la producció de biogàs.

Important! El biogàs és inflamable i explosiu.

Perquè el bioreactor funcioni correctament, cal seguir les mateixes normes que per a qualsevol instal·lació de gas. Si l’equip és ajustat, el biogàs es desvia al dipòsit de gas a temps, no hi haurà problemes.

Si la pressió del gas supera la norma o s’envelen en cas de fuites, hi ha risc d’explosió, per això es recomana instal·lar sensors de temperatura i pressió al reactor. La inhalació de biogàs també és perjudicial per a la salut humana.

Com assegurar l’activitat de la biomassa

Podeu accelerar el procés de fermentació de biomassa escalfant-lo. Per regla general, a les regions del sud aquest problema no es presenta. La temperatura ambient és suficient per a l’activació natural dels processos de fermentació. A les regions amb condicions climàtiques severes a l’hivern, sense calefacció, és generalment impossible explotar una planta de biogàs. Al cap i a la fi, el procés de fermentació comença a una temperatura superior a 38 graus centígrads.

Hi ha diverses maneres d’organitzar la calefacció d’un dipòsit de biomassa:

• connecteu una bobina situada sota el reactor al sistema de calefacció;
• instal·leu elements de calefacció elèctrics a la base del dipòsit;
• proporcionar calefacció directa del dipòsit mitjançant escalfadors elèctrics.

Els bacteris que afecten la producció de metà es troben en un estat inactiu en el propi aliment. La seva activitat puja a un cert nivell de temperatura. La instal·lació d’un sistema automatitzat de calefacció garantirà un flux normal del procés. L’automatització encendrà l’equip de calefacció quan la propera festa freda entra al bioreactor i després s’apagarà quan la biomassa s’escalfi fins a un nivell de temperatura predeterminat.

Aquests sistemes de control de la temperatura s’instal·len a les calderes, de manera que es poden comprar en botigues especialitzades en la venda d’equips de gas.

És important tenir en compte que és possible activar la producció de biogàs a casa barrejant la biomassa al reactor. Per això, es fa un dispositiu estructuralment similar a un mesclador domèstic. L'aparell pot ser accionat per un eix, que es fa sortir a través d'una obertura situada a la tapa o a les parets del dipòsit.

Quins permisos especials es requereixen per a la instal·lació i l’ús del biogàs

Per construir i operar un bioreactor, així com utilitzar el gas obtingut, és necessari en l'etapa de disseny tenir cura d'obtenir els permisos necessaris. L’aprovació s’ha de fer amb el servei de gas, bombers i Rostekhnadzor.En general, les regles per a la instal·lació i el funcionament són similars a les regles per a l'ús d'equips convencionals de gas. La construcció s’ha de realitzar estrictament d’acord amb els SNIP, totes les canonades han de ser grogues i tenir les marques adequades. Els sistemes preparats a la fàbrica són moltes vegades més cars, però tenen tots els documents justificatius que compleixen tots els requisits tècnics. Els fabricants ofereixen una garantia sobre l'equip i realitzen el manteniment i reparació dels seus productes.

Una planta de biogàs casolà pot estalviar costos energètics, que ocupen una part important en la determinació del cost dels productes agrícoles. La reducció del cost de producció afectarà l’augment de la rendibilitat de la finca o de la finca privada. Ara que ja sabeu obtenir el biogàs a partir dels residus existents, només queda posar en pràctica la idea. Molts agricultors han après molt de temps com guanyar diners amb fems.