Comment fabriquer un bioréacteur de vos propres mains

L'augmentation constante du coût des ressources énergétiques traditionnelles pousse les artisans à la maison à créer des équipements faits maison qui leur permettent de fabriquer du biogaz de leurs propres mains. Avec cette approche de l'entretien ménager, il est possible non seulement d'obtenir de l'énergie bon marché pour chauffer la maison et d'autres besoins, mais aussi d'établir le processus d'utilisation des déchets organiques et d'obtenir des engrais gratuits pour une application ultérieure au sol.

L'excédent de biogaz produit, ainsi que les engrais, peuvent être réalisés à la valeur marchande pour les consommateurs intéressés, transformant en argent ce qui est littéralement «sous vos pieds». Les grands agriculteurs peuvent se permettre d'acheter des usines de biogaz prêtes à l'emploi, assemblées en usine. Le coût d'un tel équipement est assez élevé. Cependant, le rendement de son fonctionnement correspond aux investissements réalisés. Les installations moins puissantes fonctionnant sur le même principe peuvent être assemblées seules à partir des matériaux et pièces disponibles.

Qu'est-ce que le biogaz et comment est-il formé

Le biogaz est un carburant respectueux de l'environnement. Par ses caractéristiques, les biogs convergent largement avec le gaz naturel produit à l'échelle industrielle. Imaginez la technologie de production de biogaz comme suit:

• dans un conteneur spécial appelé bioréacteur, un processus de traitement de la biomasse a lieu avec la participation de bactéries anaérobies dans des conditions de fermentation sans air pendant une certaine période, dont la durée dépend du volume des matières premières chargées;
• en conséquence, un mélange de gaz est libéré, composé de 60% de méthane, 35% - dioxyde de carbone, 5% - d'autres substances gazeuses, parmi lesquelles il y a une petite quantité de sulfure d'hydrogène;
• le gaz produit est constamment évacué du bioréacteur et, après purification, est envoyé pour une utilisation appropriée;
• Les déchets recyclés, devenus des engrais de haute qualité, sont périodiquement retirés du bioréacteur et acheminés vers les champs.

Pour établir la production de biogaz à domicile en mode continu, il faut posséder ou avoir accès à des entreprises agricoles et d'élevage. Il n'est économiquement avantageux de s'engager dans la production de biogaz que s'il existe une source d'approvisionnement gratuit en fumier et autres déchets organiques provenant de l'élevage.

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Types de bioréacteurs

Les usines de production de biogaz diffèrent par le type de chargement des matières premières, la collecte des gaz obtenus, l'emplacement du réacteur par rapport à la surface de la terre, le matériau de fabrication. Le béton, la brique et l'acier sont les matériaux les plus appropriés pour la construction de bioréacteurs.

Selon le type de chargement, on distingue les bio-usines, dans lesquelles une partie donnée de la matière première est chargée et un cycle de traitement est effectué, puis complètement déchargé. La production de gaz dans ces usines est instable, mais toute sorte de matière première peut y être chargée. En règle générale, ils sont verticaux et prennent peu de place.

Une partie des déchets organiques est chargée quotidiennement dans un système du deuxième type et une partie d'engrais fermentés prêts à l'emploi de volume égal est déchargée. Le mélange de travail reste toujours dans le réacteur. L'installation de ce que l'on appelle le chargement continu produit de manière stable plus de biogaz et est très populaire parmi les agriculteurs. Fondamentalement, ces réacteurs sont situés horizontalement et sont pratiques en présence d'espace libre sur le site.

Le type de collecte de biogaz sélectionné détermine les caractéristiques de conception du réacteur.

• Les systèmes de ballons se composent d'un ballon en caoutchouc ou en plastique résistant à la chaleur dans lequel un réacteur et un réservoir de gaz sont combinés. Les avantages de ce type de réacteur sont la simplicité de conception, le chargement et le déchargement des matières premières, la facilité de nettoyage et de transport, le faible coût. Les inconvénients incluent une courte durée de vie, 2-5 ans, la possibilité de dommages à la suite d'influences externes. Les réacteurs à cuve comprennent également des installations de type canal, qui sont largement utilisées en Europe pour le traitement des déchets liquides et des eaux usées. Un tel dessus en caoutchouc est efficace à des températures ambiantes élevées et il n'y a aucun risque d'endommagement du cylindre. La conception du dôme fixe a un réacteur entièrement fermé et une capacité de compensation pour l'évacuation des boues. Le gaz s'accumule dans le dôme; lorsque la prochaine portion de matières premières est chargée, la masse traitée est poussée dans le réservoir de compensation.
• Les bio-systèmes avec un dôme flottant se composent d'un bioréacteur monolithique situé sous terre et d'un réservoir de gaz mobile qui flotte dans une poche d'eau spéciale ou directement dans l'alimentation et monte sous l'influence de la pression du gaz. L'avantage d'un dôme flottant est sa facilité d'utilisation et sa capacité à déterminer la pression du gaz à partir de la hauteur du dôme. C'est une excellente solution pour une grande ferme.
• Lors du choix d'un emplacement souterrain ou d'installation au-dessus de la surface, il est nécessaire de prendre en compte la pente du relief, ce qui facilite le chargement et le déchargement des matières premières, une meilleure isolation thermique des structures souterraines, qui protège la biomasse des fluctuations de température quotidiennes et rend le processus de fermentation plus stable.

La conception peut être équipée de dispositifs supplémentaires pour chauffer et mélanger les matières premières.

Est-il rentable de fabriquer un réacteur et d'utiliser du biogaz

La construction d'une usine de biogaz a les objectifs suivants:

• production d'énergie bon marché;
• la production d'engrais facilement digestibles;
• des économies sur le raccordement à des égouts coûteux;
• traitement des déchets ménagers;
• profit possible de la vente de gaz;
• réduire l'intensité des odeurs désagréables et améliorer la situation environnementale du territoire.

Pour évaluer les avantages de la construction d'un bioréacteur, un hôte maigre doit prendre en compte les aspects suivants:

• les coûts de biostation sont un investissement à long terme;
• l'équipement de biogaz fait maison et l'installation d'un réacteur sans faire appel à des spécialistes tiers coûteront beaucoup moins cher, mais son efficacité est inférieure à celle d'une usine coûteuse;
• afin de maintenir une pression de gaz stable, l'agriculteur devrait avoir accès aux déchets d'élevage en quantité suffisante et pendant une longue période. En cas de prix élevés de l'électricité et du gaz naturel ou d'absence de gazéification, l'utilisation de l'installation devient non seulement rentable, mais également nécessaire;
• pour les grandes exploitations disposant de leur propre base de matières premières, l'inclusion d'un bioréacteur dans le système des serres et des élevages sera une solution rentable;
• pour les petites exploitations, l'efficacité peut être améliorée en installant plusieurs petits réacteurs et en chargeant des matières premières à différents intervalles de temps. Cela évitera les interruptions de gaz avec un manque de matière première.

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Comment construire soi-même un bioréacteur

La décision de construction a été prise, nous devons maintenant concevoir l'installation et calculer les matériaux, outils et équipements nécessaires.

Important! La résistance aux environnements acides et alcalins agressifs est la principale exigence du matériau du bioréacteur.

Si un réservoir métallique est disponible, il peut être utilisé sous réserve d'un revêtement protecteur contre la corrosion. Lors du choix d'un conteneur en métal, faites attention à la présence de soudures et à leur résistance.

Une option durable et pratique est un réservoir en polymère. Ce matériau ne se décompose pas et ne rouille pas. Le fût à parois rigides épaisses ou renforcées résistera parfaitement à la charge.

Le moyen le moins cher consiste à disposer des conteneurs en brique ou en pierre, des blocs de béton. Pour augmenter la résistance, les murs sont renforcés et enduits à l'intérieur et à l'extérieur d'un revêtement multicouche d'étanchéité et étanche aux gaz. Le plâtre doit contenir des additifs qui fournissent les propriétés spécifiées. La meilleure forme qui peut résister à toutes les charges de pression est ovale ou cylindrique.

À la base de ce réservoir, un trou est prévu à travers lequel les matières premières usées seront retirées. Ce trou doit être bien fermé, car le système ne fonctionne efficacement que dans des conditions scellées.

Calcul des outils et matériaux nécessaires

Pour disposer le conteneur de briques et l'appareil de l'ensemble du système, les outils et matériaux suivants seront nécessaires:

• réservoir pour mélanger le mortier de ciment ou le malaxeur à béton;
• percer avec mélangeur à buses;
• pierre concassée et sable pour une plate-forme de drainage;
• pelle, ruban à mesurer, truelle, couteau à mastic;
• brique, ciment, eau, sable fin, renfort, plastifiant et autres additifs nécessaires;
• machine à souder et fixations pour l'installation de tuyaux métalliques et accessoires;
• un filtre à eau et un récipient avec des copeaux métalliques pour la purification du gaz;
• Bouteilles de pneus ou bouteilles de propane standard pour le stockage de gaz.

La taille du réservoir en béton est déterminée à partir de la quantité de déchets organiques qui apparaît quotidiennement dans une ferme privée ou une ferme. Le fonctionnement du bioréacteur à part entière est possible s'il est rempli par les deux tiers du volume disponible.

Déterminons le volume du réacteur pour une petite économie privée: s'il y a 5 vaches, 10 porcs et 40 poulets, alors une litière de 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + se forme le jour de leur activité 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Pour amener les crottes de poulet à l'humidité requise de 85%, ajoutez 5 litres d'eau. Poids total = 331,8 kg. Pour un traitement en 20 jours, il est nécessaire: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - environ 7 mètres cubes uniquement pour le substrat. Ce sont les deux tiers du volume requis. Pour obtenir le résultat, vous avez besoin de 7x1,5 = 10,5 mètres cubes. La valeur obtenue est le volume nécessaire du bioréacteur.

N'oubliez pas qu'obtenir une grande quantité de biogaz dans de petits conteneurs ne fonctionnera pas. Le rendement dépend directement de la masse de déchets organiques traités dans le réacteur. Ainsi, pour obtenir 100 mètres cubes de biogaz, il est nécessaire de traiter une tonne de déchets organiques.

Préparation du site pour le dispositif bioréacteur

Gratuitement biocarburant sur le site, vous devez choisir un lieu pour la construction d'un réservoir en béton armé, qui servira de bioréacteur.

L'emplacement optimal est choisi loin des habitations, des lieux pour les animaux. Un entrepôt de stockage des matières premières peut être à proximité. Il devrait tenir compte du niveau des eaux souterraines et de la commodité du chargement et du déchargement de la biomasse. De préférence un endroit pour le transport des matières premières.

L'emplacement économique de la cuve du réacteur est de la construire sous le niveau du sol. La pente du terrain est également très pratique. Cela réduira le coût de l'isolation thermique et facilitera le chargement du substrat organique.

La fiabilité de la conception et de la durabilité du réacteur dépend de la préparation du fond et des parois de la fosse pour le réservoir. Les murs sont renforcés et scellés avec du plastique, du béton et des anneaux en polymère. Réchauffement important et en profondeur. Comme isolant bon marché, utilisez de la paille, de l'argile, du fumier sec et du laitier, des matériaux improvisés.

Assemblage et installation

Pour économiser le budget, il est optimal de monter une conception simple et fiable sans cloches et sifflets, puis, pendant le fonctionnement et lorsque des opportunités financières apparaissent, ajoutez des éléments supplémentaires pour le chauffage, l'automatisation et le contrôle.

Des instructions étape par étape pour assembler et installer un bioréacteur vous aideront à monter l'installation vous-même.

1. Creusez une fosse, versez une couche de sable de nivellement au fond, posez toute la fosse avec un film PVC, puis versez une couche calorifuge d'argile expansée, de paille, alignez-la sur l'horizon. Montez les tuyaux pour charger et décharger le substrat. Le diamètre des tuyaux pour les matières premières doit avoir un diamètre d'au moins 300 mm, sinon ils se boucheront.
2. Disposez un conteneur en briques ou installez-en un fini. Isolez les parois latérales du réacteur en le recouvrant d'argile et de paille en plusieurs couches ou en utilisant des chauffages modernes, par exemple de la mousse de polystyrène, de la mousse de polyuréthane expansé.
3. Pour faire un système de drainage de gaz composé de tuyaux verticaux avec de nombreux trous dans le corps. Un tel système remplacera les mélangeurs.
4. Couvrir la couche externe du biomatériau chargé avec un film spécial pour créer une petite surpression et accumuler du biogaz sous le dôme. Installez un dôme, qui devrait être étanche à l'air et un tuyau de sortie de gaz en haut, des filtres pour nettoyer une trappe étanche à l'air, un joint étanche à l'eau. Le gaz est accumulé et stocké dans des sacs à gaz spéciaux.

Lancement du bioréacteur

1. Pour que le bioréacteur fonctionne efficacement, il doit être chargé de matières premières à 2/3 du volume, la température nécessaire au fonctionnement des bactéries, de sorte que la trémie d'alimentation en biomasse doit être placée du côté ensoleillé afin qu'elle se réchauffe.
2. Le chargement d'un nouveau et le retrait du substrat organique usé est moins cher et plus facile à réaliser selon le principe du trop-plein, c'est-à-dire l'élévation du niveau de matière organique à l'intérieur du réacteur lors de l'introduction d'une nouvelle partie éliminera le substrat à travers le tuyau de décharge dans un volume égal au volume du matériau introduit.
3. Téléchargez un lot de bactéries. Réchauffez si nécessaire.

Élimination correcte des gaz du bioréacteur

Le gaz obtenu lors de la fermentation des matières organiques est éliminé par un trou spécial prévu dans la conception de la partie supérieure du couvercle, qui ferme hermétiquement le réservoir. Pour exclure la possibilité de mélanger le biogaz avec l'air, il est nécessaire d'assurer son évacuation à travers un sas d'eau (sas d'eau).

Il est possible de contrôler la pression du mélange gazeux à l'intérieur du bioréacteur à l'aide d'un capuchon, qui devrait s'élever avec un excès de gaz, c'est-à-dire jouer le rôle d'une soupape de décharge. Comme contrepoids, vous pouvez utiliser un poids ordinaire. Si la pression est normale, le gaz généré s'écoulera à travers le tuyau de sortie dans le réservoir de gaz, soumis à une purification dans l'eau en cours de route.

Règles de fonctionnement et de sécurité

Le chargement constant de lots réguliers et le déchargement d'engrais finis, le contrôle des conditions de fermentation assureront le bon fonctionnement de l'usine de biogaz.

Des entreprises spécialisées vendent des lots de bactéries à fermentation organique pour produire du biogaz.

Il existe des bactéries mésophiles, thermophiles et psychrophiles. La fermentation complète des matières organiques avec la participation de bactéries thermophiles se produira en 12 jours. Les bactéries mésophiles travaillent plus lentement, elles traitent les matières premières en 20 jours.

La biomasse dans le réacteur doit être mélangée au moins deux fois par jour, sinon une croûte se formera à la surface, ce qui empêchera la libre sortie du biogaz. Pendant la saison froide, le réacteur doit être chauffé, en maintenant la température optimale pour la plus grande production du produit.

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Le mélange organique chargé dans le réacteur ne doit pas contenir d'antiseptiques, détergents, produits chimiques nocifs pour la vie des bactéries et ralentir la production de biogaz.

Important! Le biogaz est inflammable et explosif.

Pour que le bioréacteur fonctionne correctement, les mêmes règles doivent être suivies que pour toute installation de gaz. Si l'équipement est étanche, le biogaz est détourné vers le réservoir de gaz en temps opportun, il n'y aura pas de problèmes.

Si la pression du gaz dépasse la norme ou va empoisonner en cas de fuite, il y a un risque d'explosion, il est donc recommandé d'installer des capteurs de température et de pression dans le réacteur. L'inhalation de biogaz est également nocive pour la santé humaine.

Comment assurer l'activité de la biomasse

Vous pouvez accélérer le processus de fermentation de la biomasse en la chauffant. En règle générale, dans les régions du sud, ce problème ne se pose pas. La température ambiante est suffisante pour l'activation naturelle des processus de fermentation. Dans les régions aux conditions climatiques sévères en hiver, sans chauffage, il est généralement impossible d'exploiter une usine de biogaz. Après tout, le processus de fermentation commence à une température dépassant la marque de 38 degrés Celsius.

Il existe plusieurs façons d'organiser le chauffage d'un réservoir à biomasse:

• connecter un serpentin situé sous le réacteur au système de chauffage;
• installer des éléments chauffants électriques à la base du réservoir;
• fournir un chauffage direct du réservoir en utilisant des radiateurs électriques.

Les bactéries qui affectent la production de méthane sont à l'état dormant dans l'aliment lui-même. Leur activité augmente à un certain niveau de température. L'installation d'un système de chauffage automatisé assurera un flux normal du processus. L'automatisation allumera l'équipement de chauffage lorsque la prochaine partie froide entre dans le bioréacteur, puis l'éteint lorsque la biomasse se réchauffe à un niveau de température prédéterminé.

Ces systèmes de contrôle de la température sont installés dans des chaudières, de sorte qu'ils peuvent être achetés dans des magasins spécialisés dans la vente d'équipements à gaz.

Il est important de noter qu'il est possible d'activer la production de biogaz à domicile en mélangeant la biomasse dans le réacteur. Pour cela, un appareil est construit qui est structurellement similaire à un mélangeur domestique. Le dispositif peut être entraîné par un arbre, qui est conduit à travers une ouverture située dans le couvercle ou les parois du réservoir.

Quelles autorisations spéciales sont nécessaires pour l'installation et l'utilisation du biogaz

Afin de construire et d'exploiter un bioréacteur, ainsi que d'utiliser le gaz obtenu, il est nécessaire au stade de la conception de veiller à l'obtention des autorisations nécessaires. L'approbation doit être faite avec le service de gaz, les pompiers et Rostekhnadzor.En général, les règles d'installation et de fonctionnement sont similaires aux règles d'utilisation des équipements à gaz conventionnels. La construction doit être effectuée strictement selon les SNIP, tous les pipelines doivent être de couleur jaune et avoir le marquage correspondant. Les systèmes prêts à l'emploi fabriqués en usine sont beaucoup plus chers, mais ont tous les documents justificatifs qui répondent à toutes les exigences techniques. Les fabricants garantissent l'équipement et effectuent l'entretien et la réparation de leurs produits.

Une installation artisanale de production de biogaz peut permettre d'économiser sur le paiement des vecteurs énergétiques, qui occupent une part importante dans la détermination du coût des produits agricoles. La réduction des coûts de production affectera l'augmentation de la rentabilité de la ferme ou de la ferme privée. Maintenant que vous savez comment extraire le biogaz des déchets existants, il ne reste plus qu'à mettre l'idée en pratique. De nombreux agriculteurs ont depuis longtemps appris à gagner de l'argent avec du fumier.