Como fazer um biorreator com suas próprias mãos

O aumento constante no custo dos recursos energéticos tradicionais empurra os artesãos domésticos a criar equipamentos caseiros que lhes permitem obter biogás com as próprias mãos. Com essa abordagem de limpeza, é possível não apenas obter energia barata para aquecer a casa e outras necessidades, mas também estabelecer o processo de utilização de resíduos orgânicos e obtenção de fertilizantes gratuitos para posterior aplicação no solo.

Excesso de biogás produzido, além de fertilizantes, pode ser percebido em valor de mercado para os consumidores interessados, transformando em dinheiro o que literalmente "está sob seus pés". Os grandes agricultores podem comprar plantas de biogás prontas, montadas na fábrica. O custo desse equipamento é bastante alto. No entanto, o retorno de sua operação corresponde aos investimentos realizados. Plantas menos potentes que operam com o mesmo princípio podem ser montadas por conta própria a partir de materiais e peças disponíveis.

O que é biogás e como ele é formado

O biogás é um combustível ecológico. Por suas características, os biogênicos convergem amplamente com o gás natural produzido em escala industrial. Imagine a tecnologia para produção de biogás da seguinte maneira:

• em um contêiner especial chamado biorreator, ocorre um processo de processamento de biomassa com a participação de bactérias anaeróbicas em condições de fermentação sem ar por um determinado período, cuja duração depende do volume de matérias-primas carregadas;
• como resultado, é formada uma mistura gasosa, constituída por 60% de metano, 35% - dióxido de carbono, 5% - de outras substâncias gasosas, dentre as quais há uma pequena quantidade de sulfeto de hidrogênio;
• o gás produzido é constantemente descarregado do biorreator e, após a purificação, é enviado para uso adequado;
• Os resíduos reciclados, que se tornaram fertilizantes de alta qualidade, são periodicamente removidos do biorreator e transportados para os campos.

Para estabelecer a produção de biogás em casa de forma contínua, é preciso possuir ou ter acesso a empresas agrícolas e pecuárias. É economicamente viável produzir biogás somente se houver uma fonte de suprimento gratuito de esterco e outros resíduos orgânicos da criação de animais.

O aquecimento a gás continua sendo a maneira mais confiável de aquecimento. Você pode aprender mais sobre gaseificação autônoma no seguinte material:https://aquatech.tomathouse.com/pt/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Tipos de biorreatores

As plantas para a produção de biogás diferem no tipo de carregamento de matérias-primas, na coleta de gás obtido, na localização do reator em relação à superfície da terra, no material de fabricação. Concreto, tijolo e aço são os materiais mais adequados para a construção de biorreatores.

De acordo com o tipo de carga, distinguem-se as bio-instalações, nas quais uma determinada porção da matéria-prima é carregada e ocorre um ciclo de processamento e, em seguida, é completamente descarregada. A produção de gás nessas plantas é instável, mas qualquer tipo de matéria-prima pode ser carregada nelas. Como regra, eles estão na posição vertical e ocupam pouco espaço.

Uma porção de lixo orgânico é carregada diariamente em um sistema do segundo tipo e uma porção de fertilizantes fermentados pré-fabricados com igual volume é descarregada. A mistura de trabalho sempre permanece no reator. A instalação do chamado carregamento contínuo produz de forma estável mais biogás e é muito popular entre os agricultores. Basicamente, esses reatores estão localizados horizontalmente e são convenientes na presença de espaço livre no local.

O tipo selecionado de coleta de biogás determina os recursos de projeto do reator.

• Os sistemas de balão consistem em um balão resistente ao calor de borracha ou plástico, no qual um reator e um suporte de gás são combinados. As vantagens deste tipo de reator são a simplicidade do projeto, carregamento e descarregamento de matérias-primas, facilidade de limpeza e transporte, baixo custo. As desvantagens incluem uma vida útil curta, de 2 a 5 anos, a possibilidade de danos devido a influências externas. Os reatores de tanque também incluem usinas do tipo canal, amplamente utilizadas na Europa para o tratamento de resíduos líquidos e águas residuais. Esse topo de borracha é eficaz em altas temperaturas ambientes e não há risco de danos ao cilindro. O projeto de dome fixo possui um reator totalmente fechado e uma capacidade de compensação para descarga de lodo. O gás se acumula na cúpula; quando a próxima porção de matéria-prima é carregada, a massa processada é empurrada para o tanque de compensação.
• Os bio-sistemas com um domo flutuante consistem em um biorreator monolítico localizado no subsolo e um tanque de gás móvel que flutua em uma bolsa de água especial ou diretamente na alimentação e sob a influência da pressão do gás. A vantagem de um domo flutuante é a facilidade de uso e a capacidade de determinar a pressão do gás a partir da altura do domo. Esta é uma ótima solução para uma fazenda grande.
• Ao escolher um local subterrâneo ou de instalação acima da superfície, deve-se levar em consideração a inclinação do relevo, que facilita o carregamento e descarregamento de matérias-primas, o isolamento térmico aprimorado das estruturas subterrâneas, que protege a biomassa das flutuações diárias da temperatura e torna o processo de fermentação mais estável.

O design pode ser equipado com dispositivos adicionais para aquecimento e mistura de matérias-primas.

É rentável fabricar um reator e usar biogás

A construção de uma usina de biogás tem os seguintes objetivos:

• produção de energia barata;
• a produção de fertilizantes facilmente digeríveis;
• economia na conexão com esgotos caros;
• processamento de lixo doméstico;
• lucro possível com a venda de gás;
• reduzindo a intensidade de odores desagradáveis ​​e melhorando a situação ambiental no território.

Para avaliar os benefícios da construção de um biorreator, um host enxuto deve considerar os seguintes aspectos:

• custos de bioestação são um investimento a longo prazo;
• equipamentos de biogás caseiros e instalação de um reator sem envolver especialistas de terceiros serão muito mais baratos, mas sua eficiência é menor do que a de uma fábrica cara;
• Para manter uma pressão estável dos gases, o agricultor deve ter acesso aos resíduos da produção animal em quantidade suficiente e por um longo período. No caso de preços altos de eletricidade e gás natural ou falta de gaseificação, o uso da instalação torna-se não apenas lucrativo, mas também necessário;
• para grandes fazendas com sua própria base de matérias-primas, a inclusão de um biorreator no sistema de estufas e fazendas de gado será uma solução lucrativa;
• para pequenas fazendas, a eficiência pode ser melhorada instalando vários reatores pequenos e carregando matérias-primas em diferentes intervalos de tempo. Isso evitará interrupções de gás com falta de matéria-prima.

Para saber como equipar o aquecimento em uma casa particular sem gás, clique aqui:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Como construir um biorreator por conta própria

A decisão sobre a construção foi tomada, agora precisamos projetar a instalação e calcular os materiais, ferramentas e equipamentos necessários.

Importante! A resistência a ambientes ácidos e alcalinos agressivos é o principal requisito para o material do biorreator.

Se um tanque de metal estiver disponível, ele poderá ser utilizado sujeito a um revestimento protetor contra corrosão. Ao escolher um recipiente de metal, preste atenção à presença de soldas e sua resistência.

Uma opção durável e conveniente é um tanque de polímero. Este material não se deteriora e não enferruja. Um barril com paredes rígidas grossas ou reforçadas suportará perfeitamente a carga.

A maneira mais barata é colocar recipientes de tijolo ou pedra, blocos de concreto. Para aumentar a resistência, as paredes são reforçadas e cobertas por dentro e por fora com um revestimento impermeabilizante de múltiplas camadas e impermeável a gás. O emplastro deve conter aditivos que fornecem as propriedades especificadas. A melhor forma que pode suportar todas as cargas de pressão é oval ou cilíndrica.

Na base deste tanque, é fornecido um orifício através do qual as matérias-primas usadas serão removidas. Esse orifício deve estar bem fechado, porque o sistema só funciona efetivamente em condições seladas.

Cálculo de ferramentas e materiais necessários

Para dispor o recipiente de tijolos e o dispositivo de todo o sistema, serão necessárias as seguintes ferramentas e materiais:

• tanque para misturar cimento ou betoneira;
• broca com misturador de bico;
• pedra britada e areia para uma almofada de drenagem;
• pá, fita métrica, espátula, espátula;
• tijolo, cimento, água, areia fina, reforço, plastificante e outros aditivos necessários;
• máquinas de soldar e elementos de fixação para a instalação de tubos e acessórios de metal;
• um filtro de água e um recipiente com lascas de metal para purificação de gás;
• Cilindros de pneus ou cilindros de propano padrão para armazenamento de gás.

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 for preenchida por dois terços do volume disponível.

Vamos determinar o volume do reator para uma pequena economia privada: se houver 5 vacas, 10 porcos e 40 galinhas, uma ninhada de 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + é formada durante o dia de sua vida. 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Para trazer os excrementos de frango à umidade necessária de 85%, adicione 5 litros de água. Peso total = 331,8 kg. Para processamento em 20 dias é necessário: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - cerca de 7 metros cúbicos apenas para o substrato. Estes são dois terços do volume necessário. Para obter o resultado, você precisa de 7x1,5 = 10,5 metros cúbicos. O valor obtido é o volume necessário do biorreator.

Lembre-se de que obter uma grande quantidade de biogás em pequenos recipientes não funcionará. A saída depende diretamente da massa de resíduos orgânicos processados ​​no reator. Portanto, para obter 100 metros cúbicos de biogás, é necessário processar uma tonelada de lixo orgânico.

Preparação do local para o dispositivo de biorreator

De graça biocombustível no local, você precisa escolher um local para a construção de tanques de concreto armado, que servirá como biorreator.

A localização ideal é escolhida longe dos alojamentos, locais para animais. Um armazém para armazenar matérias-primas pode estar próximo. Deve levar em consideração o nível das águas subterrâneas e a conveniência de carregar e descarregar biomassa. De preferência um local para o transporte de matérias-primas.

A localização econômica do vaso do reator é construí-lo abaixo do nível do solo. A inclinação do terreno também é muito conveniente. Isso reduzirá o custo do isolamento térmico e facilitará o carregamento do substrato orgânico.

A confiabilidade do projeto e a durabilidade do reator dependem da preparação do fundo e das paredes do poço para o tanque. As paredes são reforçadas e seladas com anéis de plástico, concreto e polímero. Aquecimento importante e completo. Como isolamento barato, use palha, argila, esterco e escória, materiais improvisados.

Montagem e instalação

Para economizar o orçamento, é ideal montar um projeto simples e confiável sem sinos e assobios e, durante a operação e quando surgirem oportunidades financeiras, adicionar elementos adicionais para aquecimento, automação e controle.

Instruções passo a passo para montar e instalar um biorreator ajudarão a montar a instalação por conta própria.

1. Cavar uma cova, despeje uma camada niveladora de areia no fundo, colocar a cova inteira com filme de PVC e despeje uma camada isolante de calor de argila expandida, palha e alinhá-la ao horizonte. Monte tubos para carregar e descarregar o substrato. O diâmetro dos tubos para as matérias-primas deve ter um diâmetro de pelo menos 300 mm, caso contrário eles irão entupir.
2. Coloque um recipiente de tijolo ou instale um acabado. Isole as paredes laterais do reator revestindo-o com argila e palha em várias camadas ou usando aquecedores modernos, por exemplo, espuma de poliestireno, espuma de poliuretano com espuma.
3. Para fazer um sistema de drenagem de gás composto por tubos verticais com vários orifícios no corpo. Esse sistema substituirá os misturadores.
4. Cubra a camada externa do material biológico carregado com um filme especial para criar uma leve pressão excessiva e acumular biogás sob a cúpula. Instale uma cúpula, que deve ser hermética e um tubo de saída de gás na parte superior, filtros para limpar uma escotilha hermética, um selo de água. O gás é acumulado e armazenado em sacos especiais de gás.

Lançamento do biorreator

1. Para que o biorreator funcione efetivamente, ele precisa ser carregado com matérias-primas com 2/3 do volume, a temperatura necessária para o funcionamento das bactérias, de modo que a tremonha de alimentação de biomassa deve ser colocada no lado ensolarado para aquecer.
2. O carregamento de um novo e a retirada do substrato orgânico gasto é mais barato e mais fácil de realizar, de acordo com o princípio do transbordamento, ou seja, elevar o nível de matéria orgânica dentro do reator ao introduzir uma nova porção removerá o substrato através do tubo de descarga em um volume igual ao volume do material introduzido.
3. Faça o download de um lote de bactérias. Reaqueça se necessário.

Remoção correta de gás do biorreator

O gás obtido durante a fermentação de produtos orgânicos é removido por um orifício especial fornecido no design da parte superior da tampa, que fecha firmemente o tanque. Para excluir a possibilidade de misturar biogás com o ar, é necessário garantir sua remoção através de uma trava de água (trava de água).

É possível controlar a pressão da mistura de gases no interior do biorreator com a ajuda de uma tampa, que deve subir com excesso de gás, ou seja, desempenhar o papel de uma válvula de liberação. Como contrapeso, você pode usar um peso normal. Se a pressão for normal, o gás gerado fluirá através do tubo de saída para o tanque de gás, sendo sujeito a purificação na água ao longo do caminho.

Regras de operação e segurança

O carregamento constante de lotes regulares e a descarga de fertilizantes acabados, o controle das condições de fermentação, garantirão o correto funcionamento da planta de biogás.

Empresas especializadas vendem lotes de bactérias que fermentam organicamente para produzir biogás.

Existem bactérias mesofílicas, termofílicas e psicrofílicas. A fermentação completa de orgânicos com a participação de bactérias termofílicas ocorrerá em 12 dias. As bactérias mesofílicas trabalham mais lentamente, processam matérias-primas em 20 dias.

A biomassa no reator deve ser misturada pelo menos duas vezes ao dia; caso contrário, uma crosta se formará na superfície, o que impede a saída livre do biogás. Na estação fria, o reator deve ser aquecido, mantendo a temperatura ideal para a maior produção do produto.

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A mistura orgânica carregada no reator não deve conter anti-sépticos, detergentes, produtos químicos prejudiciais à vida das bactérias e retardar a produção de biogás.

Importante! O biogás é inflamável e explosivo.

Para que o biorreator funcione corretamente, as mesmas regras devem ser seguidas como em qualquer instalação de gás. Se o equipamento estiver apertado, o biogás será desviado para o tanque de gás em tempo hábil, então não haverá problemas.

Se a pressão do gás exceder a norma ou envenenar em caso de vazamento, existe o risco de explosão, portanto, é recomendável instalar sensores de temperatura e pressão no reator. A inalação de biogás também é prejudicial à saúde humana.

Como garantir a atividade de biomassa

Você pode acelerar o processo de fermentação de biomassa aquecendo-o. Por via de regra, nas regiões do sul esse problema não surge. A temperatura ambiente é suficiente para a ativação natural dos processos de fermentação. Em regiões com severas condições climáticas no inverno, sem aquecimento, geralmente é impossível operar uma usina de biogás. 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:

• conecte uma bobina localizada sob o reator ao sistema de aquecimento;
• instale elementos de aquecimento elétrico na base do tanque;
• fornecer aquecimento direto do tanque usando aquecedores elétricos.

As bactérias que afetam a produção de metano estão no estado inativo no próprio alimento. Sua atividade aumenta a um certo nível de temperatura. A instalação de um sistema de aquecimento automatizado garantirá um fluxo normal do processo. A automação ligará o equipamento de aquecimento quando a próxima parte fria entrar no biorreator e depois o desligará quando a biomassa aquecer até um nível de temperatura predeterminado.

Esses sistemas de controle de temperatura são instalados em caldeiras, para que possam ser adquiridos em lojas especializadas na venda de equipamentos a gás.

É importante notar que é possível ativar a produção de biogás em casa, misturando a biomassa no reator. Para isso, é fabricado um dispositivo estruturalmente semelhante a um misturador doméstico. O dispositivo pode ser acionado por um eixo, que é conduzido por uma abertura localizada na tampa ou nas paredes do tanque.

Quais permissões especiais são necessárias para a instalação e uso de biogás

Para construir e operar um biorreator, bem como usar o gás obtido, é necessário, na fase de projeto, cuidar da obtenção das permissões necessárias. A aprovação deve ser feita com o serviço de gás, bombeiros e Rostekhnadzor.Em geral, as regras para instalação e operação são semelhantes às regras para o uso de equipamentos a gás convencionais. A construção deve ser realizada estritamente de acordo com os SNIPs, todos os oleodutos devem ser amarelos e ter as marcações apropriadas. Os sistemas prontos fabricados na fábrica são muitas vezes mais caros, mas possuem todos os documentos comprovativos que atendem a todos os requisitos técnicos. Os fabricantes garantem o equipamento e realizam a manutenção e o reparo de seus produtos.

Uma usina de biogás caseira pode economizar em custos de energia, que ocupam uma grande parte na determinação do custo de produtos agrícolas. Custos de produção mais baixos aumentarão a lucratividade da fazenda ou fazenda particular. Agora que você sabe como obter biogás a partir de resíduos existentes, resta apenas colocar a idéia em prática. Muitos agricultores aprendem há muito tempo como ganhar dinheiro com estrume.