Usina de biogás para uma casa particular: recomendações para organizar caseiros

Um proprietário inteligente sonha com energia barata, gerenciamento eficiente de resíduos e fertilizantes. A planta de biogás em casa do tipo faça você mesmo é uma maneira barata de realizar seus sonhos.

A automontagem de tais equipamentos custará um preço razoável e o gás produzido será uma boa ajuda para a família: pode ser usado para cozinhar, aquecer a casa e outras necessidades.

Vamos tentar entender as especificidades deste equipamento, suas vantagens e desvantagens. E também se é possível construir independentemente uma usina de biogás e se ela será eficaz.

As especificidades da produção de biogás

O biogás é formado como resultado da fermentação de um substrato biológico. É decomposto por hidrólise, bactérias formadoras de ácido e metano. Uma mistura de gases produzidos por bactérias é combustível, porque contém uma grande porcentagem de metano.

Em suas propriedades, praticamente não difere do gás natural, usado para necessidades industriais e domésticas.

Se desejado, cada proprietário da casa pode comprar uma planta de biogás para a produção industrial, mas é cara e o investimento compensa em 7 a 10 anos. Portanto, faz sentido fazer esforços e fazer um biorreator com suas próprias mãos

O biogás é um combustível ecológico e a tecnologia para sua produção não tem um impacto especial no meio ambiente. Além disso, os resíduos que precisam ser descartados são usados ​​como matéria-prima para o biogás.

Eles são colocados em um biorreator, onde o processamento ocorre:

• a biomassa foi exposta a bactérias por algum tempo. O período de fermentação depende do volume de matérias-primas;
• como resultado da atividade de bactérias anaeróbicas, é liberada uma mistura combustível de gases, que inclui metano (60%), dióxido de carbono (35%) e alguns outros gases (5%). Além disso, durante a fermentação em pequenas quantidades, o sulfeto de hidrogênio potencialmente perigoso é liberado.Como é venenoso, é altamente indesejável que as pessoas sejam expostas a ele;
• a mistura de gases do biorreator é limpa e entra no tanque de gás, onde é armazenada até o uso pretendido;
• o gás de um tanque de gás pode ser usado da mesma maneira que o gás natural. Ele vai para eletrodomésticos - fogões a gás, caldeiras de aquecimento, etc;
• a biomassa deteriorada deve ser removida regularmente do fermentador. Este é um trabalho adicional, mas o esforço compensa. Após a fermentação, as matérias-primas se transformam em fertilizante de alta qualidade, usado em campos e jardins.

Uma usina de biogás é benéfica para o proprietário de uma casa particular somente se ele tiver acesso constante aos resíduos das fazendas de gado. Em média, a partir de 1 metro cúbico. substrato pode ser obtido 70-80 metros cúbicos. biogás, mas a produção de gás é desigual e depende de muitos fatores, incluindo temperatura da biomassa. Isso complica os cálculos.

As plantas de biogás são ideais para os agricultores. O desperdício de animais pode fornecer gás suficiente para o aquecimento adequado de instalações residenciais e edifícios agrícolas

Para que o processo de produção de gás seja estável e contínuo, é melhor construir várias usinas de biogás e depositar o substrato nos fermentadores com uma diferença de tempo. Tais plantas operam em paralelo e as matérias-primas são carregadas nelas sequencialmente.

Isso garante uma produção constante de gás, para que possa ser continuamente fornecido aos eletrodomésticos.

Idealmente, o biorreator deve ser aquecido. Cada 10 graus de calor dobra a produção de gás. Embora o arranjo do aquecimento exija investimento, compensa com maior eficiência do projeto

Caseiro equipamento de biogás, montado a partir de materiais improvisados, é muito mais barato que as plantas de produção industrial. Sua eficácia é menor, mas é consistente com os fundos investidos. Se você tem acesso ao estrume e deseja fazer seus próprios esforços para a montagem e manutenção da estrutura, isso é muito benéfico.

Vantagens e desvantagens do sistema

As usinas de biogás têm muitas vantagens, mas existem deficiências suficientes; portanto, antes de iniciar o projeto e a construção, tudo deve ser pesado:

• Eliminação de resíduos. Graças à usina de biogás, você pode obter o máximo benefício do lixo, que ainda teria que ser descartado. Esse descarte é menos perigoso para o meio ambiente do que o aterro sanitário.
• Renovabilidade de matérias-primas. A biomassa não é carvão nem gás natural, cuja extração esgota as reservas de recursos. Ao cultivar, as matérias-primas aparecem constantemente.
• Quantidade relativamente pequena de CO2. Ao receber gás, o meio ambiente não é poluído, mas quando usado, uma pequena quantidade de dióxido de carbono é liberada na atmosfera. Não é perigoso e não é capaz de mudar criticamente o ambiente, porque as plantas absorvem durante o crescimento.
• Liberação moderada de enxofre. Quando o biogás é queimado, uma pequena quantidade de enxofre entra na atmosfera. Esse é um fenômeno negativo, mas sua escala é conhecida por comparação: ao queimar gás natural, a poluição ambiental com óxidos de enxofre é muito maior.
• Trabalho estável. A produção de biogás é mais estável que o trabalho painéis solares ou moinhos de vento. Se a energia do sol e do vento não puder ser controlada, as usinas de biogás dependem da atividade humana.
• Você pode usar várias configurações. O gás é sempre um risco. Para reduzir possíveis danos em caso de acidente, várias plantas de biogás podem ser dispersas por todo o local. Se você projetar e montar corretamente um sistema de vários fermentadores, ele funcionará mais estável do que um biorreator grande.
• Benefícios para a agricultura. Para obter biomassa, certos tipos de plantas são plantados. Você pode escolher aqueles que melhoram a condição do solo.Por exemplo, o sorgo reduz a erosão do solo, melhora sua qualidade.

O biogás tem suas desvantagens. Embora seja um combustível relativamente limpo, ainda polui a atmosfera. Também pode haver problemas com o fornecimento de biomassa vegetal.

Os proprietários irresponsáveis ​​das plantas costumam adquiri-la de tal maneira que drenam a terra e perturbam o equilíbrio ecológico.

Cálculo da rentabilidade da instalação

O esterco de vaca é geralmente usado como matéria-prima para a produção de biogás. Uma vaca adulta pode dar a ele o suficiente para fornecer 1,5 metros cúbicos. combustível; porco - 0,2 metros cúbicos; frango ou engatinhar (dependendo do peso corporal) - 0,01-0,02 cbm. Para entender se é muito ou pouco, é possível compará-lo com tipos de recursos mais familiares.

1 cbm O biogás fornece a mesma quantidade de energia térmica que:

• lenha - 3,5 kg;
• carvão - 1-2 kg;
• eletricidade - 9-10 kW / h.

Se você souber o peso aproximado dos resíduos agrícolas que estarão disponíveis nos próximos anos e a quantidade de energia necessária, poderá calcular a lucratividade de uma usina de biogás.

Uma das principais desvantagens da produção de biogás é o cheiro. A possibilidade de usar pequenas pilhas de composto é uma grande vantagem, mas você terá que suportar a inconveniência e controlar cuidadosamente o processo para não provocar a propagação de patógenos

Para a colocação no biorreator, é preparado um substrato, que inclui vários componentes nas seguintes proporções:

• estrume (melhor vaca ou porco) - 1,5 t;
• lixo orgânico (pode ser folhas deterioradas ou outros componentes de origem vegetal) - 3,5 t;
• aquecido a 35 graus de água (a quantidade de água morna é calculada para que sua massa seja de 65 a 75% da quantidade total de matéria orgânica).

O cálculo do substrato é feito para um marcador por seis meses, com base no consumo moderado de gás. Após cerca de 10 a 15 dias, o processo de fermentação dará os primeiros resultados: o gás aparecerá em pequenas quantidades e começará a encher o armazenamento. Após 30 dias, você pode esperar a produção total de combustível.

Os equipamentos para a produção de biogás ainda não são particularmente comuns em nosso país. Isso se deve em grande parte à falta de conhecimento das pessoas sobre os benefícios e características dos sistemas de biogás. Na China e na Índia, muitas pequenas fazendas estão equipadas com artesanato para fornecer combustível limpo adicional.

Se a instalação funcionar corretamente, o volume de biogás aumentará gradualmente até que o substrato decaia.A produtividade do projeto depende diretamente da taxa de fermentação da biomassa, que por sua vez está relacionada à temperatura e umidade do substrato.

Instrução de autoconstrução

Se não houver experiência na montagem de sistemas complexos, faz sentido selecionar a rede ou desenvolver o desenho mais simples de uma usina de biogás para uma casa particular.

Quanto mais simples o design, mais confiável e durável. Mais tarde, quando houver habilidades na construção e manuseio do sistema, será possível refazer o equipamento ou montar uma instalação adicional.

Em projetos caros de produção industrial, são fornecidos sistemas de mistura de biomassa, aquecimento automático, purificação de gás, etc. Os eletrodomésticos não são tão complicados. É melhor montar uma instalação simples e adicionar os elementos necessários

Ao calcular o volume do fermentador, vale a pena focar em 5 metros cúbicos. Esta instalação permite obter a quantidade de gás necessária para aquecer uma casa particular com uma área de 50 metros quadrados, se uma caldeira a gás ou fogão for usada como fonte de calor.

Este é um indicador médio, pois o valor calorífico do biogás geralmente não é superior a 6000 kcal / m3.

Para que o processo de fermentação prossiga de forma mais ou menos estável, é necessário atingir o regime de temperatura correto. Para fazer isso, o biorreator é instalado em um poço de terra ou em um isolamento térmico confiável pré-concebido. O aquecimento constante do substrato pode ser garantido se um tubo de aquecimento de água for colocado sob a base do fermentador

A construção de uma usina de biogás pode ser dividida em várias etapas.

Etapa 1 - preparação da fossa para o biorreator

Quase toda a planta de biogás é subterrânea, depende muito de como o poço foi escavado e terminado. Existem várias opções para fortalecer as paredes e vedar o poço - anéis de plástico, concreto e polímero.

A melhor solução é comprar anéis de polímero prontos com um fundo em branco. Custarão mais do que materiais improvisados, mas não será necessária vedação adicional. Os polímeros são sensíveis ao estresse mecânico, mas não têm medo de umidade e substâncias quimicamente agressivas. Eles não podem ser reparados, mas, se necessário, serão facilmente substituídos.

A intensidade da fermentação do substrato e da saída de gás depende da preparação das paredes e do fundo do biorreator; portanto, o poço é cuidadosamente reforçado, isolado e selado. Este é o estágio mais difícil e demorado do trabalho.

Etapa 2 - drenagem de gás

Comprar e instalar misturadores especiais para usinas de biogás é um prazer caro. O sistema pode ser barateado, organizando a drenagem de gás. É um polímero montado verticalmente canos de esgotoem que muitos buracos foram feitos.

Ao calcular o comprimento dos tubos de drenagem, um deve ser guiado pela profundidade planejada de enchimento do biorreator. As partes superiores dos tubos devem estar acima deste nível.

Para drenagem de gás, você pode escolher tubos de metal ou polímero. Os primeiros são mais fortes e os segundos mais resistentes a influências químicas. É melhor dar preferência aos polímeros, pois metal rapidamente enferruja e apodrece

Você pode carregar imediatamente o substrato no biorreator acabado. É coberto com um filme para que o gás liberado durante o processo de fermentação esteja sob leve pressão. Quando a cúpula estiver pronta, isso garantirá o fluxo normal de biometano através do tubo de saída.

Etapa 3 - instalação da cúpula e tubulações

O estágio final de montagem da planta mais simples de biogás é a instalação do topo abobadado. No ponto mais alto da cúpula, um tubo de exaustão de gás é instalado e puxado para suporte de gás, que é indispensável.

A capacidade do biorreator é fechada com uma tampa apertada. Para impedir a mistura de biometano com o ar, equipe uma armadilha de água. Serve também para purificar o gás. É necessário fornecer uma válvula de liberação que funcione se a pressão no fermentador for muito alta.

Leia mais sobre como fazer biogás a partir de estrume. neste material.

O espaço livre do biorreator, até certo ponto, serve como armazenamento de gás, mas isso não é suficiente para a operação segura da instalação. O gás deve ser consumido constantemente, caso contrário, é possível a explosão por pressão excessiva sob o domo

Métodos para aquecimento de um biorreator

Os microrganismos que processam o substrato estão constantemente presentes na biomassa, no entanto, para sua reprodução intensiva, é necessária uma temperatura de 38 graus ou mais.

Para aquecimento na estação fria, você pode usar uma bobina conectada ao sistema de aquecimento em casa ou aquecedores elétricos. O primeiro método é economicamente mais lucrativo, portanto, é usado com mais frequência.

Não é necessário cavar uma usina de biogás no chão; existem outras opções para organizá-la. Um exemplo de um sistema montado a partir de barris é mostrado no vídeo abaixo.

A maneira mais fácil é organizar o aquecimento por baixo, colocando um tubo no sistema de aquecimento, mas a eficiência de um trocador de calor é relativamente baixa. É melhor equipar o aquecimento externo, idealmente vapor, para que a biomassa não superaqueça

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Embora não haja nada complicado na montagem e no equipamento do biogás, você precisa estar extremamente atento aos detalhes. Erros não são permitidos, porque pode causar explosões e destruição. Oferecemos instruções em vídeo que ajudarão você a entender a configuração do dispositivo, montá-los corretamente e suplementar com dispositivos úteis para um uso mais conveniente do biogás.

O vídeo mostra como a planta padrão de biogás é organizada e funciona:

Um exemplo de uma planta de biogás caseira. Tutorial em vídeo DIY sobre como organizar o sistema:

Instruções em vídeo para montar uma usina de biogás a partir de um barril:

Descrição do processo de fabricação de misturadores para o substrato:

Uma descrição detalhada do trabalho de um armazenamento improvisado de gás:

Não importa quão simples seja a planta de biogás escolhida para uma casa particular, você não deve economizar nela. Se possível, é melhor comprar um biorreator dobrável para produção industrial.

Caso contrário, faça com materiais duráveis ​​e de alta qualidade: polímeros, concreto ou aço inoxidável. Isso criará um sistema de suprimento de gás verdadeiramente confiável e seguro em casa.

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