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Autoproducción de biogás. Planta de biogás de bricolaje Construcción de una planta de biogás

Un propietario ahorrativo sueña con recursos energéticos baratos, eliminación eficiente de residuos y obtención de fertilizantes. Una planta de biogás casera hecha por usted mismo es una forma económica de hacer realidad su sueño.

El montaje independiente de dicho equipo costará una cantidad razonable de dinero y el gas producido será de gran ayuda en el hogar: se puede utilizar para cocinar, calentar la casa y otras necesidades.

Intentemos comprender las características específicas de este equipo, sus ventajas y desventajas. Y también si es posible construir una planta de biogás usted mismo y si será eficaz.

El biogás se forma como resultado de la fermentación de un sustrato biológico. Se descompone por bacterias hidrolíticas, formadoras de ácido y metano. La mezcla de gases producida por bacterias es inflamable, porque Contiene un gran porcentaje de metano.

Sus propiedades prácticamente no se diferencian del gas natural, que se utiliza para necesidades industriales y domésticas.

Si lo desea, todos los propietarios de viviendas pueden adquirir una planta de biogás industrial, pero es cara y la inversión se amortiza en un plazo de 7 a 10 años. Por tanto, tiene sentido hacer un esfuerzo y hacer un biorreactor con tus propias manos.

El biogás es un combustible respetuoso con el medio ambiente y la tecnología para su producción no tiene mucho impacto en el medio ambiente. Además, los productos de desecho que es necesario eliminar se utilizan como materia prima para el biogás.

Se colocan en un biorreactor, donde se procesa:

  • la biomasa está expuesta a las bacterias durante algún tiempo. El período de fermentación depende del volumen de materias primas;
  • Como resultado de la actividad de las bacterias anaeróbicas, se libera una mezcla inflamable de gases, que incluye metano (60%), dióxido de carbono (35%) y algunos otros gases (5%). La fermentación también libera sulfuro de hidrógeno potencialmente peligroso en pequeñas cantidades. Es venenoso, por lo que es muy indeseable que las personas estén expuestas a él;
  • la mezcla de gases del biorreactor se purifica y se suministra a un tanque de gas, donde se almacena hasta su uso para el fin previsto;
  • El gas de un tanque de gasolina se puede utilizar de la misma manera que el gas natural. Se destina a electrodomésticos: estufas de gas, calderas de calefacción, etc.;
  • La biomasa descompuesta debe retirarse periódicamente del fermentador. Se trata de trabajo adicional, pero el esfuerzo vale la pena. Después de la fermentación, la materia prima se convierte en fertilizante de alta calidad, que se utiliza en campos y huertas.

Una planta de biogás es beneficiosa para el propietario de una casa privada sólo si tiene acceso constante a los residuos de las explotaciones ganaderas. En promedio, desde 1 metro cúbico. Podrás conseguir 70-80 metros cúbicos de sustrato. biogás, pero la producción de gas es desigual y depende de muchos factores, incluido temperaturas de la biomasa. Esto complica los cálculos.

En la finca de cualquier granja se puede utilizar no solo la energía del viento, el sol, sino también el biogás.

Biogás- combustible gaseoso, producto de la descomposición microbiológica anaeróbica de sustancias orgánicas. Las tecnologías de biogás son el método más radical, respetuoso con el medio ambiente y sin residuos de procesamiento, reciclaje y desinfección de una variedad de residuos orgánicos de origen vegetal y animal.

Condiciones de obtención y valor energético del biogás.

Quien quiera construir una pequeña planta de biogás en su finca necesita saber en detalle qué materias primas y qué tecnología se pueden utilizar para producir biogás.

Se obtiene biogás en el proceso de fermentación (descomposición) anaeróbica (sin acceso de aire) de sustancias orgánicas (biomasa) de diversos orígenes: excrementos de pájaros, copas, hojas, paja, tallos de plantas y otros desechos orgánicos de hogares individuales. Así, el biogás se puede producir a partir de todos los residuos domésticos que tengan la capacidad de fermentar y descomponerse en estado líquido o húmedo sin acceso a oxígeno. Las plantas anaeróbicas (fermentadores) permiten procesar cualquier masa orgánica durante el proceso en dos fases: descomposición de la masa orgánica (hidratación) y su gasificación.

El uso de materia orgánica que ha sufrido descomposición microbiológica en plantas de biogás aumenta la fertilidad del suelo y el rendimiento de diversos cultivos entre un 10 y un 50%.

El biogás, que se libera durante la fermentación compleja de desechos orgánicos, consiste en una mezcla de gases: metano (gas de "pantano") - 55-75%, dióxido de carbono - 23-33%, sulfuro de hidrógeno - 7%. La fermentación del metano es un proceso bacteriano. La principal condición para su flujo y producción de biogás es la presencia de calor en la biomasa sin acceso de aire, que se puede generar en plantas de biogás simples. Las instalaciones son fáciles de construir en granjas individuales en forma de fermentadores especiales para fermentar biomasa.

En la agricultura familiar, la principal materia prima orgánica para cargar en el fermentador es estiércol.

En la primera etapa de carga de estiércol de ganado en el contenedor del fermentador, la duración del proceso de fermentación debe ser de 20 días, estiércol de cerdo, de 30 días. Se obtiene más gas al cargar varios componentes orgánicos en comparación con cargar solo un componente. Por ejemplo, cuando se procesa estiércol de ganado y de aves, el biogás puede contener hasta un 70% de metano, lo que aumenta significativamente la eficiencia del biogás como combustible. Una vez estabilizado el proceso de fermentación, se deben cargar diariamente materias primas en el fermentador, pero no más del 10% de la cantidad de masa procesada en él. La humedad recomendada de las materias primas en verano es del 92-95%, en invierno, del 88-90%.

En el fermentador, junto con la producción de gas, se desinfectan los residuos orgánicos de la microflora patógena y se desodorizan los olores desagradables que se desprenden. El lodo marrón resultante se descarga periódicamente del fermentador y se utiliza como fertilizante.

Para calentar la masa procesada se utiliza el calor que se libera durante su descomposición en el biofermentador. Cuando la temperatura en el fermentador disminuye, la intensidad del desprendimiento de gas disminuye, ya que los procesos microbiológicos en la masa orgánica se ralentizan. Por tanto, un aislamiento térmico fiable de una planta de biogás (biofermentador) es una de las condiciones más importantes para su funcionamiento normal.

Para garantizar el régimen de fermentación requerido, se recomienda mezclar el estiércol colocado en el fermentador con agua caliente (preferiblemente 35-40 °C). También se deben minimizar las pérdidas de calor durante la recarga y limpieza periódicas del fermentador. Para un mejor calentamiento del fermentador, puede utilizar " efecto invernadero" Para ello, se instala un marco de madera o metal ligero encima de la cúpula y se cubre con una película de plástico. Los mejores resultados se consiguen a una temperatura de la materia prima que se está fermentando, 30-32°C y una humedad del 90-95%. En el sur de Ucrania, las plantas de biogás pueden funcionar de manera eficiente sin calentamiento adicional de la masa orgánica en el fermentador. En las regiones de la zona media y norte, parte del gas producido debe gastarse durante las épocas frías del año en calentamiento adicional de la masa fermentada, lo que complica el diseño de las plantas de biogás. Es posible que tras el primer llenado del fermentador y el inicio de la extracción de gas, este último no se queme. Esto se explica por el hecho de que el gas producido inicialmente contiene más del 60% de dióxido de carbono. En este caso, es necesario liberarlo a la atmósfera y después de 1-3 días la planta de biogás funcionará de manera estable.

Al fermentar excrementos de un animal, se pueden obtener por día: ganado vacuno (peso vivo 500-600 kg) - 1,5 metros cúbicos de biogás, cerdos (peso vivo 80-100 kg) - 0,2 metros cúbicos, pollo o conejo - 0,015 metros cúbicos .

En un día de fermentación, el 36% del biogás se forma a partir de estiércol de ganado y el 57% a partir de estiércol de cerdo. En términos energéticos, 1 metro cúbico de biogás equivale a 1,5 kg de carbón, 0,6 kg de queroseno, 2 kW/h de electricidad, 3,5 kg de leña y 12 kg de briquetas de estiércol.

Las tecnologías de biogás se han desarrollado ampliamente en China y se están implementando activamente en varios países de Europa, América, Asia y África. En Europa occidental, por ejemplo en Rumania e Italia, hace más de 10 años comenzaron a utilizarse ampliamente plantas de biogás de pequeño tamaño con un volumen de materias primas procesadas de 6 a 12 metros cúbicos.

Los propietarios de casas y granjas en Ucrania también comenzaron a mostrar interés en este tipo de instalaciones. En el territorio de cualquier finca es posible equipar una de las plantas de biogás más simples, que, por ejemplo, se utilizan en granjas individuales en Rumania. Según los mostrados en la Fig. 1-a, se equipan según las dimensiones el foso 1 y la cúpula 3. El foso se reviste con losas de hormigón armado de 10 cm de espesor, que se revocan con mortero de cemento y se recubren con resina para su estanqueidad. Se suelda una campana de 3 m de altura con hierro para tejados, en cuya parte superior se acumulará biogás. Para protegerla contra la corrosión, la campana se pinta periódicamente con dos capas de pintura al óleo. Es incluso mejor cubrir primero el interior de la campana con mina roja.

En la parte superior de la campana se instala un tubo 4 para extraer biogás y un manómetro 5 para medir su presión. El tubo de salida de gas 6 puede estar hecho de una manguera de goma, de plástico o de metal.

Alrededor del foso de fermentación se instala una ranura de hormigón-junta de agua 2, llena de agua, en la que se sumerge la parte inferior de la campana hasta una profundidad de 0,5 m.

El gas se puede suministrar a la estufa a través de tubos de metal, plástico o goma. Para evitar que las tuberías se rompan debido a la congelación del agua condensada en invierno, se utiliza un dispositivo simple (Fig. 1-b): el tubo 2 en forma de U se conecta a la tubería 1 en el punto más bajo. La altura de su parte libre debe ser mayor que la presión del biogás (en mm de columna de agua). El condensado 3 se drena por el extremo libre del tubo y no habrá fugas de gas.

En la segunda opción de instalación (Fig. 1-c), el foso 1, con un diámetro de 4 mm y una profundidad de 2 m, se recubre por dentro con hierro para tejados, cuyas láminas están firmemente soldadas. La superficie interior del tanque soldado está recubierta con resina para protección anticorrosión. En el exterior del borde superior del tanque de hormigón se instala una ranura circular de 5 a 1 m de profundidad, que se llena con agua. La parte vertical de la cúpula 2, que cubre el tanque, se instala libremente en él. Por lo tanto, la ranura en la que se vierte agua sirve como sello de agua. El biogás se recoge en la parte superior de la cúpula, desde donde se suministra a través del tubo de salida 3 y luego a través de la tubería 4 (o manguera) hasta el lugar de uso.

Se cargan aproximadamente 12 metros cúbicos de masa orgánica (preferiblemente estiércol fresco) en el tanque redondo 1, que se llena con la fracción líquida de estiércol (orina) sin añadir agua. Una semana después del llenado, el fermentador empieza a funcionar. En esta instalación, la capacidad del fermentador es de 12 metros cúbicos, lo que permite construirlo para 2-3 familias cuyas casas se encuentren cerca. Una instalación de este tipo puede construirse en una granja si la familia cría toros por contrato o tiene varias vacas.

El diseño y los esquemas tecnológicos de las instalaciones más sencillas de pequeño tamaño se muestran en la Fig. 1-d, re, f, gramo. Las flechas indican movimientos tecnológicos de la masa orgánica, gas y lodo inicial. Estructuralmente, la cúpula puede ser rígida o estar hecha de película de polietileno. La cúpula rígida puede fabricarse con una parte cilíndrica larga para una inmersión profunda en la masa procesada, “flotar” (Fig. 1-d) o insertarse en una válvula hidráulica (Fig. 1-d). Se puede insertar una cúpula de película en un sello de agua (Fig. 1-e) o fabricarla en forma de una bolsa grande pegada de una sola pieza (Fig. 1-g). En la última versión, se coloca un peso 9 sobre la bolsa de película para que la bolsa no se hinche demasiado y también para crear suficiente presión debajo de la película.

El gas, que se recoge debajo de la cúpula o película, se suministra a través de un gasoducto hasta el lugar de uso. Para evitar una explosión de gas, se puede instalar una válvula ajustada a una determinada presión en el tubo de salida. Sin embargo, el peligro de una explosión de gas es poco probable, ya que con un aumento significativo de la presión del gas debajo de la cúpula, ésta se elevará en el sello hidráulico a una altura crítica y se volcará, liberando el gas.

La producción de biogás puede verse reducida debido al hecho de que durante la fermentación se forma una costra en la superficie de la materia prima orgánica en el fermentador. Para que no interfiera con el escape del gas, se rompe mezclando la masa en el fermentador. No puede mezclar a mano, sino colocando un tenedor de metal en la cúpula desde abajo. La cúpula se eleva en el sello hidráulico hasta una cierta altura cuando se acumula gas y desciende a medida que se utiliza.

Debido al movimiento sistemático de la cúpula de arriba a abajo, las horquillas conectadas a la cúpula destruirán la corteza.

La alta humedad y la presencia de sulfuro de hidrógeno (hasta un 0,5%) contribuyen a una mayor corrosión de las piezas metálicas. plantas de biogás. Por lo tanto, el estado de todos los elementos metálicos del fermentador se controla periódicamente y los lugares dañados se protegen cuidadosamente, preferiblemente con plomo en una o dos capas, y luego se pintan en dos capas con cualquier pintura al óleo.

Arroz. 1. Esquemas de las plantas de biogás más simples.:

A). con cúpula piramidal: 1 - pozo para estiércol; 2 - sello de agua de ranura; 3 - campana para recoger gas; 4, 5 - tubo de salida de gas; 6 - manómetro;

b). dispositivo para eliminar el condensado: 1 - tubería para eliminar el gas; 2 - tubo en forma de U para condensado; 3 - condensado;

V). con cúpula cónica: 1 - pozo para estiércol; 2 - cúpula (campana); 3 - parte expandida de la tubería; 4 - tubo de salida de gas; 5 - sello de agua de ranura;

d, e, f, g - diagramas de variantes de las instalaciones más simples: 1 - suministro de residuos orgánicos; 2 - contenedor para residuos orgánicos; 3 - área de recolección de gas debajo de la cúpula; 4 - tubo de salida de gas; 5 - eliminación de lodos; 6 - manómetro; 7 - cúpula de película de polietileno; 8 - sello de agua; 9 - carga; 10 - bolsa monobloque de polietileno.

Planta de biogás con calentamiento de la masa fermentable por el calor liberado durante la descomposición del estiércol en un fermentador aeróbico, se muestra en la Fig. 2, incluye un tanque de metano: un recipiente cilíndrico de metal con una boca de llenado 3, una válvula de drenaje 9, un agitador mecánico 5 y un tubo de selección de biogás 6.

El fermentador 1 puede hacerse rectangular a partir de materiales de madera. Para descargar el estiércol tratado, las paredes laterales son desmontables. El piso del fermentador es de celosía, el aire se sopla a través del canal tecnológico 10 desde un ventilador 11. La parte superior del fermentador está cubierta con paneles de madera 2. Para reducir la pérdida de calor, las paredes y el fondo están hechos con una capa termoaislante. 7.

La instalación funciona así. Se vierte estiércol líquido preparado previamente con un contenido de humedad del 88-92% en el tanque de metano 4 a través del cabezal 3, el nivel del líquido está determinado por la parte inferior de la boca de llenado. El fermentador aeróbico 1 se llena a través de la parte superior de la abertura con estiércol de cama o una mezcla de estiércol con relleno orgánico seco suelto (paja, aserrín) con un contenido de humedad del 65-69%. Cuando se suministra aire a través del canal tecnológico al fermentador, la masa orgánica comienza a descomponerse y se libera calor. Basta con calentar el contenido del tanque de metano. Como resultado, se libera biogás. Se acumula en la parte superior del tanque digestor. A través del tubo 6 se utiliza para necesidades domésticas. Durante el proceso de fermentación, el estiércol en el digestor se mezcla con un mezclador 5.

Una instalación de este tipo se amortizará en un año únicamente gracias a la eliminación de residuos en el hogar.

Arroz. 2. Diagrama de una planta de biogás calentada.:
1 - fermentador; 2 - escudo de madera; 3 - boca de llenado; 4 - tanque de metano; 5 - agitador; 6 - tubería para muestreo de biogás; 7 - capa de aislamiento térmico; 8 - rejilla; 9 - válvula de drenaje de masa procesada; 10 - canal para suministro de aire; 11 - soplador.

Planta de biogás individual(IBGU-1) para una familia campesina con 2 a 6 vacas o 20-60 cerdos, o 100-300 aves (Fig. 3). La instalación puede procesar de 100 a 300 kg de estiércol cada día y produce de 100 a 300 kg de fertilizantes orgánicos respetuosos con el medio ambiente y de 3 a 12 metros cúbicos de biogás.

Para cocinar alimentos para una familia de 3 a 4 personas, es necesario quemar de 3 a 4 metros cúbicos de biogás por día, para calentar una casa con un área de 50 a 60 metros cuadrados - 10 a 11 metros cúbicos. La instalación puede funcionar en cualquier zona climática. La planta de Tula Stroytekhnika y la planta mecánica y de reparación de Orlovsky (Orel) comenzaron su producción en serie.

Arroz. 3. Esquema de una planta de biogás individual. IBGU-1:
1 - boca de llenado; 2 - agitador; 3 - tubo de muestreo de gas; 4 - capa de aislamiento térmico; 5 - tubería con grifo para descargar la masa procesada; 6 - termómetro.

Plantas de biogás. Producción de biogás

Plantas completas de acero inoxidable para producción de biogás.

Las plantas de biogás son una solución integral para el reciclaje de residuos de la industria alimentaria, complejos agroindustriales, producción de energía térmica, eléctrica y fertilizantes. La producción de metano en una planta de producción de biogás es la implementación de un proceso biológico.

La empresa alemana desarrolla y fabrica plantas completas para la producción de biogás y las vende en todo el mundo. Se han construido, puesto en marcha y funcionan con éxito más de 300 plantas de producción de biogás en Alemania, Francia, Países Bajos, Grecia, Gran Bretaña, Suecia, España, Luxemburgo, República Checa, Lituania, Estados Unidos, Japón y Chipre. Las instalaciones ofrecidas no son experimentales, sino equipos alemanes en funcionamiento, probados y confiables, certificados ISO y fabricados íntegramente en nuestra propia fábrica.

Le mostraremos cómo puede utilizar la bioenergía de forma inteligente y económica.

El biogás es un gas compuesto aproximadamente por un 60% de metano (CH4) y un 40% de dióxido de carbono. Sinónimos de biogás son gas de alcantarillado, gas de mina y gas de pantano, gas metano. Si tomamos el estiércol como ejemplo, entonces si una empresa produce 1 tonelada de estos "biorresiduos" por día, esto significa que de él se pueden obtener 50 m3 de gas o 100 kW de electricidad, o 35 litros de combustible diesel. ser reemplazado. El período de recuperación de la inversión de los equipos para procesar estiércol es de 2 a 3 años, y para algunos otros tipos de materias primas es incluso menor y alcanza 1,5 años. Además de los beneficios monetarios directos, la construcción de una planta de biogás tiene beneficios indirectos. Por ejemplo, es más barato que instalar un gasoducto, líneas eléctricas, generadores diésel de respaldo y crear lagunas. La tabla muestra el rendimiento de gas para varios tipos de materias primas.

FUENTES DE MATERIAS PRIMAS

Un área importante de aplicación de las plantas de producción de biogás son los grandes complejos agroindustriales, granjas ganaderas, granjas avícolas, fábricas de pescado, plantas de panadería, empresas de la industria alimentaria, plantas procesadoras de carne, fábricas de alcohol, cervecerías, lecherías, empresas de producción de cultivos y azúcar. fábricas, fábricas de almidón, producción de levadura, y no sólo como fuente alternativa de energía, sino también como método eficaz para reciclar estiércol (basura) y producir fertilizantes baratos, tanto para sus propias necesidades como para su venta en el mercado. La planta de biogás produce biogás y biofertilizantes a partir de residuos orgánicos de la agricultura y el procesamiento de alimentos mediante fermentación sin oxígeno, proporcionando el sistema de tratamiento más activo. Como estiércol de ganado, estiércol de cerdo, excrementos de aves, desechos de mataderos (sangre, grasa, intestinos, huesos), desechos vegetales, ensilaje, cereales podridos, aguas residuales, grasas, biorresiduos, desechos de la industria alimentaria, desechos de jardín y lodos de malta. materias primas. , orujo, vinaza alcohólica, pulpa de remolacha, glicerina técnica (procedente de la producción de biodiesel). La mayoría de los tipos de materias primas se pueden mezclar entre sí. El reciclaje de residuos es, ante todo, un sistema de limpieza que se amortiza y genera beneficios. A la salida de la planta, los residuos producen simultáneamente y en grandes cantidades: biogás, electricidad, calor y fertilizantes.

Todo lo mencionado anteriormente se produce a costo cero. Después de todo, el estiércol es gratuito y la instalación en sí consume solo entre el 10 y el 15% de la energía. Una persona es suficiente para hacer funcionar una instalación potente durante dos horas al día. Las plantas de biogás están totalmente automatizadas y, en consecuencia, los costes laborales son mínimos.

Tecnología y principio de funcionamiento de una planta de biogás.

La planta de biogás produce biogás y biofertilizantes a partir de residuos biológicos de la agricultura y la industria alimentaria mediante fermentación sin oxígeno. El biogás es un producto de desecho de bacterias beneficiosas productoras de metano. Los microorganismos metabolizan el carbono de sustratos orgánicos en condiciones anóxicas (anaeróbicamente). Este proceso, llamado putrefacción o fermentación anóxica, sigue la cadena alimentaria.

Composición de una planta de biogás típica:

Los biorresiduos pueden entregarse en camión o bombearse a una planta de biogás. Primero, las coenzimas se vierten (muelen), se homogeneizan y se mezclan con estiércol (excrementos). La homogeneización se realiza generalmente a una temperatura de 70 o C durante una hora con un tamaño máximo de partícula de 1 cm. La homogeneización con estiércol se realiza en un tanque de mezcla con potentes agitadores.

El reactor es un tanque completamente sellado y estanco a los gases. Este diseño está aislado térmicamente, porque dentro del tanque debe haber una temperatura fija para los microorganismos. Dentro del reactor hay un mezclador diseñado para mezclar completamente el contenido del reactor. Se crean las condiciones para la ausencia de capas flotantes y/o sedimentos.

Los microorganismos deben recibir todos los nutrientes necesarios. Las materias primas frescas deben introducirse en el reactor en pequeñas porciones varias veces al día. El tiempo medio de decantación hidráulica en el interior del reactor (dependiendo de los sustratos) es de 20-40 días. Durante este tiempo, las sustancias orgánicas dentro de la biomasa son metabolizadas (transformadas) por microorganismos. A la salida de la instalación se forman dos productos: biogás y sustrato (compostado y líquido).

El biogás se almacena en un tanque de almacenamiento de gas, un recipiente de gas, en el que se igualan la presión y la composición del gas. Desde el tanque de gasolina hay un suministro continuo de gas al generador del motor de gas. Aquí ya se produce calor y electricidad. Si es necesario, el biogás se purifica a gas natural (95% de metano), después de dicha purificación, el gas resultante es un análogo del gas natural (90-95% de metano CH4). La única diferencia es su origen.

Las plantas de biogás funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana, durante todo el año. Este modo de funcionamiento es otra ventaja. Todo el sistema está controlado por un sistema de automatización. Sólo se necesita una persona dos horas al día para gestionarlo.

Este empleado controla mediante un ordenador común y también maneja un tractor para alimentar con biomasa. Después de 2 semanas de formación, una persona sin habilidades especiales puede trabajar en la instalación, es decir, con educación secundaria o secundaria especializada.

BENEFICIOS

  • Biogás.
  • Estación de bioenergía propia.
  • Eliminación adecuada de residuos orgánicos. ¡Desperdicio en ingresos!
  • Biofertilizantes. Cuando se utilizan fertilizantes obtenidos de plantas de biogás, los rendimientos pueden aumentar entre un 30 y un 50%. El estiércol común, la vinaza u otros desechos no se pueden utilizar eficazmente como fertilizante durante 3 a 5 años. Cuando se utiliza una planta de biogás, los residuos biológicos se fermentan y la masa fermentada se puede utilizar inmediatamente como un biofertilizante altamente eficaz. La masa fermentada son biofertilizantes líquidos y sólidos respetuosos con el medio ambiente, libres de nitritos, semillas de malezas, microflora patógena, huevos de helmintos y olores específicos. Cuando se utilizan biofertilizantes tan equilibrados, la productividad aumenta significativamente.
  • Electricidad. Al instalar una planta de biogás, la empresa tendrá su propia electricidad, esencialmente gratuita, lo que significa una reducción significativa de los costos de producción, lo que a su vez permitirá a esta última obtener ventajas competitivas adicionales.
  • Cálido. El calor resultante del enfriamiento del generador o de la quema de biogás se puede utilizar para calentar empresas, invernaderos, fines tecnológicos, generar vapor, secar semillas, secar leña y producir agua hervida para la cría de ganado. La empresa recibe gas, electricidad, calor, fertilizantes y garantiza un ciclo de producción cerrado. El proyecto se amortiza al reducir el costo de los productos producidos por la empresa, ya que se reducen los costos de compra de gas, electricidad, agua caliente y fertilizantes.
  • Los beneficios adicionales pueden utilizarse para reembolsar el préstamo y desarrollar la producción. Reducción de la dependencia energética, reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, reducción de la contaminación ambiental por desechos agrícolas y ausencia de olores desagradables en la empresa.

La construcción de una planta de biogás es relevante no sólo para las granjas de nueva creación, sino también para las antiguas. Después de todo, las lagunas antiguas suelen estar superpobladas y su reparación requiere importantes fondos. Si bien algunos residuos pueden simplemente almacenarse en tanques de sedimentación, otros (como los residuos de los mataderos) requieren energía y dinero para eliminarlos. Requisitos del sitio. La instalación puede ubicarse en el lugar de tanques de sedimentación, lagunas o un antiguo vertedero. El tamaño medio del solar para la instalación es de 40x70 m.

Precio de la planta de biogás

Cada empresa es individual, por lo que en cada caso los costes financieros serán calculados por especialistas.

Proyecto de muestra

Damos un ejemplo de costes e ingresos medios al instalar equipos de biogás.
Cálculo de costes e ingresos utilizando el ejemplo de una planta de biogás para una destilería. El coste de instalación es de 1280 mil euros. Todos los servicios y obras están incluidos. La capacidad de vinaza es de 100 toneladas por día.

La humedad de la vinaza separada es del 70%. El período medio de recuperación de la inversión del proyecto es de 2 a 3 años. Y con el pleno uso de las capacidades de la instalación, la recuperación de la inversión puede ser de 1,5 a 1,8 años. El aprovechamiento de oportunidades es la adición de coenzimas, el uso de calor en invernaderos y la venta de todos los fertilizantes producidos.

Los costos de energía son uno de los principales rubros de costos, lo que afecta significativamente el costo de producción. Las plantas de tratamiento consumen alrededor del 50% de la energía y cuando se construye una planta de biogás se ahorra ese 50%. La empresa recibe gas, electricidad, calor, fertilizantes y garantiza un ciclo de producción cerrado.

El proyecto se amortiza al reducir los costos de producción, ya que se reducen los costos de compra de gas, electricidad, agua caliente y fertilizantes. Los beneficios adicionales se pueden utilizar para reembolsar el préstamo y desarrollar la producción.

Gastos:

Euro.

Mantenimiento de reactores

Costos de depreciación

mantenimiento de generador electrico

Electricidad (para el caso en que sólo se produzca gas)

Salario (con reserva tomamos 2 personas poco calificadas)

Costos totales del año.

Ingresos: 1. Venta/uso de gas (o electricidad como derivado del gas) 2. Venta/uso de fertilizantes 3. Venta de cuotas de CO2

Unidad cambiar

Salida a la una.

Producción en un año.

Cuesta euros.

Importe total en euros

Biofertilizantes líquidos

Cuotas de CO2

Beneficio total

Beneficio neto

El material fue preparado por Shilova E.P.

Ecología del consumo Finca: ¿Es rentable producir biocombustible en casa en pequeñas cantidades en una parcela privada? Si tienes varios barriles de metal y otros trastos de hierro, además de mucho tiempo libre y no sabes cómo gestionarlo, sí.

Supongamos que no hubiera gas natural en su pueblo y nunca lo habrá. Y aunque lo haya, cuesta dinero. Aunque es un orden de magnitud más económico que la costosa calefacción con electricidad y combustible líquido. El taller de producción de pellets más cercano está a unos cientos de kilómetros y el transporte es caro. Cada año es más difícil comprar leña y también es problemático quemarla. En este contexto, la idea de obtener biogás gratis en su propio patio trasero a partir de malas hierbas, excrementos de pollo, estiércol de su cerdo favorito o del contenido de la letrina del propietario parece muy tentadora. ¡Todo lo que tienes que hacer es construir un biorreactor! En la televisión hablan de cómo los ahorrativos agricultores alemanes se mantienen calientes con recursos de "estiércol" y ahora no necesitan ningún "Gazprom". Aquí es donde se cumple el dicho “quita la película de las heces”. Internet está repleto de artículos y vídeos sobre el tema "biogás a partir de biomasa" y "plantas de biogás de bricolaje". Pero sabemos poco sobre la aplicación práctica de la tecnología: todo el mundo habla de la producción de biogás en casa, pero pocos han visto ejemplos concretos en el pueblo, así como el legendario Yo-Mobile en la carretera. Intentemos descubrir por qué es así y cuáles son las perspectivas de las tecnologías bioenergéticas progresistas en las zonas rurales.

Qué es el biogás + un poco de historia

El biogás se forma como resultado de la descomposición secuencial en tres etapas (hidrólisis, formación de ácido y metano) de la biomasa por varios tipos de bacterias. El componente combustible útil es el metano y también puede estar presente hidrógeno.

El proceso de descomposición bacteriana que produce metano inflamable.

En mayor o menor medida, durante la descomposición de posibles restos de origen animal y vegetal se forman gases inflamables.

La composición aproximada del biogás, las proporciones específicas de los componentes dependen de las materias primas y la tecnología utilizadas.

La gente lleva mucho tiempo intentando utilizar este tipo de combustible natural; las crónicas medievales contienen referencias a que hace un milenio los habitantes de las regiones bajas de lo que hoy es Alemania obtenían biogás de la vegetación en descomposición sumergiendo pieles de cuero en lodo de pantano. En la oscura Edad Media e incluso en los siglos ilustrados, los meteoritos más talentosos que, gracias a una dieta especialmente seleccionada, eran capaces de liberar y encender a tiempo abundantes flatos de metano, despertaban el deleite constante del público en alegres espectáculos de feria. Las plantas industriales de biogás comenzaron a construirse con distintos grados de éxito a mediados del siglo XIX. En la URSS, en los años 80 del siglo pasado, se adoptó un programa estatal para el desarrollo de la industria, pero no se implementó, aunque se pusieron en marcha una docena de instalaciones de producción. En el extranjero, la tecnología para la producción de biogás se está mejorando y promoviendo de manera relativamente activa; el número total de instalaciones en funcionamiento asciende a decenas de miles. En los países desarrollados (CEE, EE. UU., Canadá, Australia), se trata de grandes complejos altamente automatizados, en los países en desarrollo (China, India), plantas de biogás semiartesanales para hogares y pequeñas granjas.

Porcentaje sobre el número de plantas de biogás en la Unión Europea. Se ve claramente que la tecnología se está desarrollando activamente sólo en Alemania, la razón son los sólidos subsidios gubernamentales y los incentivos fiscales.

¿Qué usos tiene el biogás?

Está claro que se utiliza como combustible, ya que arde. Calefacción de edificios industriales y residenciales, generación de electricidad, cocina. Sin embargo, no todo es tan sencillo como muestran los vídeos repartidos por YouTube. El biogás debe arder de forma estable en instalaciones generadoras de calor. Para ello, los parámetros del entorno gaseoso deben ajustarse a normas bastante estrictas. El contenido de metano debe ser al menos del 65% (óptimo 90-95%), debe estar ausente el hidrógeno, se ha eliminado el vapor de agua, se ha eliminado el dióxido de carbono y los componentes restantes son inertes a las altas temperaturas.

En edificios residenciales no se puede utilizar biogás procedente de “estiércol animal”, que no esté libre de impurezas malolientes.

La presión normalizada es de 12,5 bar, si el valor es inferior a 8-10 bar, la automatización en los modelos modernos de equipos de calefacción y cocina corta el suministro de gas. Es muy importante que las características del gas que ingresa al generador de calor sean estables. Si la presión supera los límites normales, la válvula funcionará y tendrás que volver a abrirla manualmente. Es malo si utiliza aparatos de gas obsoletos que no están equipados con un sistema de control de gas. En el mejor de los casos, el quemador de la caldera puede fallar. El peor de los casos es que el gas se acabe, pero su suministro no se detendrá. Y esto ya está lleno de tragedia. Resumamos lo dicho: las características del biogás deben llevarse a los parámetros requeridos y se deben observar estrictamente las precauciones de seguridad. Cadena tecnológica simplificada para la producción de biogás. Una etapa importante es la separación y la separación de gases.

¿Qué materias primas se utilizan para producir biogás?

Materias primas vegetales y animales.

  • Las materias primas vegetales son excelentes para la producción de biogás: a partir de hierba fresca se puede obtener el máximo rendimiento de combustible: hasta 250 m3 por tonelada de materia prima, un contenido de metano de hasta el 70%. Un poco menos, se pueden obtener hasta 220 m3 del ensilaje de maíz, hasta 180 m3 de las puntas de remolacha. Cualquier planta verde es adecuada, las algas y el heno son buenos (100 m3 por tonelada), pero tiene sentido utilizar piensos valiosos como combustible sólo si hay un exceso evidente. El rendimiento de metano de la pulpa formada durante la producción de jugos, aceites y biodiesel es bajo, pero el material también es gratuito. La falta de materias primas vegetales supone un ciclo de producción largo, de 1,5 a 2 meses. Es posible obtener biogás a partir de celulosa y otros desechos vegetales de lenta descomposición, pero la eficiencia es extremadamente baja, se produce poco metano y el ciclo de producción es muy largo. En conclusión, decimos que las materias primas vegetales hay que picarlas finamente.
  • Materias primas de origen animal: también son adecuados los cuernos y pezuñas tradicionales, los residuos de queserías, mataderos y plantas procesadoras, y también en forma triturada. El “mineral” más rico son las grasas animales; el rendimiento de biogás de alta calidad con una concentración de metano de hasta el 87% alcanza los 1500 m3 por tonelada. Sin embargo, las materias primas animales escasean y, por regla general, se les encuentran otros usos.

Gas inflamable de los excrementos.

  • El estiércol es barato y está disponible en abundancia en muchas granjas, pero el rendimiento y la calidad del biogás es significativamente menor que el de otros tipos. Las palmas de vaca y las manzanas de caballo se pueden utilizar en forma pura, la fermentación comienza inmediatamente, el rendimiento de biogás es de 60 m2 por tonelada de materia prima con un bajo contenido de metano (hasta 60%). El ciclo de producción es corto, de 10 a 15 días. El estiércol de cerdo y los excrementos de pollo son tóxicos; para que se puedan desarrollar bacterias beneficiosas, se mezclan con desechos vegetales y ensilaje. Un gran problema lo representan las composiciones detergentes y tensioactivos que se utilizan para limpiar las instalaciones ganaderas. Junto con los antibióticos, que ingresan al estiércol en grandes cantidades, inhiben el ambiente bacteriano e inhiben la formación de metano. Es completamente imposible no utilizar desinfectantes, y las empresas agrícolas que han invertido en la producción de gas a partir de estiércol se ven obligadas a buscar un compromiso entre la higiene y el control de las enfermedades animales, por un lado, y el mantenimiento de la productividad de los biorreactores, por el otro. otro.
  • También son adecuados los excrementos humanos, completamente libres. Pero el uso de aguas residuales ordinarias no es rentable, la concentración de heces es demasiado baja y la concentración de desinfectantes y tensioactivos es alta. Los tecnólogos afirman que solo se podrían utilizar si los "productos" fluyen desde el inodoro al sistema de alcantarillado, siempre que la taza se lave con solo un litro de agua (estándar 4/8 l). Y sin detergentes, por supuesto.

Requisitos adicionales para materias primas.

Un problema grave que enfrentan las granjas que han instalado equipos modernos para producir biogás es que la materia prima no debe contener inclusiones sólidas; una piedra, tuerca, trozo de alambre o tabla que accidentalmente entre en la masa obstruirá la tubería y desactivará el costoso sistema fecal. bomba o mezcladora. Hay que decir que los datos proporcionados sobre el rendimiento máximo de gas de la materia prima corresponden a condiciones ideales de laboratorio. Para acercarse a estas cifras en producción real, se deben cumplir una serie de condiciones: mantener la temperatura requerida, remover periódicamente las materias primas finamente molidas, añadir aditivos que activen la fermentación, etc. En una instalación improvisada, montada según las recomendaciones de los artículos sobre “producción de biogás con tus propias manos”, apenas es posible alcanzar el 20% del nivel máximo, mientras que las instalaciones de alta tecnología permiten alcanzar valores del 60- 95%.

Datos bastante objetivos sobre el rendimiento máximo de biogás para varios tipos de materias primas.

Diseño de plantas de biogás.


¿Es rentable producir biogás?

Ya hemos mencionado que en los países desarrollados se construyen grandes instalaciones industriales, mientras que en los países en desarrollo se construyen principalmente pequeñas para pequeñas explotaciones. Expliquemos por qué esto es así:


¿Tiene sentido producir biocombustibles en casa?

¿Es rentable producir biocombustible en casa en pequeñas cantidades en una parcela privada? Si tienes varios barriles de metal y otros trastos de hierro, además de mucho tiempo libre y no sabes cómo gestionarlo, sí. Pero, lamentablemente, los ahorros son escasos. E invertir en equipos de alta tecnología con pequeños volúmenes de materias primas y producción de metano no tiene sentido bajo ninguna circunstancia.

Otro video del Kulibin doméstico.

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Sin mezclar las materias primas y activar el proceso de fermentación, el rendimiento de metano no superará el 20% del posible. Esto significa que, en el mejor de los casos, con 100 kg (carga en tolva) de césped seleccionado se pueden obtener 5 m3 de gas sin tener en cuenta la compresión. Y será bueno si el contenido de metano supera el 50% y no es un hecho que se queme en el generador de calor. Según el autor, la materia prima se carga diariamente, es decir, su ciclo de producción es de un día. De hecho, el tiempo requerido es de 60 días. La cantidad de biogás obtenida por el inventor, contenida en un cilindro de 50 litros, que logró llenar en tiempo helado para una caldera de calefacción con una capacidad de 15 kW (un edificio residencial de unos 150 m2) es suficiente para 2 minutos. .

Se recomienda a quienes estén interesados ​​en la posibilidad de producir biogás que estudien detenidamente el problema, especialmente desde el punto de vista financiero, y que contacten con especialistas con experiencia en este tipo de trabajos si tienen preguntas técnicas. La información práctica obtenida de aquellas explotaciones donde ya se utilizan tecnologías bioenergéticas desde hace algún tiempo será muy valiosa. publicado

Plantas de biogás para granjas, el precio depende de la cantidad de componentes, varios parámetros característicos de dichos dispositivos, varía dentro de 170 mil rublos.

Trabajan para obtener, como resultado del procesamiento del producto final, combustibles y fertilizantes respetuosos con el medio ambiente, que se producen en la unidad, que incluye estructuras técnicas y dispositivos combinados en un único ciclo tecnológico.

Las plantas de biogás para el hogar podrían algún día sustituir por completo las costosas fuentes de energía para los residentes rurales. Los cataclismos económicos requieren que los desarrolladores de equipos agrícolas produzcan análogos de los recursos naturales en forma de materias primas improvisadas para reducir el costo de mantener una granja y una agricultura privadas.

Los objetivos de los agricultores son diferentes: algunos obtienen energía barata, mientras que otros necesitan utilizar una pequeña miniinstalación para procesar los residuos:

  • ganado

Como resultado del trabajo obtienen biofertilizantes y su propia fuente de energía. Además, las granjas tienen que deshacerse de diversas acumulaciones de desechos domésticos; en esto les ayuda una estructura conveniente y universal que regala productos útiles en lugar de innecesarios.

¿Quién opera el equipo?

Las pequeñas plantas de biogás son útiles en los hogares rurales modernos. Los criadores de ganado serios utilizan dispositivos más grandes, donde es imposible existir sin unidades que produzcan los tipos de energía necesarios.


La justificación para instalarlo en el patio de una casa particular o de una gran finca es la acumulación de materia orgánica, ya que cualquier equipo necesita energía para funcionar.

El mundo lucha por la ecología del medio ambiente, el medio más aceptable para ello es la construcción de instalaciones de biogás, que liberan sustancias puras y consumen combustible alternativo. Sobre esta base, los dispositivos han adquirido demanda en las granjas de nuestro país y del extranjero.

Equipamiento estandar

Los ingenieros ensamblan mecanismos de diferentes tamaños. La producción depende de la energía requerida, que la unidad debe procesar y producir a cambio. Una instalación estándar consta de los siguientes componentes:

  • tanque de almacenamiento, recibe material para su procesamiento.
  • mezcladores, molinos que son estructuralmente diferentes entre sí, trituran grandes fragmentos de materia prima
  • Depósito de gas, sellado herméticamente, aquí se acumula el gas.
  • Reactor en forma de depósito donde se forma el biocombustible.
  • Dispositivos que suministran materias primas al contenedor.
  • Instalaciones que transfieren el combustible resultante de un punto a otro para su posterior conversión.
    sistemas automáticos que protegen y controlan el proceso de producción

El funcionamiento del ciclo tecnológico se ha trabajado hasta el más mínimo detalle para facilitar a una persona el mantenimiento de la unidad durante el período de procesamiento.

Cómo funciona

El funcionamiento de las unidades se basa en el principio de la influencia de formaciones bacterianas de diversa naturaleza sobre la materia orgánica, provocando la fermentación. Estos procesos ocurren dentro del reactor. De la descomposición de algunos productos se obtiene otra sustancia, su composición incluye:

  • metano
  • dióxido de carbono
  • impurezas de amoníaco, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno

El principio de funcionamiento consta de los siguientes pasos:

  • Las materias primas se suministran al tanque de almacenamiento.
  • el material se tritura, se transporta mediante bombas y transportadores al tanque de ácido, en este tanque la biomasa se somete a un calentamiento adicional
  • un reactor duradero, resistente a los ácidos y herméticamente cerrado recibe materias primas preparadas para crear biogás

En el reactor se instalan dispositivos para proporcionar calentamiento adicional, dentro de +40 grados, mezclar sustancias, crear las condiciones adecuadas para ellas, acelerar los procesos de descomposición y fermentación, a partir de los cuales se forma el producto final. La velocidad de procesamiento depende de la capacidad de la instalación y del tipo de residuo.


En curso:

  • La acumulación de gas se realiza en tanques de gas, se montan como un elemento separado o se conectan con la carcasa.
  • El tanque del reactor se recolecta, una vez finalizado el procedimiento de descomposición, se transfiere para su uso.
  • Se crea suficiente presión en el tanque del tanque de gasolina para mover el gas al sistema de limpieza, de esta forma será utilizado por el consumidor en diversos campos de actividad.
  • utilizados para el fin previsto, adquieren sustancias para fertilizantes después de separarlas en sus componentes en forma líquida o sólida y trasladarlas a la parte de almacenamiento

La decisión de iniciar la construcción debe ir acompañada de la consideración de las condiciones en las que las plantas de biogás funcionan con la eficiencia requerida.

Opciones básicas para elegir.

La mala funcionalidad de los dispositivos se debe a una mala planificación. Los errores pueden notarse inmediatamente o después de un tiempo. A través de una investigación cuidadosa y exhaustiva, garantizamos que el equipo no falle. El procedimiento comienza después de determinar la disponibilidad de materias primas y cuánta energía se necesita para la existencia normal de los recursos energéticos.

El reactor y sus dimensiones están influenciados por:

  • cantidad de procesamiento
  • calidad de los materiales
  • tipo de materia prima
  • régimen de temperatura
  • periodo de fermentación

En la práctica, en una granja en particular, se debe prestar atención a los siguientes puntos:

  • carga diaria de materiales en relación con el tamaño del reactor
  • el volumen del contenedor en el que se procesan los residuos
  • calcular la salida
  • la capacidad de equilibrar el resultado y el consumo real

Antes de instalar el equipo, hay que elegir:

  • la ubicación más óptima para la instalación
  • modelo adecuado para características de diseño.

Los principales criterios en los que se basa la elección constructiva son la ubicación y la definición de una estructura subterránea o aérea. Además, al construir la estructura en la parte superior, se debe decidir cómo instalar el reactor en posición vertical u horizontal.

Los biofertilizantes se almacenan en edificios del lugar o en fosas y barriles metálicos. Los costes se reducirán mediante piezas de instalación ya preparadas, si están disponibles en la finca. La acumulación de materiales determina el tamaño y la forma de los tanques en los que se mezclan, así como el tipo de reactor y dispositivos necesarios para calentar las sustancias, triturarlas y mezclarlas.

El diseño del reactor seleccionado debe cumplir con:

  • sentido práctico
  • facilidad de mantenimiento
  • Estanco al agua y al gas para eliminar fugas y retener el gas en todo su volumen.

Un requisito previo para un funcionamiento eficaz es la presencia de un aislamiento térmico de alta calidad. Los costes de construcción y las pérdidas de calor se pueden reducir con superficies mínimas.

La estructura debe ser estable y soportar cargas de presión:

  • materias primas

Las instalaciones están equipadas de las siguientes formas más óptimas:

  • ovoide
  • cilíndrico
  • cónico
  • semicircular

No se recomienda equipar encofrados cuadrados de hormigón o ladrillo. La materia prima ejerce presión sobre las esquinas, lo que provoca la aparición de grietas, la interrupción de los procesos que tienen lugar en el interior y la acumulación de fragmentos sólidos. Los materiales fermentan mejor y las superficies secas no aparecen en estructuras con tabiques internos.

Los mejores materiales para la construcción son:

  • Acero: en estos contenedores se puede lograr una estanqueidad absoluta, son fáciles de fabricar y soportan cargas. El problema es una mayor susceptibilidad a la corrosión. Para evitar la oxidación, se tratan las superficies. Si la finca tiene un tanque de metal, se debe verificar su calidad desde todos los lados. Deshazte de las deficiencias.
  • Plástico: los tanques fabricados con este material se fabrican blandos y duros. La primera opción es menos adecuada, ya que es fácil causar daños y es difícil de aislar. Los depósitos de plástico duro son estables y no se oxidan.
  • Algunos países en desarrollo utilizan el hormigón. No tienen restricciones en cuanto a su vida útil, recubrimientos especiales pueden prevenir la aparición de grietas.
  • El ladrillo se utiliza en India y China. Para ello se utilizan únicamente productos bien cocidos o se colocan paredes de bloques de hormigón o piedra.

Al instalar equipos de hormigón, ladrillo o piedra, es necesario cuidar el acabado interno ignífugo, resistente a la materia orgánica y al sulfuro de hidrógeno.

La ubicación de la estructura debe tomarse con especial seriedad y tener en cuenta los siguientes factores:

  • espacio libre
  • distancia de la vivienda
  • almacenamiento
  • Ubicación de establos, pocilgas, gallineros.
  • agua subterránea
  • Cómoda carga y descarga de materiales.

Los reactores están ubicados:

  • en la superficie con la base
  • enterrado en el suelo
  • instalado dentro de la granja

Los dispositivos que funcionan mediante una reacción química o biológica están equipados con trampillas a través de las cuales se realizan trabajos de reparación periódicos. La junta de goma proporciona un sello cuando la tapa está cerrada. El aislamiento térmico es necesario para realizar trabajos independientemente de la temporada.
La estructura está aislada con materiales de desecho con tratamiento capa por capa de las superficies internas.