что нужно для его получения, монтаж и запуск реактора, правила безопасности, рентабельность

Постоянное повышение стоимости традиционных энергоносителей подталкивает домашних мастеров на создание самодельного оборудования, позволяющего получать из отходов биогаз своими руками. При таком подходе к ведению хозяйства удается не только получить дешевую энергию для отопления дома и других нужд, но и наладить процесс утилизации органических отходов и получения бесплатных удобрений для последующего внесения в почву.

Излишки произведенного биогаза, как и удобрений, можно реализовать по рыночной стоимости заинтересованным потребителям, превратив в деньги то, что буквально «валяется под ногами». Крупные фермеры могут позволить себе купить готовые станции по выработке биогаза, собранные в заводских условиях. Стоимость такого оборудования довольно высока. Однако и отдача от его эксплуатации соответствует сделанным вложениям. Менее мощные установки, работающие по тому же принципу, можно собрать своими силами из доступных материалов и деталей.

Что такое биогаз и как он образуется

В результате переработки биомассы получается биогаз

Биогаз относят к экологически чистым видам топлива. По своим характеристикам биогах во многом сходится с природным газом, добываемым в промышленных масштабах. Представить технологию получения биогаза можно следующим образом:

• в специальной емкости, называемой биореактором, происходит процесс переработки биомассы с участием анаэробных бактерий в условиях безвоздушного брожения в течение определенного периода, длительность которого зависит от объема загруженного сырья;
• в результате происходит выделение смеси газов, состоящей на 60 % из метана, на 35 % — из углекислого газа, на 5 % — из других газообразных веществ, среди которых есть и сероводород в небольшом количестве;
• получаемый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки отправляется на использование по назначению;
• переработанные отходы, ставшие высококачественными удобрениями, периодически удаляются из биореактора и вывозятся на поля.

Наглядная схема процесса выработки биотоплива

Чтобы производство биогаза наладить в домашних условиях в непрерывном режиме, надо владеть или иметь доступ к сельскохозяйственным и животноводческим предприятиям. Экономически выгодно заниматься получением биогаза только в том случае, если есть источник бесплатной поставки навоза и иных органических отходов животноводства.

Отопление газом по прежнему остаётся самым надёжным способом обогрева. Подробнее узнать об автономной газификации можно в следующем материале: https://aqua-rmnt.com/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Типы биореакторов

Установки для производства биогаза различаются по типу загрузки сырья, сбору полученного газа, размещению реактора относительно поверхности земли, материала изготовления. Бетон, кирпич и сталь являются наиболее подходящими материалами для строительства биореакторов.

По типу загрузки различают биоустановки, в которые загружается заданная порция сырья и проходит цикл переработки, а затем полностью выгружается. Выработка газа в этих установках нестабильна, зато в них можно загружать любые виды сырья. Как правило они имеют вертикальное расположение и занимают мало места.

В систему второго типа ежедневно подгружается порция органических отходов и выгружается равная ей по объему порция готовых ферментированных удобрений. В реакторе всегда остается рабочая смесь. Установка так называемой непрерывной загрузки стабильно вырабатывает больше биогаза и пользуется большой популярностью у фермеров. В основном эти реакторы расположены горизонтально и удобны при наличии свободного места на участке.

Выбранный тип сбора биогаза определяет конструктивные особенности реактора.

• баллонные системы состоят из резинового или пластикового термостойкого баллона, в котором совмещены реактор и газгольдер. Преимущества этого вида реакторов – простота конструкции, загрузки и выгрузки сырья, легкость очистки и транспортировки, малая стоимость. К минусам можно отнести небольшой срок службы, 2-5 лет, возможность повреждения в результате внешних воздействий. К баллонным реакторам относятся и установки канального типа, которые широко используются в Европе для переработки жидких отходов и сточных вод. Такой резиновый верх эффективен при высокой температуре окружающей среды и отсутствии риска повреждений баллона. У конструкции с фиксированным куполом полностью закрытый реактор и компенсирующая емкость для выгрузки шлама. Газ скапливается в куполе, при загрузке очередной порции сырья переработанная масса выталкивается в компенсационную емкость.
• Биосистемы с плавающим куполом состоят из монолитного биореактора, расположенного под землей и подвижного газгольдера, который плавает в специальном водяном кармане или прямо в сырье и поднимается под действием давления газа. Преимуществом плавающего купола является легкость эксплуатации и возможность определения давления газа по высоте поднятия купола. Это отличное решение для крупной фермы.
• При выборе подземного или расположения установки над поверхностью, нужно учитывать уклон рельефа, что облегчает загрузку и выгрузку сырья, усиленную теплоизоляцию подземных конструкций, которая защищает биомассу от суточных колебаний температуры и делает процесс брожения более стабильным.

Конструкция может оснащаться дополнительными устройствами для подогрева и перемешивания сырья.

Рентабельно ли делать реактор и пользоваться биогазом

Строительство биогазовой установки преследует следующие цели:

• производство дешевой энергии;
• выработка легкоусваиваемых удобрений;
• экономия на подключении к дорогостоящей канализации;
• переработка отходов хозяйства;
• возможная прибыль от продажи газа;
• снижение интенсивности неприятного запаха и улучшение экологической обстановки на территории.

График рентабельности выработки и использования биогаза

Для оценки выгоды строительства биореактора рачительному хозяину следует учесть следующие аспекты:

• затраты на биоустановку относятся к долгосрочным капиталовложениям;
• самодельное биогазовое оборудование и установка реактора без привлечения сторонних специалистов обойдется гораздо дешевле, но и его эффективность ниже, чем у дорогого заводского;
• для поддержания стабильного давления газа, у фермера должен быть доступ к отходам животноводческого производства в достаточном количестве и на длительный срок. В случае высоких цен на электроэнергию и природный газ или отсутствие возможности газификации, использование установки становится не только выгодным, но и необходимым;
• для крупных хозяйств с собственной сырьевой базой, выгодным решением будет включение биореактора в систему теплиц и ферм КРС;
• для небольших ферм повысить эффективность можно путем монтажа нескольких небольших реакторов и загружать сырье в разные промежутки времени. Это позволит избежать перебоев с газом при недостатке исходного сырья.

Узнать о том, как обустроить отопление в частном доме без газа, можно здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Как построить биореактор своими силами

Решение о строительстве принято, теперь нужно спроектировать установку и рассчитать необходимые материалы, инструменты и оборудование.

Важно! Стойкость к агрессивным кислым и щелочным средам – основное требование к материалу биореактора.

Если в наличии есть металлическая цистерна – ее можно использовать при условии защитного покрытия от коррозии. При выборе емкости из металла обратите внимание на наличие сварных швов и их прочность.

Прочный и удобный вариант – емкость из полимера. Этот материал не гниет и не ржавеет. Прекрасно выдержит нагрузку бочка с толстыми жесткими стенками или армированная.

Самый дешевый способ – выкладка емкости из кирпича или камня, бетонных блоков. Для увеличения прочности стены армируют и покрывают внутри и снаружи многослойным гидроизоляционным и газонепроницаемым покрытием. Штукатурка должна содержать присадки, обеспечивающие заданные свойства. Наилучшая форма, которая позволит выдержать все нагрузки давления – овальная или цилиндрическая.

В основании этой емкости предусматривают наличие отверстия, через которое будет удаляться отработанное сырье. Данное отверстие должно плотно закрываться, ведь система эффективно работает лишь в герметичных условиях.

Расчёт необходимых инструментов и материалов

Для выкладки кирпичной емкости и устройства всей системы понадобятся следующие инструменты и материалы:

• ёмкость для замешивания цементного раствора или бетономешалка;
• дрель с насадкой миксер;
• щебень и песок для устройства дренажной подушки;
• лопата, рулетка, мастерок, шпатель;
• кирпич, цемент, вода, мелкофракционный песок, арматура, пластификатор и другие необходимые присадки;
• сварочный аппарат и крепеж для монтажа металлических труб и комплектующих;
• водяной фильтр и ёмкость с металлической стружкой для очистки газа;
• баллоны от шин или стандартные пропановые баллоны для хранения газа.

Размер бетонного резервуара определяется из количества органических отходов, появляющихся ежесуточно в частном подворье или фермерском хозяйстве. Полноценная работа биореактора возможно в случае его заполнения на две трети от имеющегося объема.

Определим объем реактора для небольшого частного хозяйства: если в наличии есть 5 коров, 10 свиней и 40 кур, то за сутки их жизнедеятельности образуется помета 5 х 55 кг + 10 х 4,5 кг + 40 х 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы довести куриный помет до необходимой влажности 85% необходимо долить 5 литров воды. Общая масса = 331,8 кг.  Для переработки за 20 дней необходимо: 331,8 кг х 20 = 6636 кг — около 7 кубов только под субстрат. Это две трети нужного объема. Чтобы получить результат, нужно 7х1,5= 10,5 куб. Полученная величина и есть необходимый объём биореактора.

Помните, что добыть большое количество биогаза в маленьких емкостях не получится. Выход напрямую зависит от массы перерабатываемых в реакторе органических отходов. Так, чтобы получить 100 кубических метров биогаза, надо переработать тонну органических отходов.

Подготовка места для устройства биореактора

Для получения бесплатного биотоплива на участке необходимо выбрать место для строительства армированной бетонной емкости, которая будет служить биореактором.

Оптимальное расположение выбирают вдали от жилых помещений, мест размещения животных. Склад хранения сырья может быть недалеко. Следует учесть уровень грунтовых вод и удобство загрузки и выгрузки биомасс. Желательно место для подвоза сырья.

Экономичным размещением емкости реактора является строительство его ниже уровня земли. Уклон рельефа также очень удобен. Это удешевит теплоизоляцию и облегчит загрузку органического субстрата.

Надежность конструкции и долговечность работы реактора напрямую зависит от подготовки дна и стенок ямы для емкости. Укрепление стен и их герметизацию производят с помощью пластика, бетона, используют полимерные кольца. Важно и тщательное утепление. В качестве дешевого утеплителя используют солому, глину, сухой навоз и шлак, подручные материалы.

Сборка и монтаж установки

Для экономии бюджета оптимально смонтировать простую и надёжную конструкцию без наворотов, а потом, в процессе эксплуатации и при появлении финансовых возможностей, добавлять дополнительные элементы для подогрева, автоматизации, управления.

Наглядная схема устройства биореактора

Пошаговая инструкция по сборке и установке биореактора поможет смонтировать установку своими силами.

1. Выкопать котлован, на дно насыпать выравнивающий слой песка, проложить весь котлован ПВХ пленкой, затем насыпать теплоизоляционный слой керамзита, соломы, выровнять в горизонт. Смонтировать трубы для загрузки и выгрузки субстрата. Диаметр труб для сырья должен иметь диаметр не менее 300 мм, иначе они забьются.
2. Выложить кирпичную емкость или установить готовую. Утеплить боковые стенки реактора, обмазав глиной и соломой в несколько слоёв или применив современные утеплители, например, пенополистирол, вспененный пенополиуретан.
3. Сделать систему газового дренажа, состоящую из вертикальных труб с многочисленными отверстиями по корпусу. Такая система заменит мешалки.
4. Накрыть внешний слой загруженного биосырья специальной пленкой для создания небольшого избыточного давления и скапливания биогаза под куполом. Установить купол, который должен быть герметичным и газоотводящую трубу наверху, фильтры для очистки герметичный люк, гидрозатвор. Газ накапливается и хранится в специальных мешках-газгольдерах.

Запуск биореактора

1. Для эффективной работы биореактора необходима его загрузка сырьем на 2/3 объема, необходимая для работы бактерий температура, поэтому бункер для подачи биомассы следует расположить на солнечной стороне, чтобы он прогревался.
2. Загрузку нового и вывод отработанного органического субстрата дешевле и легче проводить по принципу перелива, т.е. подъем уровня органики внутри реактора при вводе новой порции выведет через трубу выгрузки субстрат в объеме, равном объему вводимого материала.
3. Загрузить партию бактерий. При необходимости подогреть.

Правильный отвод газа из биореактора

Получаемый в процессе брожения органики газ отводят через специальное отверстие, предусмотренное в конструкции верхней части крышки, которой плотно закрывают резервуар. Чтобы исключить вероятность смешивания биогаза с воздухом, надо обеспечить его отвод через водяной затвор (гидрозатвор).

Контролировать давление газовой смеси внутри биореактора можно с помощью крышки, которая должна при избытке газа приподниматься, то есть играть роль спускового клапана. В качестве противовеса можно использовать обычную гирю. Если давление в норме, то выработанный газ будет поступать по отводящей трубе в газгольдер, по пути подвергаясь очистке в воде.

Получаемый газ отводят через специальное отверстие, расположенное в конструкции крышки

Правила эксплуатации и безопасности

Постоянная подгрузка очередных партий и выгрузка готовых удобрений, контроль условий брожения, обеспечат правильную работу биогазовой установки.

Специализированные фирмы продают партии ферментирующих органику бактерий для выработки биогаза.

Существуют мезофильные, термофильные и психрофильные бактерии. Полная ферментация органики с участием термофильных бактерий произойдет за 12 дней. Мезофильные бактерии работают медленнее, они переработают сырье за 20 дней.

Биомассу в реакторе нужно перемешивать как минимум два раза в день, иначе на поверхности образуется корка, препятствующая свободному выходу биогаза. В холодное время года реактор следует подогревать, поддерживая оптимальную температуру для наибольшей выработки продукта.

Изготовить камин для квартиры на экологически чистом топливе не составляет труда при наличии должного желания и соответствующих инструкций. Подробности: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/biokamin-svoimi-rukami.html

Органическая смесь, загружаемая в реактор не должна содержать антисептиков, моющих средств, химических веществ, вредных для жизнедеятельности бактерий и замедляющих выработку биогаза.

Важно! Биогаз является воспламеняющимся и взрывоопасным.

Для правильной работы биореактора необходимо соблюдать те же правила, что и для любых газовых установок. Если оборудование герметично, биогаз своевременно отводится в газгольдер, то проблем не возникнет.

Если же давление газа превысит норму или будет травить при нарушении герметичности, возникает риск взрыва, поэтому рекомендуется установить датчики температуры и давления в реакторе. Вдыхание биогаза также опасно для здоровья человека.

Как обеспечить активность биомассы

Ускорить процесс брожения биомассы можно с помощью ее подогрева. Как правило, в южных регионах такой проблемы не возникает. Температуры окружающего воздуха хватает для естественной активации процессов брожения. В регионах с суровыми климатическими условиями в зимнее время без подогрева вообще невозможна эксплуатация установки по производству биогаза. Ведь процесс брожения запускается при температуре, превышающей отметку в 38 градусов по Цельсию.

Организовать подогрев резервуара с биомассой можно несколькими способами:

• подключить к системе отопления змеевик, расположенный под реактором;
• установить в основании емкости электрические нагревательные элементы;
• обеспечить прямой нагрев резервуара путем использования электрических отопительных приборов.

Бактерии, влияющие на выработку метана, находятся в спящем состоянии в самом сырье. Их активность повышается при определенном уровне температуры. Обеспечить нормальное течение процесса позволит установка автоматизированной системы подогрева.  Автоматика включит обогревательное оборудование при поступлении в биореактор очередной холодной партии, а затем выключит, когда биомасса прогреется до заданного уровня температуры.

Подобные системы контроля температуры устанавливаются в водогрейных котлах, поэтому их можно приобрести в магазинах, специализирующихся на продаже газового оборудования.

На схеме показан весь цикл, начиная от загрузки твердого и жидкого сырья, и заканчивая отводом биогаза к потребителям

Важно заметить, что активизировать выработку биогаза в домашних условиях можно с помощью перемешивания биомассы в реакторе. Для этого изготавливают устройство, конструктивно похожее на бытовой миксер. Привести устройство в движение может вал, который выводят через отверстие, расположенное в крышке или стенках резервуара.

Какие специальные разрешения требуются на установку и использование биогаза

Чтобы построить и эксплуатировать биореактор, а также использовать полученный газ, нужно еще на стадии проектирования озаботиться получением необходимых разрешений. Согласование нужно пройти с газовой службой, пожарниками и Ростехнадзором. В целом правила установки и эксплуатации аналогичны правилам пользования обычным газовым оборудованием. Строительство должно производиться строго по СНИПам, все трубопроводы должны быть желтого цвета и иметь соответствующую маркировку. Готовые системы, изготовленные на заводе, стоят в разы дороже, но имеют все сопроводительные документы, соответствуют всем техническим требованиям. Производители дают на оборудование гарантию и производят обслуживание и ремонт своей продукции.

Самодельная установка для получения биогаза может позволить экономить на оплате энергоносителей, занимающих большую долю в определении себестоимости сельскохозяйственной продукции. Снижение расходов на выпуск продукции скажется на увеличении рентабельности фермерского хозяйства или частного подворья. Теперь, когда вы знаете, как получить из имеющихся отходов биогаз, остается лишь реализовать идею на практике. Многие фермеры уже давно научились из навоза делать деньги.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

МОЖНО ЛИ ПОЛУЧАТЬ БИОГАЗ ИЗ ЛИСТЬЕВ

25.02.2020

Биогаз — это возобновляемая энергия, которую производят из доступного в данной местности сырья. В ход идут любые органические остатки, от пищевых отходов до осадков сточных вод. В сельской местности утилизируют растительные остатки — солому, силос, жом, шелуху, а также экскременты скота. В городах сырьевой базой выступают свалки, предприятия пищевой промышленности, бытовые отходы.

Получение биогаза позволяет улучшить экологическую обстановку, избавиться от проблемы складирования, утилизации и захоронения отходов, снизить выбросы парниковых газов, а также получить постоянный поток возобновляемого энергетического сырья для ТЭЦ, транспорта и электроэнергетики.

Из всех видов возобновляемого транспортного топлива биометан обладает наименьшим эффектом парникового газа и наилучшей производственной эффективностью, учитывая всю производственную цепочку. В процессе производства биогаза не только углерод, но и питательные вещества рециркулируются, когда конечный продукт используется в качестве удобрения. Это означает, что в результате хозяйственной деятельности меньше искусственных удобрений попадают в грунтовые воды. Биогаз необходим для перехода на экономику, независимую от ископаемого топлива.

Как происходит утилизация листьев

В каждом городе осенью мы наблюдаем одинаковую картину: десятки рабочих коммунального хозяйства сгребают опавшую листву, затем грузят ее на машины и увозят в неизвестном направлении. Что происходит дальше с собранными листьями? Да ничего, их вывозят на полигон твердых бытовых отходов и оставляют там гнить. Жечь листья с деревьев запрещено Законом Украины, за это полагается административное наказание в виде штрафа.

В процессе роста листья накапливают в себе большое количество токсических веществ, попадающих в воздух с выхлопными газами. При сжигании листвы выделяется угарный и углекислый газ, бензапирен, обладающий канцерогенными свойствами, диоксины. Из одной тонны сожженных листьев в воздух попадает до 30 кг токсичных соединений.

Чтобы представить себе масштаб вопроса, приведем данные Киевской городской администрации. Ежегодно осенью в Киеве собирают и вывозят 120 тысяч тонн опавших листьев. Эта цифра заставила задуматься городские власти, и в июне 2019 года было заявлено о планах строительства биогазового комплекса. Такая установка позволит решить сразу несколько вопросов:

• утилизировать листья с деревьев;
• освободить место на полигоне ТБО, которое раньше занимали собранные листья;
• получить биогаз из отходов и использовать его на нужды города;
• избежать выброса в атмосферу вредных веществ.

Получение биогаза из отходов городского хозяйства — идея, безусловно, отличная и заслуживающая всяческого одобрения. Рассмотрим, как этот процесс может выглядеть в реальности.

Как получают биогаз из листьев

Процесс переработки листьев, как и любого другого органического сырья, происходит методом анаэробного сбраживания в специальных герметичных емкостях — метантенках. Чтобы листья стали полноценным субстратом, их нужно очистить от посторонних примесей (мусора, пластика, камня, крупных веток), затем измельчить, добавить воды и загрузить в бродильную установку. Чтобы процесс протекал активнее, субстрат должен иметь определенные параметры по составу. Для его оптимизации в смесь добавляют другие компоненты. Ими могут быть пищевые отходы, другие растительные остатки.

Субстрат слегка подогревают и выдерживают в течение заданного времени. В процессе брожения выделяется биогазовая смесь, содержащая от 50% до 70% метана. Она поступает в накопители — газгольдеры, откуда затем подается либо в отопительный котел, либо на дальнейшую очистку. После обогащения газ можно использовать в когенерационных установках, подавать в общую газотранспортную сеть, продавать на газовых заправках для автомобилей.

 В бродильном бункере остается дигестат, который можно использовать в качестве удобрения. Он не имеет вредных примесей и является достаточно концентрированным. Подробно процесс получения биогаза описан в нашей статье.

Как используют биогаз из листьев?

Биогазовая смесь, которая поступает в накопители, содержит ценный энергетический компонент — метан. Без дополнительных очисток такой газ можно использовать в отопительных котлах ТЭЦ, и таким образом снизить потребление природного газа.

Обогащение биогаза до уровня, близкого к природному, дает гораздо более широкие возможности его использования. Для этого содержание метана в биогазе должно составлять не менее 95-97%. Существуют технологии, которые позволяют добиться такого результата. Прежде всего, газ очищают от воды, сероводорода и углекислого газа.

Очищенным газом (его принято называть биометан) можно заправлять автомобили, оснащенные газовым оборудованием. Биометан можно использовать в газогенераторных установках и таким образом получать электроэнергию из листьев.

Как видим, опавшие листья могут принести немалую пользу и сэкономить средства на бензин, природный газ и другие энергоресурсы. Но самое важное, что утилизация листьев по технологии анаэробного брожения способна улучшить экологическую ситуацию в городе. 

Какие сложности могут быть при получении биогаза из листьев?

Организация любого предприятия предполагает оценку рисков. В нашем случае таких моментов несколько, мы расскажем о них ниже.

1. Опадающие листья с деревьев бывают только осенью, их не хватит для круглогодичной работы биогазовой установки. Для получения биогаза в течение всего года нужно предусмотреть возможность работы на другом субстрате.
2. Листья как сырье нуждаются в дополнительной очистке от мусора. При сборе в массу листьев попадают мелкие камни, песок, ветки, пластик, бумага и пр. Эти предметы могут вызвать поломку дробильного оборудования, а также снизить качество субстрата. Поэтому их нужно удалять.
3. Как самостоятельное сырье листья малоэффективны, они имеют низкий уровень переработки бактериями. Необходимо использовать ко-субстрат для улучшения свойств исходной смеси.

Эти вопросы носят не только технический, но и экономический характер. Использование дополнительного оборудования, довоз ко-субстрата и перенастройка станции на работу с другим сырьем приводят к увеличению стоимости проекта. Поэтому нужно очень тщательно рассчитать все данные до начала строительства.

Сколько биогаза можно получить из листьев?

Этот вопрос достаточно сложный, так как выход биогаза зависит от многих параметров. К ним относятся:

• состав субстрата;
• применяемый вид технологии и оборудования;
• соблюдение технологических режимов (подогрев и т.д.).

Каждый из факторов играет значимую роль. Для предварительной оценки можно воспользоваться приближенными расчетами.

По имеющимся данным, выход биогаза из 1 тонны листьев составляет 2,85 — 3 кубических метра. Следовательно, из 120 тыс. тонн (берем данные по Киеву) можно получить 342 тыс. куб.м газа. Речь идет о газовой смеси с содержанием метана до 60%. В пересчете на природный газ это составляет около 210 тыс. м³.

Много это или мало?

Норма расхода природного газа на отопление 1 кв.м. площади в жилых домах составляет 11м³. Значит, полученным биометаном можно обогреть примерно 20 тыс. кв. метров жилья. Если учесть, что в субстрат буду добавляться другие ингредиенты, то количество может существенно вырасти.

Выводы

Биогаз из отходов — нужная, полезная и перспективная технология. Опавшие листья тоже могут быть сырьем для такого производства наряду с органическими бытовыми и промышленными отходами.

Постройка утилизационного комплекса потребует точных предварительных расчетов и проведения дополнительных исследований для оценки стоимости проекта.

Главная задача любой биогазовой установки — это утилизация отходов и выработка возобновляемого источника энергии — биометана.

 

Поделиться в социальных сетях

Технология получения биогаза | Журнал главного инженера

Биогаз это один из ярких примеров того, как из отходов можно получить золото. Побочные продукты хозяйственной деятельности, после переработки превращаются в экологически чистое газообразное топливо. Данный цикл утилизации отходов позволяет построить замкнутое производство, на основе фермерского предприятия или городского очистительного сооружения.

Как получить биогаз

Для того чтобы получить биогаз, понадобиться специальное устройство: биогазовая установка. Она представляет собой комплекс инженерных сооружений, который состоит из агрегатов и емкостей, предназначенных для хранения и подготовки сырья, непосредственно самого производства биогаза, а также его сбора и очистки, выделения таких побочных продуктов переработки как сухая часть, которая используется для получения высококачественных минеральных удобрений и воды. Для получения электроэнергии биогазовая установка может быть совмещена с мини газотурбинным или другим типом генератора. Для получения не только электро, но и дополнительно тепловой энергии, биогазовый завод комплектуется когенерационными установками.

Поучение биогаза происходит в специальных, корозионностойких цилиндрических герметичных цистернах, также их называют ферментерами. В таких емкостях протекает процесс брожения. Но до того как попасть в ферментер, сырье загружается в емкость приемник. Тут оно смешивается с водой до однородного состояния, с помощью специального насоса. Далее из емкости приемника в ферментеры вводится уже подготовленный сырьевой материал. Надо заметить, что процесс перемешивания при этом не останавливается и продолжается до тех пор, пока в емкости приемнике ничего не останется. После ее опустошения насос автоматически останавливается. И вот, процесс ферментации запущен, начинает выделяться биогаз, который по специальным трубам поступает в газгольдер, размещенный неподалеку.

Биореактор располагается в отдельно стоящем быстровозводимом здании, это вынужденная необходимость обусловлена требованиями норм безопасности и тем, что производство биогаза нуждается в поддержании постоянной, относительно высокой температуры в 30 – 50 С°. Технология получения биогаза требует периодического перемешивания смеси ферментируемых веществ. Это препятствует их расслоению и остановке процесса брожения. Также не помешает измельчить крупные куски в сырье, приготовленном для ферментации. Большие комки замедляют скорость выделения метана тормозя тем самым техпроцесс. Работа профессиональных биогазовых установок, которые мы предлагаем, регулируется автоматикой, и уход даже за несколькими станциями средних размеров, не требует штата более чем в два чеовека.

Сырье, из которого получают биогаз

Сырьем для производства биогаза могут служить как органическая составляющая твердых бытовых отходов, так и сточные воды, а также жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.

Качество сырья зависит от множества факторов, начиная с его влажности, заканчивая объемом получаемого биогаза на единицу ферментируемого вещества. Так, к примеру, разные типы, к примеру, навоза, имеют разный выход биогаза на килограмм вещества с не одинаковым содержанием в нем метана. Самый большой выход биогаза и самый высокий процент в нем метана имеет свекольная ботва, именно поэтому получение топлива на свекольно-сахарных заводах наиболее эффективно.

В зависимости от типа ферментируемого сырья меняется и вариант исполнения установки для получения биогаза. Так, если используется сухое или твердое сырье, его механически загружают в шнековый транспортер, который поставляет продукт брожения в реактор. Если в качестве продукта для ферментации используются стоковые воды или навоз, то сырье может попадать в емкости самотеком, откуда с помощью насосов, по мере надобности, перекачивается в биореактор. Иногда сырье требует дополнительной очистки и гидролиза, в таком случае система получения биогаза будет включать в себя два соединенных вместе биореактора.

Получаемый биогаз может сжигаться для обогрева промышленных теплиц, фермерских хозяйств и т.д.

Биогазовая установка, оборудованная дополнительными модулями делает процесс получения метана из биогаза практически полностью безотходным. Специальная система очистки может отделять от метана углекислый газ, который также является ценным промышленным продуктом. Сырье, оставшееся после ферментации, идет на производство экологически чистых минеральных удобрений, а если биогазовая установка связана с когенерационным устройством, кроме тепла, из метана можно добывать экологически чистое электричество.

Источник: www.rosbiogas.ru

Как получить биогаз в домашних условиях

Получить альтернативный источник энергии, биогаз, могут люди, которые занимаются разведением и содержанием домашних животных, птицы. Обычно в подобных хозяйствах скапливается много органических отходов, используемых в качестве сырья для переработки на топливо.

В нашей статье будет описана технология получения биогаза в домашних условиях.

Основные ведомости о биогазе

Сырьём для получения рассматриваемого вида топлива считается птичий помёт и навоз от свиней, коров и других животных. Как утверждают эксперты, газ биологического происхождения состоит из метана и других компонентов, причём количество основного вещества может колебаться от 50 до 80% в зависимости от вида используемых отходов. Метан также используется в наших системах отопления, и за него мы платим большие деньги.

Многочисленные исследования показали, что больше всего природного газа содержится в навозе свиней – до 0,58м3 на килограмм, а также в помёте индеек – не больше 0,64м3/кг. Минимальное количество альтернативного топлива получают из отходов, взятых от коров – около 0,2м3/кг. Как мы уже говорили, из всего объёма получаемого газа количество метана колеблется от 50 до 80%, остальное приходится на сероводород – не более 1% и углекислый газ. Доля последнего компонента не превышает 42%.

При сжигании 1м3 описываемого вещества выделяется около 7 киловатт энергии. Как отмечают эксперты, на обогрев одного квадратного метра загородного дома в течение отопительного сезона уходит до 45м3 биогаза. Рассматриваемое топливо образуется из навозной кучи самопроизвольно не зависимо от наших желаний и предпочтений. Куча навоза стандартного объёма (тракторный прицеп) перегнивает в течение года, причём выделение топлива происходит даже при отрицательных температурах, но этот процесс сильно растянут. Для ускорения процесса получения биогаза используются специальные технологии, об этом поговорим далее.

Как устроена биогазовая установка

При получении топлива в собственном приусадебном хозяйстве невозможно создать идеальные условия, которые применяются в промышленном производстве. Особенно это касается подачи тепла для подогрева генератора. Такой процесс нуждается в определённых затратах тепловой энергии, что в конечном итоге приведёт к подорожанию горючего.

А теперь разберёмся с материалами и технологией устройства биогазовой установки в домашних условиях. Для этого нам понадобится:

• большая ёмкость с минимальным объёмом в один кубический метр. Маленькие бачки и бочечки также могут использоваться в качестве основного резервуара, но в них будет выделяться мало горючего, через небольшое количество закладываемого сырья;
• при добыче альтернативного топлива у себя дома хозяин установки вряд ли будет подогревать ёмкость, но утеплить её нужно в обязательном порядке. Одним из вариантов решения подобной проблемы считается заглубления ёмкости в землю, при этом верхняя часть должна покрываться слоем теплоизоляции;
• в реакторе устанавливают ручную мешалку для ускорения процесса гниения отходов, причём участок, где закрепляется ручка устройства нужно герметизировать;
• предусматривают патрубки для подачи и вывода субстрата, получения готового топлива.

Технология получения биогаза в домашних условиях

Для начала необходимо тщательно измельчить сырьё, частицы навоза не должны превышать 1 сантиметра. При соблюдении описанной рекомендации бактерии будут быстрее перерабатывать субстрат. Полученную массу тщательно перемешивают с водой из расчёта 7 литров чистой жидкости на 10 килограммов сырья. Теперь необходимо заполнить смесью ёмкость и закрыть реактор.

К ёмкости наведываются по несколько раз за день для перемешивания содержимого. Первый газ появится на поверхности реактора примерно на пятый день после засыпания субстрата. Топливо откачивают в специальную ёмкость при помощи компрессора. Если откачку не делать вовремя, то давление внутри ёмкости возрастёт, и процесс брожения замедлится. Отработанный субстрат заменяют новым через каждые две недели.

 

Производство биогаза в домашних условиях стало еще проще (видео)

Израильская компания HomeBiogas, специализирующаяся на разработке решений для производства чистой энергии, запустила вторую кампанию на Kickstarter по сбору средств на биогазовую установку HomeBiogas 2.0, которая превращает отходы продуктов питания, навоз и другую органику в «чистый» газ, причем делает это в два раза быстрее первой версии.

Как заявляют авторы проекта, одна такая домашняя биогазовая установка способна каждый день вырабатывать газ для питания кухонной плиты (которая идет в комплекте системы) на протяжении трех часов, чего достаточно для ежедневного приготовления пищи для среднестатистической семьи.

«Компостирование – это, безусловно, хорошее направление, но с HomeBiogas вы можете получить больше от своих отходов. Система позаботится обо всех остатках с вашего стола и обеспечит выработку газа и жидких удобрений на ежедневной основе, — говорит Ошик Эфрати, генеральный директор и соучредитель HomeBiogas. — Жидкое удобрение можно безопасно использовать для питания огорода, цветников, фруктовых деревьев или гидропонных мини-ферм. Такой продукт также может служить водно-азотной добавкой для компостной кучи и, несомненно, ускорит процесс компостирования».

Свою первую модель компания представила два года назад. Это также была компактная биогазовая станция, которая перерабатывала бытовые органические отходы и продукты жизнедеятельности домашних животных в газ, но делала это менее эффективно и представляла собой более громоздкое устройство.

Новая установка HomeBioGas 2.0 поставляется в собранном виде в коробке относительно не больших размеров и оснащена водонепроницаемым наружным слоем. Чтобы установить ее, достаточно заполнить рабочую емкость водой, вложить в газовый контейнер мешки с песком и добавить пищевых отходов.

Читайте также: Как Швеция перерабатывает 99% своего мусора

Внутри установки отходы разлагаются естественным образом с помощью анаэробных бактерий, которые выделяют биогаз в процессе жизнедеятельности. Специальный бак, объемом 700 литров, со временем наполняется готовым газом. Благодаря запатентованному механическому прессу, газ с постоянным давлением и равномерной скоростью поступает к кухонной печи.

«HomeBiogas 2.0 на 50% более продуктивен, чем предыдущая модель. Он обеспечивает более высокое газоснабжение и может одновременно поддерживать до четырех горелок», — говорит Эфрати.

Биоустановка не распространяет неприятны запахи, поскольку снабжено клапанной крышкой, изолирующей внутренние компоненты.

«Это означает, что любые запахи остаются внутри системы и, в отличие от систем компостирования, никакие вредители не привлекаются», — объясняет Эфрати. — Наконец, в системе установлен фильтр, чтобы устранить любые неприятные запахи, такие как h3S, чтобы продукт, попавший на вашу кухню, был чистым, безопасным и без запаха».

По словам компании, большинство биогазовых установок на современном рынке являются достаточно масштабными и сложными системами, которые ограничиваются определенными областями или созданы специально для коммерческого использования, но Homebiogas лишена таких недостатков.

Израильский девайс для переработки домашних отходов всего за несколько дней собрал более 208 тысяч долларов, тогда как первоначальная цель составляет 75 тысяч. Заказать одну биогазовую установку на Kickstarter можно по цене 460 долларов, а первые поставки устройства планируются на март 2018 года.

Читайте также: Самые экологичные в мире писсуары появились в Париже (видео)

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Выставка технологий на ЦАКИК 2019: Биогаз

Биогаз – образуется в результате брожения органического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислотные и метанобразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, так как содержит большой процент метана. 

В качестве сырья для биогаза используют разнообразные отходы. Технологии шагнули так далеко, что дают возможность получать биогаз практически из любого сырья органического происхождения. Однако разные его виды имеют разную долю сухого вещества на килограмм, выход биогаза и содержание в нем метана. Именно поэтому вид отходов играет большую роль при расчете важных технических и экономических показателей. Очень важную роль играет соблюдение температурного режима. Образование биогаза в природе происходит при значениях температур от 0 до 90° С. Однако наибольшей эффективности процесса можно добиться при поддержании постоянной температуры и если биореактор производящий газ теплоизолирован.

Назначение технологии:  получении газа, тепла и электрической энергии из отходов сельхозпроизводства и навоза.

На  учебном видеоролике  показана биогазовая установка на экоферме Дениса Тена из Алма-атинскй области Казахстана.  Бытовая биогазовая установка объемом 10 м3 позволяет получать тепло и газ из сельскохозяйственных отходов, птичьего помета и  и навоза овец и коз. Фермер использует полученный газ для обогрева дома площадью около 100 м2, нагрева воды и приготовления пищи на кухне. Биогазовая установка для теплоизоляции накрыта сверху куполом, внутри которого установлены датчики позволяющие контролировать работу биореактора, часть помещения под куполом используется как теплица, там же размещен аквариум для аквапоники. Самый главный продукт, по мнению Дениса Тэна, это не только вырабатываемый биогазовой установкой -газ, метан, а остаток брожения органического субстрата, который является ценным органическим удобрением. Оно используется для жидкой подкормки овощей на огороде фермера и  является главным продуктом фермерского хозяйства для продажи садоводам и фермерам развивающим бизнес в органическом сельском хозяйстве.

Для стран, где развито животноводство и птицеводство проблема переработки навоза, птичьего помета и биологических отходов достаточно актуальна. Если отходы животноводства традиционно используются как удобрения на полях, то птичий помет в виду его токсичности ухудшает экологическую ситуацию и по этому, используется для получения газа на биогазовых установках, либо для изготовления топливных гранул. Многие сельскохозяйственные предприятия и фермерские хозяйства, особенно птицеводческие могут обеспечиваться электро и тепловой энергией исключительно за счет собственных ресурсов и получения биогаза.

В условиях изменения климата, одной из адаптационных стратегий в энергетическом секторе может стать развитие энергоснабжения и теплоснабжения домохозяйств с опорой на собственные силы. В этом случае диверсификация источников энергии, внедрение биогаза, будет служить более эффективному использованию сельскохозяйственных отходов и поможет смягчить уязвимость фермерских хозяйств перед неблагоприятными воздействием изменением климата.

 

Получение биогаза

Биогаз получают путем переработки различных видов органических отходов.

Биогаз — это возобновляемое и экологически чистое топливо, изготовленное из 100% местного сырья, которое подходит для различных областей применения, включая топливо для автомобильного транспорта и промышленного использования. Влияние производства биогаза на круговую экономику еще более усиливается за счет органических питательных веществ, извлекаемых в процессе производства.

Получение биогаза осуществляется из широкого спектра сырья. Наибольшую роль в процессе производства биогаза играют микробы, питающиеся биомассой.

Сбраживание, осуществляемое микроорганизмами, приводит к образованию метана, который можно использовать локально или преобразовывать в биогаз, эквивалентный по качеству природному газу, что позволяет транспортировать биогаз на большие расстояния.

Этапы получения биогаза

Получение биогаза происходит с использованием устоявшейся технологии, включающей несколько этапов:

1. Биологические отходы измельчают на более мелкие кусочки и суспендируют, чтобы подготовить их к процессу анаэробного сбраживания. Суспендирование означает добавление жидкости в биоотходы для облегчения обработки.
2. Микробам нужны теплые условия, поэтому биоотходы нагреваются примерно до 37 °C.
3. Фактическое производство биогаза происходит посредством анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.
4. На заключительной стадии, газ очищается путем удаления примесей и углекислого газа.

После этого биогаз готов к использованию предприятиями и потребителями, например, в сжиженном виде или с последующей закачкой в сеть газопроводов

Характеристики и свойства биогаза

Биогаз, полученный в процессе сбраживания, состоит в среднем из:

• 50-80% метана
• 15-45% углекислого газа
• 5% другие газы (в основном водород и азот)

Превращение разнообразных материалов в газ

Получение биогаза начинается с прибытия сырья на биогазовую установку. Можно использовать разнообразные виды как твердого, так и шлакоподобного сырья.

Материалы, пригодные для получения биогаза, включают в себя:

• биоразлагаемые отходы предприятий и промышленных объектов, такие как излишки лактозы от производства безлактозных молочных продуктов;
• испорченные продукты из магазинов
• биоотходы, произведенные потребителями
• шлам от очистных сооружени
• навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства

Материал обычно доставляется в приемную яму биогазовой установки на грузовике или транспортном средстве для утилизации отходов.

Доставка твердых веществ, таких как биоотходы, далее будет подвержена дроблению, чтобы сделать консистенцию как можно более равномерной. В этот момент вода, содержащая питательные вещества, полученные на следующей стадии производственного процесса, также смешивается с исходным сырьем, чтобы снизить содержание твердого вещества примерно до одной десятой от общего объема.

Это также происходит, когда от смеси отделяются нежелательные не биоразлагаемые отходы, такие как упаковочная пластмасса устаревших пищевых отходов из магазинов. Эти отходы доставляются на очистные сооружения, где они используются для выработки тепла и электроэнергии. Биомасса, прошедшая через суспензию, объединяется с биомассой, подаваемой в виде суспензии на биогазовую установку, и перекачивается в резервуар предварительного варочного котла, где ферменты, выделяемые бактериями, расщепляют биомассу до еще более тонкой консистенции.

Затем биомасса санируется перед поступлением в собственно биогазовый реактор (варочный котел). При дезинфекции любые вредные бактерии, обнаруженные в материале, удаляются путем нагревания смеси до температуры выше 70 °C в течение одного часа. После дезинфекции масса закачивается в главный реактор, где получается биогаз. Дезинфекция позволяет использовать продукт удобрения в сельском хозяйстве.

Превращение микробов биомассы в газ

В биогазовом реакторе начинается микробиологическое действие, и биомасса вступает в постепенный процесс ферментации.

На практике это означает, что микробы питаются органическими веществами, такими как белки, углеводы и липиды, и их переваривание превращает их в метан и углекислый газ.

Большая часть органического вещества распадается на биогаз — смесь метана и углекислого газа — примерно за три недели. Биогаз собирается в сферическом газовом держателе сверху биогазовых реакторов.

Дигестат используется в качестве удобрения или садовой почвы

Остаточные твердые вещества и жидкости, образующиеся при получении биогаза, называются дигестатом. Дигестатпоступает в реактор после варочного котла и оттуда далее в резервуары для хранения. Дигестаты хорошо подходят для таких применений, как удобрение полей.

Также Дигестаты могут быть центрифугированы для разделения твердой и жидкой частей.

Твердые дигестаты используются, например, в качестве удобрений, в сельском хозяйстве или в озеленении, а также могут превращаться в садовую почву в процессе созревания с использованием компостирования.

Дигестаты центрифугируют для получения достаточного количества технологической воды для суспендирования биологических отходов в начале процесса. Это помогает сократить использование чистой воды. Центрифугированная жидкость богата питательными веществами, в частности азотом, которые могут быть дополнительно отделены с помощью таких методов, как технология отгонки, и использованы в качестве удобрений или источников питательных веществ в промышленных процессах.

Чистый биогаз помогает двигаться к низкоуглеродистому обществу

Газ уже был бы готов к нескольким применениям прямо из держателя газа биогазовой установки. Однако перед впрыском в сеть газопроводов или в качестве топлива для транспортных средств он все равно будет подвергаться очистке.

В этом процессе модернизации газ фильтруется и подается в колонны, где он очищается каскадной водой при очень определенных давлении и температуре. Вода эффективно поглощает содержащиеся в газе соединения углекислого газа и серы.

Биогаз также может быть очищен с использованием других методов, таких как пропускание через фильтры с активированным углем для удаления примесей.

Конечный модернизированный биогаз, закачиваемый в газовую сеть, составляет не менее 95% и обычно около 98% метана. Модернизированный биогаз все еще содержит пару процентов углекислого газа, поскольку его дальнейшее отделение от метана неэффективно с экономической точки зрения, не говоря уже о целесообразности использования газа. Биогаз тщательно высушивают перед впрыском в газовую сеть, чтобы предотвратить конденсацию в зимних отрицательных условиях.

Полученный биогаз может быть использован для таких целей, как заправка муниципальных транспортных средств для утилизации отходов, городских автобусов или частных автомобилей. В то же время газ служит доказательством тех практических действий, которые ведут нас к низкоуглеродному обществу будущего.

 Решения для активной дегазации полигонов ТБО

превращение пищевых отходов в возобновляемые источники энергии

Вчера вечером я приготовил для своей семьи вкусный ужин из макарон, используя энергию биогаза. Этим утром у всех нас были яйца, приготовленные на биогазе. Не знаю, что на ужин сегодня, но знаю, что даст энергию для приготовления пищи: биогаз.

И не просто биогаз — это домашний биогаз, производимый на заднем дворе нашего пригорода, в рамках моих текущих «практических исследований» в области устойчивой энергетики.

---

Подробнее: Биогаз: пахнет решением наших проблем с энергией и отходами

---

В эпоху тревожных климатических изменений и надвигающегося сокращения ископаемого топлива преимущества биогаза очевидны.Это возобновляемый источник энергии с нулевыми чистыми выбросами парниковых газов. И все же его потенциал в значительной степени остался неиспользованным, по крайней мере, в развитом мире.

Основываясь на своих исследованиях и опыте, я утверждаю, что биогаз собственного производства — чрезвычайно многообещающая технология, время которой пришло. Фактически, я считаю, что это могло бы спровоцировать внутреннюю революцию в области зеленой энергетики, если бы мы только позволили этому.

Что такое биогаз?

Биогаз образуется, когда органическое вещество разлагается в анаэробных условиях (то есть в отсутствие кислорода).В результате этого процесса образуется смесь газов — в основном метана, немного углекислого газа и крошечных порций других газов, таких как сероводород.

Когда биогаз фильтруют для удаления сероводорода, полученную смесь можно сжигать в качестве источника энергии для приготовления пищи, освещения или нагрева воды или помещений. В сжатом состоянии может использоваться в качестве топлива для транспортных средств. В промышленных масштабах биогаз может использоваться для выработки электроэнергии или даже очищаться и подаваться в газовую сеть.

Типы органических веществ, используемых для производства биогаза, включают пищевые отходы, животный навоз и побочные продукты сельского хозяйства.Некоторые коммерческие системы используют сточные воды для производства и улавливания биогаза.

Преимущества биогаза

Основное преимущество биогаза — его возобновляемость. В то время как производство нефти и других ископаемых видов топлива в конечном итоге достигнет пика и снизится, мы всегда сможем производить биогаз, пока светит солнце и растения могут расти.

Биогаз имеет нулевые чистые выбросы парниковых газов, потому что CO₂, который выбрасывается в атмосферу при его сгорании, — это не больше, чем то, что было извлечено из атмосферы, когда органическое вещество было впервые выращено.

Как уже отмечалось, когда органическое вещество разлагается в анаэробных условиях, образуется метан. Было подсчитано, что ежегодно в атмосферу выбрасывается от 590 до 800 миллионов тонн метана. Это плохие новости для климата — фунт за фунт, метан — гораздо более мощный парниковый газ, чем CO₂.

Но в биогазовой системе этот метан улавливается и в конечном итоге превращается в CO₂ при сжигании топлива. Поскольку CO₂ в любом случае должен был попасть в атмосферу в результате естественного разложения, чистые выбросы биогаза нулевые.

Есть и другие преимущества. Органические вещества, используемые в варочных котлах биогаза, обычно являются отходами. Используя биогаз, мы можем уменьшить количество пищевых отходов и других органических материалов, отправляемых на свалки.

Кроме того, биогазовые системы производят богатый питательными веществами отстой, который можно разбавить водой и превратить в удобрение для садов или ферм. Все это может помочь повысить энергетическую независимость, повысить устойчивость и сэкономить деньги.

Мой биогазовый эксперимент

В духе научных исследований я установил одну из немногих доступных в настоящее время домашних биогазовых систем по цене чуть более 1000 австралийских долларов, и был впечатлен ее простотой и функциональностью.(Обратите внимание, что у меня нет никаких коммерческих или иных аффилированных отношений с производителем.)

На практике я выбрасываю около 2 кг пищевых отходов каждый день, и до сих пор у меня было достаточно газа, чтобы готовить, иногда два раза в день. Если бы мне когда-нибудь понадобилось больше газа, я мог бы добавить больше органических веществ. Я буду продолжать следить за системой в рамках своих исследований и в свое время опубликую обновления. Если интересно, посмотрите это пространство.

Моя личная мотивация к изучению биогаза (связанная с моими исследованиями) возникает в первую очередь из желания обезуглерожить использование энергии в моем доме.Все идет нормально. Мы отключились от обычной газовой сети, и теперь у нас есть больше денег, чтобы потратить их на такие проекты, как расширение нашей солнечной батареи.

Учитывая вызывающий тревогу уровень пищевых отходов в Австралии, мне также нравится идея превратить эти отходы в экологически чистую энергию. Мои соседи любезно жертвуют свои органические вещества в дополнение к нашему собственному вкладу, повышая вовлеченность сообщества. При необходимости я еду на свой местный овощной рынок и с энтузиазмом прыгаю в их большую корзину для пищевых отходов, чтобы взять то, что мне нужно, с разрешения.

Они думают, что я злой. Но я думаю, что использование ископаемого топлива — это безумие.

Препятствия и надежды

Домашний биогаз широко производится в развивающихся регионах мира. Всемирный банк и Организация Объединенных Наций активно поощряют его использование в качестве дешевого экологически чистого источника энергии. В Китае 27 миллионов биогазовых установок.

Но развитые регионы, включая Австралию, не спешат использовать этот огромный потенциал. Учитывая, что Австралия — одна из самых углеродоемких стран на Земле, это прискорбно.

Отказ от использования домашнего биогаза частично объясняется отсутствием четких правил его использования. Где Закон о домашнем биогазе? Практически на каждом заднем дворе Австралии есть отдельный газовый баллон для вездесущего барбекю, поэтому очевидно, что хранить газ на заднем дворе не проблема. Моя биогазовая система поставляется с надежными сертификатами безопасности, гарантиями и страховкой, и в этих системах нет газовых труб высокого давления.

---

Подробнее: Сохранение истинного богатства австралийских отходов

---

Производство домашнего биогаза необычно.Но я считаю, что правительства штатов должны разработать законодательство, чтобы приспособить его, и что местные советы должны предлагать советы и помощь домовладельцам, которые заинтересованы в его принятии. Надеясь на прогресс в этом отношении, я недавно сделал представление правительству Виктории в рамках его консультаций по отходам для энергетики.

Мой собственный тщательно управляемый эксперимент демонстрирует, как можно безопасно и успешно использовать домашний биогаз. Тем не менее, биогаз — горючее топливо, и его необходимо фильтровать от ядовитого сероводорода.Как и любое топливо, его следует уважать и использовать ответственно. Но опасаться биогаза не стоит. В любом случае ископаемый газ намного опаснее.

Как сделать биогаз за 5 простых шагов

Многие люди пытались сделать биогаз своими руками и впали в отчаяние после того, как не смогли произвести горючий газ. С моей первой записью в блоге я хотел бы начать с самого начала. В этой статье не рассматриваются выходы газа или то, для чего можно использовать биогаз, это основное введение в пять необходимых условий для создания легковоспламеняющегося биогаза и, надеюсь, побуждает тех, кто раньше не смог, попробовать еще раз.

Я могу гарантировать читателю, что биогаз у меня в жизни работает, и работает отлично. Древние ассирийцы использовали биогаз для обогрева ванн в 3000 году до нашей эры, знаменитые газовые лампы викторианской Англии заправлялись биогазом, Швеция использует биогаз во всех своих городских автобусах, а сегодня в Китае около 50 миллионов семей используют биогаз. Нет никаких технических причин, по которым каждый дом в мире уже не использует биогаз для приготовления пищи и немного электричества. Провал любого большого или малого биогазового проекта является результатом нарушения одного или нескольких из этих пяти легко запоминающихся шагов.

Микроскопические организмы, производящие биогаз, известные как архей , являются одними из самых старых форм жизни на Земле. Они появились на планете раньше, чем кислородная атмосфера планеты — а тем более дышащая кислородом и поглощающая CO ₂ растительная жизнь — на 3,5 миллиарда лет. Это миллиард с буквой «B». Археи — не бактерии, они генетически ближе к человеку и другим животным (эукариотам) и образуют собственное царство животных. Когда около 500 миллионов лет назад атмосфера Земли стала преимущественно кислородной, археи оказались изолированными в немногих оставшихся безвоздушных местах, таких как застойные болота, глубокие океаны, пещеры и горячие источники и, конечно же, в желудках позвоночных.Чтобы создать биогаз, мы должны воссоздать условия, в которых Archaea процветает в природе.

5 шагов к созданию домашнего биогаза

В следующей таблице описаны пять шагов к созданию легковоспламеняющегося биогаза, и я более подробно остановлюсь на каждом из них. Биогаз воспроизводится в специальном герметичном резервуаре, который называется анаэробным варочным котлом. Конструкция анаэробного варочного котла определяет первые три шага.

Шаг 1. Герметичная среда.Мешочек Ziploc можно использовать для анаэробного варочного котла. Сложность возникает из-за попытки добавить свежий материал, не допуская попадания кислорода в систему. Наиболее распространенный метод создания варочного котла с непрерывным потоком — это форма «чайник» или «P-ловушка». Большинство биогазовых реакторов представляют собой вариации этой формы чайника.

Шаг 2. Археи любят воду. При загрузке варочного котла следует учитывать содержание воды в загружаемом в него материале. Кочан салата, например, кажется нам очень твердым, но на 98% состоит из воды.Сушеный рис состоит всего на 14% из воды. Независимо от размера варочного котла, «правило 40-50-10» — это простое практическое правило, которому нужно следовать, чтобы получить правильный объем: на сорок процентов материала, заполните остальную часть варочного котла водой, за исключением 10% свободного пространства.

Шаг 3. Хорошая аналогия, о которой можно подумать относительно температуры и анаэробного пищеварения, — это ваша температура, как педаль газа в вашей машине. Чем больше вы наступаете на нее, тем быстрее ваш варочный котел превращает отходы в газ.Однако, как и нажатие на педаль газа, есть и последствия. Чем теплее ваш варочный котел, тем более хрупкими становятся археи, разлагающие ваши отходы, и подвержены неожиданным сбоям.

Температуру можно контролировать несколькими способами. В Китае варочные котлы обычно закапывают под землей и строят намного больше, чем нужно. Таким образом, они могут быть перегружены в зимние месяцы для поддержания стабильной добычи газа. В других конструкциях используются теплицы или навесы над ними.Более продвинутые системы включают в себя какой-то теплообменник, который можно обогревать с помощью солнечных коллекторов. Независимо от вашей конструкции, избегайте использования биогаза или любого другого топлива для нагрева варочного котла. Убедитесь, что энергия, которую вы используете, — это лишняя энергия, которая тратится впустую.

Шаг 4. Нейтральный pH — важный параметр в анаэробном сбраживании, так же как и в аэробном компостировании. Если pH измеряется на входе, он будет немного ниже нейтрального — обычно около 5.5 — поскольку свежий материал превращается в кислоты. Уровень pH нейтрализуется, поскольку эти кислоты превращаются в газообразный метан. К тому времени, как жидкое биоудобрение выйдет из варочного котла, оно должно быть 7. Если pH биоудобрения ниже этого значения, это означает, что варочный котел был переполнен и может «закиснуть» или перестать работать. из-за низкого pH. Если pH на входе опускается ниже 5,5, необходимо добавить немного древесной золы или извести для буферизации варочного котла. Закисший варочный котел не имеет пузырьков и вместо газа втягивает в себя воздух.Верхняя часть будет плотно прижата к поверхности жидкости, и если используется воздушный шлюз пивоваренного завода, вода из воздушного шлюза будет всасываться в варочный котел. Перезапуск закисшего варочного котла занимает много времени, и в большинстве случаев проще выгрузить его и начать заново.

Шаг 5. Производство биогаза лучше всего при таком же соотношении C: N 25: 1, что и при аэробном компостировании. Причина, по которой навоз крупного рогатого скота является самым распространенным сырьем для биогаза, заключается в том, что навоз крупного рогатого скота, естественно, имеет идеальное соотношение углерода и азота 25: 1.Навоз крупного рогатого скота — отличное сырье для экспериментов с биогазом. Остальные отходы нужно объединять в компостную кучу.

После этих пяти шагов важно знать, что в течение первых 48 часов для небольшого варочного котла или до пары недель для более крупной системы варочный котел будет производить только диоксид углерода (CO ₂ ). Углекислый газ, конечно, используется в огнетушителях. Когда вы поднесете спичку к газу для проверки на воспламеняемость, она будет задуть со слышимым «шипением» и струйкой черного дыма.Когда начнет поступать биогаз, шипение и черный дым исчезнут, и вы почувствуете отчетливый запах «тухлых яиц» сероводорода (H ₂ S). Этот запах является сигналом к ​​улавливанию вашего газа, так как он либо воспламеняется, либо скоро станет горючим. Эта «Фаза CO ₂ » заставила многих людей отказаться от проектов «сделай сам», которые могли бы оказаться легковоспламеняющимися, если бы они подождали еще немного времени.

Ресурсы

Для получения дополнительной информации, потрясающий вводный текст по теме биогаза — это A Chinese Biogas Manual , доступный на Amazon и других розничных продавцах.Это руководство представляет собой английскую версию того же буклета, который раздавали китайским сельским жителям, которые строили у себя дома и в деревне биогазовые установки. Наша компания Hestia Home Biogas предлагает научный комплект по биогазу, который включает в себя все необходимое для производства небольшого, но полезного количества горючего биогаза для демонстраций в классе. Подобно тому, как домашний пивовар варит пиво или вино, чтобы добиться нужного вкуса, лучший способ научиться делать биогаз — это практика. Награды перевесят трудности, когда вы впервые зажжете голубое пламя биогаза.С помощью этой волшебной формулы вы можете создавать чистые возобновляемые источники энергии, где бы вы ни находились.

---

Все блоггеры сообщества MOTHER EARTH NEWS согласились следовать нашим Правилам ведения блогов и несут ответственность за точность своих сообщений. Чтобы узнать больше об авторе этого сообщения, нажмите на его авторскую ссылку вверху страницы.

---

Первоначально опубликовано: 14.10.2014 10:49:00

Что такое биогаз? Руководство для начинающих | Домашний биогаз

Поскольку это разложение происходит в анаэробной среде, процесс производства биогаза также известен как анаэробное сбраживание.Анаэробное сбраживание — это естественная форма преобразования отходов в энергию, которая использует процесс ферментации для расщепления органических веществ. Навоз, пищевые отходы, сточные воды и сточные воды — все это примеры органических веществ, которые могут производить биогаз путем анаэробного сбраживания. Из-за высокого содержания метана в биогазе (обычно 50-75%) биогаз легко воспламеняется, поэтому производит темно-синее пламя и может использоваться в качестве источника энергии.

Экология биогаза

Биогаз известен как экологически чистый источник энергии, поскольку он одновременно решает две основные экологические проблемы:

1. Глобальная эпидемия отходов каждый день выбрасывает опасные уровни метана.

2. Использование ископаемых видов топлива для удовлетворения глобального спроса на энергию.

Преобразовывая органические отходы в энергию, биогаз использует элегантную тенденцию природы перерабатывать вещества в производственные ресурсы. Производство биогаза восстанавливает отходы, которые в противном случае загрязнили бы свалки; предотвращает использование токсичных химикатов на очистных сооружениях и экономит деньги, энергию и материалы за счет обработки отходов на месте.Более того, использование биогаза не требует добычи ископаемого топлива для производства энергии.

Вместо этого биогаз превращает проблемный газ в более безопасную форму. Более конкретно, метан, содержащийся в разлагающихся отходах, превращается в диоксид углерода. Газообразный метан примерно в 20–30 раз больше улавливает тепло, чем углекислый газ. Это означает, что когда гниющая буханка хлеба превращается в биогаз, ее воздействие на окружающую среду будет примерно в 10 раз меньше, чем если бы ее оставили гнить на свалке.

Биогазовые котлы

В отличие от выпуска газа метана в атмосферу, биогазовые варочные котлы представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз, чтобы можно было продуктивно использовать энергию. Существует несколько типов биогазовых систем и установок, которые были разработаны для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс преобразования органических отходов в биогаз является единообразным.В биогазовые дигестеры поступают органические вещества, которые разлагаются в варочной камере. Камера для разложения полностью погружена в воду, что делает ее анаэробной (бескислородной) средой. Анаэробная среда позволяет микроорганизмам разрушать органический материал и превращать его в биогаз.

Натуральные удобрения

Поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества, присутствующие в отходах, растворяются в воде и образуют богатый питательными веществами отстой, обычно используемый в качестве удобрения для растений.Эти удобрения производятся ежедневно и, следовательно, являются высокопродуктивным побочным продуктом анаэробного сбраживания.

Биологический распад

Для производства биогаза органические вещества ферментируются с помощью бактериальных сообществ. Четыре стадии ферментации переводят органический материал из исходного состава в состояние биогаза.

1. Первая стадия процесса разложения — стадия гидролиза. На стадии гидролиза нерастворимые органические полимеры (например, углеводы) расщепляются, что делает их доступными для следующей стадии бактерий, называемых ацидогенными бактериями.

2. Ацидогенные бактерии превращают сахара и аминокислоты в диоксид углерода, водород, аммиак и органические кислоты.

3. На третьем этапе ацетогенные бактерии превращают органические кислоты в уксусную кислоту, водород, аммиак и углекислый газ, а на последней стадии — метаногены.

4. Метаногены превращают эти конечные компоненты в метан и двуокись углерода, которые затем можно использовать в качестве горючей зеленой энергии.

История биогаза

Этот анаэробный процесс разложения (или ферментации) органических веществ происходит повсюду вокруг нас в природе и продолжается очень давно. Фактически, бактерии, которые расщепляют органический материал до биогаза, являются одними из самых старых многоклеточных организмов на планете. Использование биогаза человеком, конечно, не происходит так далеко, однако некоторые неофициальные данные прослеживают первое использование биогаза ассирийцами в 10 веке и персами в 16 веке.Совсем недавно 20-й век привел к возрождению как промышленных, так и малых биогазовых систем.

В 18 веке фламандскому химику Яну Баптизу ван Гельмонту стало ясно, что при разложении органических веществ образуется горючий газ. Вскоре после этого Джон Далтон и Хамфри Дэви пояснили, что этим горючим газом был метан. Первый крупный завод по анаэробному сбраживанию был построен в 1859 году в Бомбее. Вскоре после этого, в 1898 году, Великобритания применила анаэробное сбраживание для преобразования сточных вод в биогаз, который затем использовался для освещения уличных фонарей.В следующем столетии анаэробное сбраживание в основном использовалось как средство очистки городских сточных вод. Когда в 1970-х годах цены на ископаемое топливо выросли, популярность и эффективность промышленных установок для анаэробного сбраживания возросли.

И Индия, и Китай начали разработку небольших биогазовых реакторов для фермеров примерно в 1960-х годах. Цель состояла в том, чтобы уменьшить энергетическую бедность в сельских районах и сделать более чистые виды топлива для приготовления пищи более доступными в отдаленных районах. Около одной трети мирового населения по-прежнему использует дрова и другую биомассу для получения энергии, что вызывает разрушительные проблемы для здоровья и окружающей среды.(Ссылка на сообщение в блоге о развивающихся странах).

В Индии популярная модель известна как варочный котел с плавающим барабаном, а предпочтительная биогазовая модель в Китае называется варочным котлом с фиксированным куполом.

С тех пор биогазовые установки для семейного использования приобретают все большее внимание и популярность как средство сокращения бытовых отходов и как средство обеспечения чистой возобновляемой энергией семьи во всем мире. За последние 15 лет страны по всему миру принимают программы по биогазу, чтобы сделать как бытовые биогазовые системы, так и более крупные установки для анаэробного сбраживания доступными, эффективными и удобными.Поскольку свалки незаконно перегружаются и выброс метана создает все более тревожные проблемы, преимущества использования биогазовых систем для преобразования отходов в энергию становятся все более актуальными и важными.

Многие виды использования биогаза:

Многочисленные варианты использования биогаза: Биогаз можно производить из различных типов органических веществ, поэтому существует несколько типов моделей для биогазовых реакторов. Некоторые промышленные системы предназначены для очистки: городских сточных вод, промышленных сточных вод, твердых бытовых отходов и сельскохозяйственных отходов.

Мелкомасштабные системы обычно используются для переваривания отходов животноводства. А новые системы для семейного отдыха предназначены для переваривания пищевых отходов. Полученный биогаз можно использовать несколькими способами, в том числе: газ, электричество, тепло и транспортное топливо.

Например, в Швеции сотни автомобилей и автобусов работают на очищенном биогазе. Биогаз в Швеции производится в основном на очистных сооружениях и на свалках.

Еще один пример разнообразного использования биогаза — завод First Milk.Один из крупнейших производителей сыра в Великобритании строит завод по анаэробному сбраживанию, который будет перерабатывать остатки молочных продуктов и превращать их в биометан для газовой сети. Новые заводы по анаэробному пищеварению, подобные этим, с увлекательными историями появляются каждый день!

Малые биогазовые системы

Мелкомасштабные или семейные биогазовые установки чаще всего встречаются в Индии и Китае. Однако спрос на такие устройства стремительно растет во всем мире благодаря более продвинутым и удобным технологиям, таким как HomeBiogas.Поскольку современный мир производит все больше и больше отходов, люди стремятся найти экологически безопасные способы обращения с мусором.

Традиционные системы, обычно используемые в Индии и Китае, ориентированы на отходы животноводства. Из-за нехватки энергии в сельской местности в сочетании с избытком навоза биогазовые установки очень популярны, полезны и даже меняют жизнь. Во многих развивающихся странах биогазовые установки даже субсидируются и поддерживаются правительством и местными министерствами, которые видят разнообразие выгод, получаемых от использования биогаза.Помимо получения газа на кухне из экологически чистых возобновляемых источников энергии, многие семьи широко используют побочные продукты удобрений, которые вырабатываются биогазовыми метантенками.

В африканских странах некоторые пользователи биогаза даже получают прибыль, продавая побочный продукт биогаза, производимый биогазовыми системами. Этот био-суспензия отличается от жидких удобрений, которые производятся ежедневно. Биологическая суспензия относится к наиболее разложившейся стадии органического вещества после того, как оно было расщеплено в системе.Биошлам опускается на дно биогазовой системы и с помощью современных устройств, таких как HomeBiogas, легко сливается после накопления (обычно это ежегодный процесс). Этот биошлам на самом деле представляет собой насыщенный питательными веществами ил, который приносит много пользы почве и может повысить продуктивность огородов.

Биогаз — это технология, которая имитирует способность природы отдавать. Биогазовые установки промышленного и семейного размера становятся невероятно популярными и актуальными в современном мире.По мере роста сферы применения и повышения эффективности биогаз может оказать значительное влияние на сокращение выбросов парниковых газов. В качестве чистого источника энергии и возобновляемого средства обработки органических отходов биогаз применим как в слаборазвитых, так и в промышленно развитых странах.

Как производится биогаз? | Gasum

Биогаз производится путем переработки различных видов органических отходов. Это возобновляемое и экологически чистое топливо, изготовленное из 100% местного сырья, которое подходит для различных целей, включая топливо для дорожных транспортных средств и промышленное использование.Влияние производства биогаза на экономику замкнутого цикла еще больше усиливается за счет органических питательных веществ, восстанавливаемых в процессе производства.

Биогаз можно производить из самых разных сырьевых материалов (исходных материалов). Наибольшую роль в процессе производства биогаза играют микробы, питающиеся биомассой.

При переваривании, осуществляемом этими микроорганизмами, образуется метан, который можно использовать в том виде, в каком он находится на месте, или преобразовать его в биогаз, эквивалентный по качеству природному газу, что позволяет транспортировать биогаз на большие расстояния.В процессе также производится материал, содержащий органические питательные вещества, который можно использовать в таких целях, как сельское хозяйство.

Этапы производства биогаза

Биогаз производится с использованием отработанной технологии в несколько этапов:

1. Биологические отходы измельчают на более мелкие кусочки и суспендируют, чтобы подготовить их к анаэробному процессу разложения. Шламирование означает добавление жидкости к биоотходам для облегчения их переработки.

2. Микробам необходимы теплые условия, поэтому биологические отходы нагревают примерно до 37 ° C.

3. Фактическое производство биогаза происходит путем анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.

4. На заключительном этапе газ очищается (повышается) за счет удаления примесей и диоксида углерода.

После этого биогаз готов к использованию предприятиями и потребителями, например в сжиженном виде или после закачки в газопроводную сеть.

Превращение разнообразных материалов в газ

Производство биогаза начинается с момента поступления сырья на биогазовую установку.Можно использовать широкий спектр твердого, а также шламообразного сырья.

Материалы, подходящие для производства биогаза, включают:

• биоразлагаемые отходы предприятий и промышленных объектов, такие как излишки лактозы от производства безлактозных молочных продуктов

• испорченные продукты из магазинов

• Биоотходы потребителей

• ил очистных сооружений сточных вод

• навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства

Материал обычно доставляется в приемную яму биогазовой установки грузовиком или транспортным средством для утилизации отходов.

Поставка твердых веществ, таких как биологические отходы, затем подвергается измельчению, чтобы сделать ее консистенцию как можно более однородной. На этом этапе вода, содержащая питательные вещества, полученная на следующем этапе производственного процесса, также смешивается с сырьем, чтобы снизить долю твердого вещества до примерно одной десятой от общего объема.

Это также происходит, когда любые нежелательные не поддающиеся биологическому разложению отходы, такие как упаковочный пластик устаревших пищевых отходов из магазинов, отделяются от смеси.Эти отходы отправляются на очистные сооружения, где используются для выработки тепла и электроэнергии. Биомасса, прошедшая суспензию, объединяется с биомассой, доставляемой в виде суспензии на биогазовую установку, и перекачивается в резервуар предварительного варочного котла, где ферменты, выделяемые бактериями, разрушают биомассу до еще более тонкой консистенции.

Затем биомасса дезинфицируется перед подачей в собственно биогазовый реактор (варочный котел). При санитарной обработке любые вредные бактерии, обнаруженные в материале, удаляются путем нагревания смеси до температуры выше 70 ° C в течение одного часа.После дезинфекции масса перекачивается в главный реактор, где происходит производство биогаза. Санитарная обработка позволяет использовать удобрения в сельском хозяйстве.

Биомасса превращается в газ микробами

В биогазовом реакторе начинается микробное действие, и биомасса вступает в постепенный процесс ферментации.

На практике это означает, что микробы питаются органическими веществами, такими как белки, углеводы и липиды, и их переваривание превращает их в метан и углекислый газ.

Большая часть органического вещества распадается на биогаз — смесь метана и углекислого газа — примерно за три недели. Биогаз собирается в сферическом газгольдере сверху биогазовых реакторов.

Дигестат, используемый в качестве удобрений или почвы для садоводства

Остаточные твердые частицы и жидкости, образующиеся при производстве биогаза, называются дигестатом. Этот дигестат поступает в реактор пост-варочного котла, а оттуда далее в резервуары для хранения. Дигестаты хорошо подходят для таких целей, как удобрение полей.

Дигестаты также можно центрифугировать для разделения твердой и жидкой частей.

Твердые дигестаты используются в качестве удобрений в сельском хозяйстве или ландшафтном дизайне, а также могут быть превращены в садовую почву в процессе созревания, включающего компостирование.

Дигестаты центрифугируют, чтобы получить достаточно технологической воды для суспендирования биоотходов в начале процесса. Это помогает сократить потребление чистой воды. Центрифугированная жидкость богата питательными веществами, в частности азотом, которые можно дополнительно отделить с помощью таких методов, как технология очистки, и использовать в качестве удобрений или источников питательных веществ в промышленных процессах.

Чистый биогаз помогает двигаться к низкоуглеродному обществу

Газ уже будет готов для нескольких применений прямо из газгольдера биогазовой установки. Однако перед закачкой в ​​газопроводную сеть или использованием в качестве топлива для транспортных средств он все равно будет подвергаться очистке.

В этом процессе модернизации газ фильтруется и направляется в колонны, где он очищается каскадной водой при очень определенных давлении и температуре. Вода эффективно поглощает углекислый газ и соединения серы, содержащиеся в газе.

Биогаз также можно очистить другими методами, например, пропуская его через фильтры с активированным углем для удаления примесей.

Последний обогащенный биогаз, закачиваемый в газовую сеть, составляет не менее 95% и обычно около 98% метана. Модернизированный биогаз по-прежнему содержит пару процентов диоксида углерода, поскольку его дальнейшее отделение от метана нерентабельно, не говоря уже о целесообразности использования газа. Перед закачкой в ​​газовую сеть биогаз тщательно осушается, чтобы предотвратить конденсацию в зимних минусовых условиях.

Произведенный биогаз можно использовать в таких целях, как топливо для транспортных средств, занимающихся утилизацией бытовых отходов, городских автобусов или частных автомобилей. В то же время газ служит свидетельством тех практических действий, которые ведут нас к низкоуглеродному обществу будущего.

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

Биогаз из биомассы

Биогаз — это богатый энергией газ, получаемый в результате анаэробного разложения или термохимического преобразования биомассы.Биогаз состоит в основном из метана (Ch5), того же соединения, что и природный газ, и диоксида углерода (CO2). Содержание метана в неочищенном (неочищенном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом СО2 составляет большую часть остатка вместе с небольшими количествами водяного пара и других газов. Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или обрабатывать для удаления CO2 и других газов для использования так же, как природный газ. Очищенный биогаз может называться возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без свободного кислорода, поедают и расщепляют или переваривают биомассу и производят биогаз.Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почвах, в водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте людей и животных. Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, которые называются анаэробными варочными котлами . Материал, оставшийся после завершения анаэробного переваривания, называется дигестатом, который богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическое преобразование биомассы в биогаз может быть достигнуто за счет газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в государственных стандартах портфеля возобновляемых источников энергии. Он также подпадает под стандартную программу США по возобновляемым источникам топлива как передовое или целлюлозное биотопливо и по Калифорнийскому стандарту на низкоуглеродистое топливо как сырье для низкоуглеродного топлива.Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза со свалок

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза. Биогаз вырабатывается естественным путем анаэробными бактериями на полигонах твердых бытовых отходов и называется свалочным газом . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется.Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: адаптировано из проекта Национального энергетического образования (общественное достояние)

В США нормы Закона о чистом воздухе требуют, чтобы на полигонах твердых бытовых отходов определенного размера была установлена ​​и эксплуатировалась система сбора и контроля свалочного газа.Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в свалочном газе образуется CO2, но CO2 не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и обрабатывают свалочный газ для удаления CO2, водяного пара и сероводорода и используют его для выработки электроэнергии или продажи в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году около 257 миллиардов кубических футов (Bcf) свалочного газа было собрано на 336 U.S. свалки и сжигаются для выработки около 10,5 миллиардов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, или около 0,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2019 году.

Биогаз от очистки сточных вод и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, произведенный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что усиливает анаэробный процесс сбраживания и уничтожает патогенные микроорганизмы, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи.По оценкам EIA, в 2019 году 65 из этих типов очистных сооружений в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 1 миллиарда кВтч электроэнергии.

Анаэробные варочные котлы на очистных сооружениях Линкольна, Небраска

Источник: Линкольн, правительство Небраски (защищено авторским правом)

Анаэробный варочный котел на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищен авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие хозяйства используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и подстилки из коровников.Некоторые животноводы закрывают свои навозные пруды (также называемые навозными лагунами ) для улавливания биогаза, который образуется в лагунах. Метан, содержащийся в биогазе, можно сжигать для обогрева воды и зданий, а также в качестве топлива в дизельных генераторах для выработки электроэнергии для фермы. По оценкам EIA, в 2019 году 25 крупных молочных и животноводческих предприятий в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 224 млн кВтч (или 0,2 млрд кВтч) электроэнергии из биогаза.

Последнее обновление: 4 ноября 2020 г.

Сделайте свой собственный биогазовый реактор

Когда мы опубликовали сообщение о строительстве нескольких заводов по производству «зеленого газа» в Великобритании, было легко увлечься красивыми макетами высокотехнологичных биогазовых установок.

Помещение биогазового реактора

В конечном итоге, однако, технология, лежащая в основе анаэробных биогазовых реакторов, чертовски проста.

По крайней мере, это то, во что нас хотят убедить разработчики этого увлекательного учебника Solar CITIES по созданию собственного биогазового реактора. Указывая на то, что это, по сути, просто искусственный желудок, в руководстве предлагается представить биогазовый реактор как младенца или, возможно, огнедышащего дракона:

Пища входит, а твердые и жидкие отходы выходят.Как и горючий газ. (Я не уверен, что захочу зажечь пердуны своего ребенка, но я понимаю их аналогию.)

Создайте собственный биогазовый реактор

Как и руководство The Urban Farming Guys по биогазу своими руками, сотрудники Solar CITIES используют промежуточные контейнеры для массовых грузов (IBC), которые часто можно найти на многих предприятиях пищевой промышленности и других промышленных предприятиях. По сути, им просто нужно измерить и отрезать три разные трубы — одну для подачи, одну для выхода газа и одну для вытесненных жидких удобрений — вставить их в резервуар в соответствующих местах через универсальное уплотнение, а затем подключить их и начать катиться.

Да, это сокращенная версия того, как это делается. Но все видео занимает восемь минут, так что вы сами можете убедиться, насколько просто это выглядит. Между прочим, Solar CITIES (или, возможно, Solar C3ities — оба варианта написания используются на их веб-сайтах) — это международная некоммерческая организация, занимающаяся созданием «виртуального пространства для взлома с открытым исходным кодом для изобретателей и практиков в области биогаза». Что кажется стоящей целью. Теперь мне просто нужно убедить жену залить в подвал большую цистерну ила и газа…

Как всегда, большое спасибо журналу Permaculture Magazine, где я нашел этот драгоценный камень.

Часто задаваемые вопросы о биогазе

Чем вы занимаетесь в BiogasWorld?

BiogasWorld — это группа инженеров, исследователей и бизнесменов, которые понимают потребности биогазовой промышленности. Команда постоянно разрабатывает контент, чтобы упростить и оптимизировать связь между отраслью и рынком. Чтобы упростить и оптимизировать связь между отраслью и рынком, команда BiogasWorld постоянно разрабатывает контент и инструменты, в том числе:

• • Каталог товаров и услуг

Кто может быть на BiogasWorld?

Любая компания на рынках биогаза, возобновляемого природного газа или компоста, заинтересованная в продвижении своих продуктов или услуг, может быть на BiogasWorld.BiogasWorld — это международная платформа, которая объединяет все инновационные решения со всего мира в одном месте!

Что такое биогаз?

Биогаз — это побочный продукт разложения органических веществ анаэробными бактериями. Биогаз обычно состоит из 60% метана и 40% CO ₂ . Он похож на природный газ, который на 99% состоит из метана. Биогаз — это чистая и возобновляемая энергия, которую можно заменить природным газом для приготовления пищи, производства пара, горячей воды или электричества.При комнатной температуре и давлении биогаз находится в газообразном состоянии, а не в жидком виде, как сжиженный нефтяной газ (пропан). Розлив биогаза в бутылки — очень дорогой процесс.

Как это работает?

Органические отходы помещаются в герметичный резервуар, называемый варочным котлом (или биореактором), где они нагреваются и перемешиваются. В отсутствие кислорода анаэробные бактерии потребляют органическое вещество для размножения и производства биогаза.

Из каких отходов образуется биогаз?

Любые органические отходы могут производить биогаз: человеческие экскременты, навоз, жидкий навоз, отходы фруктов и овощей, отходы бойни, отходы упаковки мяса, отходы молочных заводов, отходы пивоваренных и ликероводочных заводов и т. Д.Отходы, богатые клетчаткой, такие как древесина, листья и т. Д., Являются плохим сырьем для варочных котлов, поскольку их трудно переваривать.

Сколько биогаза я могу получить из своих отходов?

Количество биогаза, которое вы можете извлечь из органических отходов, зависит от самих отходов и конструкции системы варочного котла. Некоторые варочные котлы могут производить 20 м3 биогаза на тонну отходов, в то время как другие могут производить до 800 м3 на тонну. Все зависит от качества отходов, конструкции варочного котла и правильной работы системы.

Где производится биогаз?

Биогаз обычно образуется в природе в результате анаэробного разложения органических отходов в почве, болотах, океане и т. Д. Биогаз также производится на свалках, где органические пищевые отходы разлагаются в анаэробных условиях. Биогаз может производиться в анаэробных варочных котлах, оборудовании (резервуарах), обеспечивающем полный контроль процесса и полное восстановление биогаза.

Это полезно для окружающей среды?

У метана коэффициент нагрева парниковым газом (ПГ) в 21 раз выше, чем у CO2.Сжигание биогаза превращает метан в CO2 и снижает воздействие парниковых газов более чем в 20 раз. Извлекая метан из отходов и используя его для производства тепла и / или электроэнергии, мы гарантируем, что отходы не разлагаются в открытой среде, поэтому мы сокращаем прямые выбросы метана в атмосферу. Более того, энергия, обеспечиваемая биогазом, вероятно, вытеснит ископаемое топливо, которое является основным источником выбросов парниковых газов. Энергия биогаза считается углеродно-нейтральной, поскольку углерод, выделяемый при его сгорании, происходит из углерода, фиксированного растениями (естественный углеродный цикл).

Сколько энергии в биогазе?

Каждый кубический метр (м3) биогаза содержит эквивалент 6 кВтч тепловой энергии. Однако, когда мы преобразуем биогаз в электричество, в электрогенераторе, работающем на биогазе, мы получаем около 2 кВт / ч полезной электроэнергии, остальное превращается в тепло, которое также можно использовать для отопления. 2 кВтч энергии достаточно для питания лампочки мощностью 100 Вт в течение 20 часов или фена мощностью 2000 Вт в течение 1 часа.

Воспользуйтесь нашим калькулятором, чтобы узнать больше: Здесь

Что происходит с отходами после переваривания?

Несмотря на распространенное мнение, количество отходов, поступающих в варочный котел, почти равно количеству выходящих отходов, однако качество отходов изменяется в лучшую сторону (меньше запаха, удобрения лучше, органическая нагрузка снижается, меньше загрязняющих веществ).

Отходы, выходящие из варочного котла, можно разделить (твердое / жидкое): твердую часть можно компостировать, а жидкую часть можно использовать в качестве жидкого удобрения или можно дополнительно обработать и утилизировать.

Так зачем делать биогаз?

Избавление от мусора всегда стоит денег. Если вам это ничего не стоит, вы, вероятно, создаете опасность для окружающей среды. Включив варочный котел в свою цепочку обработки отходов, вы создадите потенциальный центр дохода.

Например, навоз считается не отходами, а удобрением на ферме. Установив варочный котел, фермер может получить прибыль от биогаза, уменьшив запахи и повысив удобрительную ценность навоза.

В агропищевой промышленности варочный котел можно использовать в качестве установки для первичной обработки отходов, где биогаз используется для компенсации некоторых затрат на электроэнергию на предприятии и для уменьшения объема вторичной обработки отходов.

Сколько это стоит и сколько я могу заработать?

Биогазовые установки могут принимать различные формы и формы.Простая сельскохозяйственная установка может стоить всего 3500 долларов за установленный кВт электроэнергии. Коммунальный завод по переработке пищевых отходов может стоить до 19 000 долларов за установленный кВт! Каждый проект индивидуален. Типичный срок окупаемости биогазовой установки составляет 7 лет.

Биогазовые системы — это значительные капиталовложения, которые требуют тщательного планирования для максимального увеличения шансов на успех. Если вы чувствуете, что подвержены колебаниям цен на энергию, и у вас есть экологическая сознательность в отношении своих отходов, то биогазовая установка может стать для вас устойчивым решением.

Сколько времени нужно, чтобы построить биогазовую установку?

Для варочного котла средней и большой мощности (300 м3 +) обычно требуется от первого обращения к работающей биогазовой установке от 8 месяцев до 2 лет. Если вы заинтересованы в строительстве небольшого семейного варочного котла (10 м3 или меньше), вы можете рассчитывать примерно на 1-2 месяца, прежде чем у вас будет функционирующая биогазовая установка.

Насколько сложно управлять биогазовой установкой?

Биогазовая установка подобна животному.Вы должны кормить его каждый день и кормить нужным кормом в нужном количестве. Точно так же, как животное, если вы не будете заботиться о нем должным образом, оно заболеет и принесет плохие результаты.

С каких это пор люди используют биогаз?

Образование биогаза — это естественное явление, которое естественным образом происходит в водно-болотных угодьях, навозных сточках, в кишечнике человека и животных. На протяжении веков люди использовали возможности бактериологического пищеварения, извлекая естественный биогаз, чтобы использовать его для освещения, приготовления пищи, отопления или для работы механических двигателей.

В Азии были построены миллионы семейных варочных котлов, чтобы обеспечивать топливо для приготовления пищи и освещение в сельских районах. Во время Второй мировой войны грузовики немецкой армии заправлялись биогазом, собранным из фермерского навоза (газовый двигатель).

За последние 50 лет был достигнут значительный прогресс в разработке анаэробных варочных котлов (биореакторов) для увеличения выхода метана (CH ₄ ) и улучшения технологических потоков.

В настоящее время тысячи проектов по всему миру, от небольших молочных ферм до крупных городских очистных сооружений, демонстрируют, что системы регенерации биогаза являются экологически и экономически безопасными.В Европе деревни полностью снабжаются электричеством и теплом из местных централизованных биогазовых установок.

.