Cómo hacer un biorreactor con tus propias manos.

El aumento constante en el costo de los recursos energéticos tradicionales empuja a los artesanos del hogar a crear equipos caseros que les permitan obtener biogás de sus propias manos. Con este enfoque de limpieza, es posible no solo obtener energía barata para calentar la casa y otras necesidades, sino también establecer el proceso de utilización de desechos orgánicos y la obtención de fertilizantes gratuitos para su posterior aplicación al suelo.

Los excesos de biogás producido, así como los fertilizantes, se pueden realizar a valor de mercado para los consumidores interesados, convirtiendo en dinero lo que literalmente "se encuentra bajo sus pies". Los grandes agricultores pueden darse el lujo de comprar plantas de biogás listas para usar, ensambladas en la fábrica. El costo de dicho equipo es bastante alto. Sin embargo, el rendimiento de su operación corresponde a las inversiones realizadas. Las plantas menos potentes que operan con el mismo principio pueden ensamblarse por sí mismas a partir de materiales y piezas disponibles.

¿Qué es el biogás y cómo se forma?

El biogás es un combustible ecológico. Por sus características, los biogás convergen en gran medida con el gas natural producido a escala industrial. Imagine la tecnología para la producción de biogás de la siguiente manera:

• en un recipiente especial llamado biorreactor, se lleva a cabo un proceso de procesamiento de biomasa con la participación de bacterias anaerobias en condiciones de fermentación sin aire durante un cierto período, cuya duración depende del volumen de materias primas cargadas;
• Como resultado, se libera una mezcla de gases, que consiste en 60% de metano, 35% de dióxido de carbono y 5% de otras sustancias gaseosas, entre las cuales hay una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno;
• el gas resultante se descarga constantemente del biorreactor y, después de la purificación, se envía para su uso adecuado;
• Los desechos reciclados, que se han convertido en fertilizantes de alta calidad, se eliminan periódicamente del biorreactor y se transportan a los campos.

Para establecer la producción de biogás en el hogar de forma continua, uno debe ser propietario o tener acceso a empresas agrícolas y ganaderas. Es económicamente viable producir biogás solo si hay una fuente de suministro gratuito de estiércol y otros desechos orgánicos de la cría de animales.

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Tipos de biorreactores

Las plantas para la producción de biogás difieren en el tipo de carga de materias primas, la recolección de gas obtenido, la ubicación del reactor en relación con la superficie de la tierra, el material de fabricación. El hormigón, el ladrillo y el acero son los materiales más adecuados para la construcción de biorreactores.

Según el tipo de carga, se distinguen las bioinstalaciones, en las que se carga una parte determinada de la materia prima y se realiza un ciclo de procesamiento, y luego se descarga por completo. La producción de gas en estas plantas es inestable, pero se puede cargar cualquier tipo de materia prima en ellas. Como regla, son verticales y ocupan poco espacio.

Una porción de desechos orgánicos se carga diariamente en un sistema del segundo tipo y una porción de fertilizantes fermentados terminados de igual volumen se descarga. La mezcla de trabajo siempre permanece en el reactor. La instalación de la llamada carga continua de manera estable produce más biogás y es muy popular entre los agricultores. Básicamente, estos reactores están ubicados horizontalmente y son convenientes cuando hay espacio libre en el sitio.

El tipo seleccionado de colección de biogás determina las características de diseño del reactor.

• Los sistemas de globos consisten en un globo resistente al calor de goma o plástico en el que se combinan un reactor y un soporte de gas. Las ventajas de este tipo de reactor son la simplicidad de diseño, carga y descarga de materias primas, facilidad de limpieza y transporte, bajo costo. Las desventajas incluyen una corta vida útil, 2-5 años, la posibilidad de daños como resultado de influencias externas. Los reactores de tanque también incluyen plantas tipo canal, que se usan ampliamente en Europa para el tratamiento de desechos líquidos y aguas residuales. Tal tapa de goma es efectiva a altas temperaturas ambientales y no hay riesgo de daños en el cilindro. El diseño de domo fijo tiene un reactor completamente cerrado y una capacidad de compensación para la descarga de lodo. El gas se acumula en el domo; cuando se carga la siguiente porción de materia prima, la masa procesada se empuja hacia el tanque de compensación.
• Los bio-sistemas con una cúpula flotante consisten en un biorreactor monolítico ubicado bajo tierra y un tanque de gas móvil que flota en una bolsa de agua especial o directamente en la alimentación y se eleva bajo la influencia de la presión del gas. La ventaja de un domo flotante es la facilidad de uso y la capacidad de determinar la presión de gas desde la altura del domo. Esta es una gran solución para una gran granja.
• Al elegir una ubicación subterránea o de instalación sobre la superficie, es necesario tener en cuenta la pendiente del relieve, lo que facilita la carga y descarga de materias primas, el aislamiento térmico mejorado de las estructuras subterráneas, que protege la biomasa de las fluctuaciones diarias de temperatura y hace que el proceso de fermentación sea más estable.

El diseño puede equiparse con dispositivos adicionales para calentar y mezclar las materias primas.

¿Es rentable hacer un reactor y usar biogás?

La construcción de una planta de biogás tiene los siguientes objetivos:

• producción de energía barata;
• la producción de fertilizantes fácilmente digeribles;
• ahorros en conectarse a alcantarillas costosas;
• procesamiento de residuos domésticos;
• posible beneficio de la venta de gas;
• reduciendo la intensidad de los olores desagradables y mejorando la situación ambiental en el territorio.

Para evaluar los beneficios de construir un biorreactor, un host delgado debería considerar los siguientes aspectos:

• los costos de bioestacion son una inversion a largo plazo;
• El equipo de biogás hecho en casa y la instalación de un reactor sin la participación de especialistas de terceros serán mucho más baratos, pero su eficiencia es menor que la de una fábrica costosa;
• Para mantener una presión de gas estable, el agricultor debe tener acceso a los desechos de producción ganadera en cantidad suficiente y durante mucho tiempo. En el caso de los altos precios de la electricidad y el gas natural o la falta de gasificación, el uso de la instalación se vuelve no solo rentable, sino también necesario;
• Para las granjas grandes con su propia base de materias primas, la inclusión de un biorreactor en el sistema de invernaderos y granjas de ganado será una solución rentable;
• Para las granjas pequeñas, la eficiencia puede mejorarse instalando varios reactores pequeños y cargando materias primas en diferentes intervalos de tiempo. Esto evitará interrupciones de gas con falta de materia prima.

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Cómo construir un biorreactor por tu cuenta

Se tomó la decisión sobre la construcción, ahora necesitamos diseñar la instalación y calcular los materiales, herramientas y equipos necesarios.

¡Importante! La resistencia a los ambientes ácidos y alcalinos agresivos es el requisito principal para el material del biorreactor.

Si hay un tanque de metal disponible, puede usarse sujeto a una capa protectora contra la corrosión. Al elegir un recipiente de metal, preste atención a la presencia de soldaduras y su resistencia.

Una opción duradera y conveniente es un tanque de polímero. Este material no se descompone y no se oxida. El cañón con paredes gruesas rígidas o reforzadas resistirá perfectamente la carga.

La forma más económica es colocar contenedores de ladrillo o piedra, bloques de hormigón. Para aumentar la resistencia, las paredes están reforzadas y cubiertas por dentro y por fuera con una impermeabilización multicapa y un revestimiento a prueba de gas. El yeso debe contener aditivos que brinden las propiedades especificadas. La mejor forma que resistirá todas las cargas de presión es ovalada o cilíndrica.

En la base de este tanque, se proporciona un orificio a través del cual se eliminarán las materias primas gastadas. Este orificio debe estar bien cerrado, porque el sistema solo funciona de manera efectiva en condiciones selladas.

Cálculo de herramientas y materiales necesarios.

Para diseñar el contenedor de ladrillos y el dispositivo de todo el sistema, se necesitarán las siguientes herramientas y materiales:

• tanque para mezclar mortero de cemento o hormigonera;
• taladro con mezclador de boquilla;
• piedra triturada y arena para una plataforma de drenaje;
• pala, cinta métrica, llana, espátula;
• ladrillo, cemento, agua, arena fina, refuerzo, plastificante y otros aditivos necesarios;
• máquina de soldar y sujetadores para montar tuberías y componentes metálicos;
• un filtro de agua y un recipiente con virutas de metal para la purificación de gas;
• Cilindros de neumáticos o cilindros de propano estándar para almacenamiento de gas

El tamaño del tanque de concreto se determina a partir de la cantidad de desechos orgánicos que aparece diariamente en una granja o granja privada. La operación del biorreactor completo es posible si se llena con dos tercios del volumen disponible.

Determinemos el volumen del reactor para una pequeña economía privada: si hay 5 vacas, 10 cerdos y 40 pollos, se forma una camada de 5 x 55 kg + 10 x 4.5 kg + 40 x 0.17 kg = 275 kg + durante el día de su actividad vital. 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Para llevar los excrementos de pollo a la humedad requerida del 85%, agregue 5 litros de agua. Peso total = 331.8 kg. Para el procesamiento en 20 días es necesario: 331.8 kg x 20 = 6636 kg - aproximadamente 7 metros cúbicos solo para el sustrato. Estos son dos tercios del volumen requerido. Para obtener el resultado, necesita 7x1.5 = 10.5 metros cúbicos. El valor obtenido es el volumen necesario del biorreactor.

Recuerde que obtener una gran cantidad de biogás en recipientes pequeños no funcionará. La salida depende directamente de la masa de residuos orgánicos procesados ​​en el reactor. Entonces, para obtener 100 metros cúbicos de biogás, es necesario procesar una tonelada de desechos orgánicos.

Preparación del sitio para el dispositivo biorreactor

Gratis biocombustible En el sitio, debe elegir un lugar para la construcción de un tanque de hormigón armado, que servirá como biorreactor.

La ubicación óptima se elige lejos de las viviendas, lugares para animales. Un almacén para almacenar materias primas puede estar cerca. Debe tener en cuenta el nivel de agua subterránea y la conveniencia de cargar y descargar biomasa. Preferiblemente un lugar para el transporte de materias primas.

La ubicación económica del recipiente del reactor es construirlo debajo del nivel del suelo. La pendiente del terreno también es muy conveniente. Esto reducirá el costo del aislamiento térmico y facilitará la carga de sustrato orgánico.

La confiabilidad del diseño y la durabilidad del reactor dependen de la preparación del fondo y las paredes del pozo para el tanque. Las paredes se fortalecen y se sellan con plástico, hormigón y se utilizan anillos de polímero. Calentamiento importante y completo. Como aislamiento barato, utilice paja, arcilla, estiércol seco y escoria, materiales improvisados.

Montaje e instalación

Para ahorrar el presupuesto, es óptimo montar un diseño simple y confiable sin campanas y silbatos, y luego, durante la operación y cuando aparezcan oportunidades financieras, agregar elementos adicionales para calefacción, automatización, control.

Las instrucciones paso a paso para ensamblar e instalar un biorreactor ayudarán a montar la instalación por su cuenta.

1. Excave un pozo, vierta una capa niveladora de arena en el fondo, coloque todo el pozo con una película de PVC, luego vierta una capa aislante de calor de arcilla expandida, paja, y alinéelo al horizonte. Monte tuberías para cargar y descargar el sustrato. El diámetro de las tuberías para materias primas debe tener un diámetro de al menos 300 mm, de lo contrario se obstruirán.
2. Coloque un contenedor de ladrillos o instale uno terminado. Aísle las paredes laterales del reactor cubriéndolo con arcilla y paja en varias capas o usando calentadores modernos, por ejemplo, espuma de poliestireno, espuma de poliuretano expandido.
3. Para hacer un sistema de drenaje de gas que consiste en tuberías verticales con numerosos agujeros en el cuerpo. Tal sistema reemplazará a los mezcladores.
4. Cubra la capa externa del material biológico cargado con una película especial para crear un ligero exceso de presión y acumular biogás debajo del domo. Instale un domo, que debe ser hermético y un tubo de salida de gas en la parte superior, filtros para limpiar una escotilla hermética, un sello de agua. El gas se acumula y almacena en bolsas de gas especiales.

Lanzamiento del biorreactor

1. Para que el biorreactor funcione de manera efectiva, debe cargarse con materias primas a 2/3 del volumen, la temperatura necesaria para que las bacterias funcionen, por lo que la tolva de alimentación de biomasa debe colocarse en el lado soleado para que se caliente.
2. La carga de uno nuevo y la extracción del sustrato orgánico gastado es más barato y más fácil de llevar a cabo de acuerdo con el principio de desbordamiento, es decir. elevar el nivel de materia orgánica dentro del reactor al introducir una nueva porción eliminará el sustrato a través de la tubería de descarga en un volumen igual al volumen del material introducido.
3. Descargue un lote de bacterias. Recalentar si es necesario.

Eliminación correcta de gases del biorreactor

El gas obtenido durante la fermentación de los compuestos orgánicos se elimina a través de un orificio especial provisto en el diseño de la parte superior de la tapa, que cierra herméticamente el tanque. Para excluir la posibilidad de mezclar biogás con aire, es necesario asegurar su extracción a través de una cerradura de agua (cerradura de agua).

Es posible controlar la presión de la mezcla de gases dentro del biorreactor con la ayuda de una tapa, que debería aumentar con el exceso de gas, es decir, desempeñar el papel de una válvula de descarga. Como contrapeso, puede usar un peso ordinario. Si la presión es normal, el gas generado fluirá a través de la tubería de salida hacia el tanque de gas, siendo sometido a purificación de agua en el camino.

Reglas de operación y seguridad.

La carga constante de lotes regulares y la descarga de fertilizantes terminados, el control de las condiciones de fermentación asegurarán el correcto funcionamiento de la planta de biogás.

Las empresas especializadas venden lotes de bacterias que fermentan orgánicamente para producir biogás.

Hay bacterias mesofílicas, termofílicas y psicrofílicas. La fermentación completa de los compuestos orgánicos con la participación de bacterias termofílicas ocurrirá en 12 días. Las bacterias mesofílicas trabajan más lentamente, procesan las materias primas en 20 días.

La biomasa en el reactor debe mezclarse al menos dos veces al día, de lo contrario se formará una costra en la superficie, lo que impide la salida libre de biogás. En la estación fría, el reactor debe calentarse, manteniendo la temperatura óptima para la mayor producción del producto.

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La mezcla orgánica cargada en el reactor no debe contener antisépticos, detergentes, productos químicos nocivos para la vida de las bacterias y ralentizar la producción de biogás.

¡Importante! El biogás es inflamable y explosivo.

Para que el biorreactor funcione correctamente, se deben seguir las mismas reglas que para cualquier instalación de gas. Si el equipo está apretado, el biogás se desvía al tanque de gas de manera oportuna, entonces no habrá problemas.

Si la presión del gas excede la norma o se envenena en caso de fuga, existe el riesgo de explosión, por lo tanto, se recomienda instalar sensores de temperatura y presión en el reactor. La inhalación de biogás también es perjudicial para la salud humana.

Cómo garantizar la actividad de biomasa

Puede acelerar el proceso de fermentación de biomasa calentándolo. Como regla general, en las regiones del sur este problema no surge. La temperatura ambiente es suficiente para la activación natural de los procesos de fermentación. En regiones con condiciones climáticas severas en invierno, sin calefacción, generalmente es imposible operar una planta de biogás. Después de todo, el proceso de fermentación comienza a una temperatura superior a la marca de 38 grados centígrados.

Hay varias formas de organizar el calentamiento de un tanque de biomasa:

• conecte una bobina ubicada debajo del reactor al sistema de calefacción;
• instalar elementos de calefacción eléctrica en la base del tanque;
• Proporcione calentamiento directo del tanque mediante el uso de calentadores eléctricos.

Las bacterias que afectan la producción de metano están en estado latente en el alimento. Su actividad aumenta a un cierto nivel de temperatura. Instalar un sistema de calefacción automatizado asegurará un flujo normal del proceso. La automatización encenderá el equipo de calefacción cuando la próxima persona fría ingrese al biorreactor, y luego lo apagará cuando la biomasa se caliente a un nivel de temperatura predeterminado.

Dichos sistemas de control de temperatura se instalan en calderas, por lo que se pueden comprar en tiendas especializadas en la venta de equipos de gas.

Es importante tener en cuenta que es posible activar la producción de biogás en casa mezclando la biomasa en el reactor. Para esto, se hace un dispositivo que es estructuralmente similar a un mezclador doméstico. El dispositivo puede ser impulsado por un eje, que se conduce a través de una abertura ubicada en la tapa o las paredes del tanque.

¿Qué permisos especiales se requieren para la instalación y el uso de biogás?

Para construir y operar un biorreactor, así como para usar el gas obtenido, es necesario en la etapa de diseño asegurarse de obtener los permisos necesarios. La aprobación debe hacerse con el servicio de gas, los bomberos y Rostekhnadzor.En general, las reglas de instalación y operación son similares a las reglas para el uso de equipos de gas convencionales. La construcción debe realizarse estrictamente de acuerdo con los SNIP, todas las tuberías deben ser amarillas y tener las marcas apropiadas. Los sistemas confeccionados en fábrica son muchas veces más caros, pero tienen todos los documentos de respaldo que cumplen con todos los requisitos técnicos. Los fabricantes dan una garantía sobre el equipo y realizan el mantenimiento y reparación de sus productos.

Una planta de biogás hecha en casa puede ahorrar en costos de energía, que ocupan una gran parte en la determinación del costo de los productos agrícolas. Los costos de producción más bajos aumentarán la rentabilidad de la granja o granja privada. Ahora que sabe cómo obtener biogás a partir de los desechos existentes, solo queda poner la idea en práctica. Muchos agricultores han aprendido durante mucho tiempo cómo ganar dinero con el estiércol.