Как сделать биотопливо своими руками из навоза в домашних условиях

Современные технологии переработки всевозможных видов сырья открывают перспективу успешного решения задачи получения биотоплива из навоза непосредственно в домашних условиях. Причём, делая биотопливо своими руками на дому благодаря новым принципам переработки отходов, параллельно можно производить удобрения для сельскохозяйственных насаждений.

Конечно, самый лёгкий путь – приобретение готовых промышленных установок. Однако их дороговизна заставляет рассматривать варианты изготовления производственных систем своими руками.

Кратко об определении биогаза

Согласно научным определениям, биогаз – это продукт, полученный в результате процесса брожения массы биологических отходов. При этом продуктом брожения является метан или водород.

Примерно так выглядит структурная схема добычи альтернативной энергии. При этом используются традиционные для быта источники сырья, удачно подходящие для получения альтернативной энергии — биотоплива

Образование метана (или водорода) происходит в результате жизнедеятельности бактерий трёх видов:

• гидролизных;
• образующих кислоты;
• образующих метан.

Качественным продуктом брожения считается состав газовой смеси, содержимое которой распределяется в соотношении: 50-85% метана, 15-50% углекислого газа, и менее 5% сероводорода.

Эта газовая смесь пропускается сквозь фильтры с целью очистки от присутствия CO² и H²S, после чего остаётся чистый биологический метан. Такой газ ничем не отличается от природного газа, используемого в бытовой и промышленной сфере.

Сырьём для получения качественной биологической газовой смеси обычно выступают:

• навоз и птичий помёт;
• отходы спиртового производства (барда);
• излишки пивоваренных производств (пивная дробина);
• фекальные массы и отходы рыбного производства;
• свекольный жом, бытовые отходы, трава и прочее.

Это лишь часть всего допустимого к применению сырья. Но даже этот список показывает: насколько многообразен перечень сырья, чтобы иметь возможность наладить производство биогаза на постоянной основе.

Установка производства биотоплива, изготовленная под нужды одного из многих действующих фермерских хозяйств. Небольшая по объёму станция, но вполне удовлетворяющая потребности частного фермерского хозяйства

Объёмные показатели выхода газовой смеси напрямую зависят от вида применяемого сырья и содержания в нём сухих веществ. Так, если применить в деле навоз крупного рогатого скота, реально из одной тонны навоза получить 50-60 м³ биотоплива, содержащего до 60% метана.

Считается, что лучшим сырьём являются отходы с большим содержанием жира. Переработка одной тонны отходов жира через классическую установку получения биотоплива может давать до 1300 м³ газовой смеси, где содержание метана доходит до 90%.

Как сделать перерабатывающий фермерский модуль

Для того чтобы сделать систему переработки отходов в биотопливо, как минимум требуется быть в курсе принципа работы подобных устройств, а также иметь представление о схемотехнике.

Схема биореакторной установки: 1 – биореактор; 2 – мешалка; 3 – подогреватель; 4 – насос; 5 – фильтрующий элемент; 6 – компрессор газовый; 7 – газгольдер; 8 – сборник навоза; 9 – выход удобрений (шлама); 10 – пульт управления подогревом

Рассмотрим и то и другое, но следует отметить: сооружение полноценной установки – это дело достаточно хлопотное и затратное. В домашних условиях, как правило, удаётся сделать лишь нечто подобное перерабатывающим станциям. Тем не менее, некоторые попытки бывают удачными.

Принцип работы биоустановки

Технология производства биотоплива, как правило, поддерживает следующий системный подход:

1. Биореактор (ёмкость) загружается навозом.
2. В течение определённого времени внутри реактора идёт процесс брожения.
3. Образуется газовая среда.
4. Выполняется вывод газов из реактора.
5. Газовая смесь очищается и направляется для использования в качестве топлива.

Состав полученной на выходе газовой смеси характеризуется достаточно высокой насыщенностью разными веществами. Больше всего в процентной составляющей присутствует метана (60%), углекислого газа (35%) и других веществ, включая сероводород (5%).

Между тем, для эффективной работы газообразующей станции домашнего производства необходимы значительные запасы отходов жизнедеятельности представителей животного мира. Поэтому, первое, на что следует обратить внимание в решении задачи получения биотоплива в домашних (дачных) условиях, – это наличие источников сырья для перерабатывающей установки.

Биореактор своими руками

Определившись с источниками сырья, далее нужно определиться с участком размещения домашнего (или дачного) биореактора. Сам реактор – это герметичный сосуд, достаточно прочный, имеющий объём из расчёта ежесуточного поступления навозного сырья на переработку (для справки: на получение 100 м³ газовой смеси необходимо примерно 1 т навоза).

Таблица соотношения вида навоза и количества получаемого биогаза

Таблица, показывающая эффективность того или иного вида биологических отходов, с точки зрения получаемого объёма газа. Как видно из таблицы, самым эффективным является свиной навоз, способный выдать наибольшее количество биотоплива

Такую ёмкость придётся установить на крепкий фундамент, оснастить запорной арматурой и прочей технической атрибутикой согласно классической схеме. Верхнюю часть сосуда желательно делать съёмной, с болтовыми креплениями и уплотняющей прокладкой.

Для обеспечения непрерывности цикла накопительную ёмкость необходимо оснастить модулем искусственного подогрева. Если в летний период эффективность брожения навоза и скорость образования газа вполне обеспечивается внешними температурными условиями, зимой ситуация меняется.

Для зимней эксплуатации биореактора обязательно нужен искусственный подогрев, учитывая прекращение деятельности бактерий брожения уже при 4-10ºС выше нуля. Соответственно, ёмкость должна иметь качественно выполненную теплоизоляцию. Для этого удачно подходит классический способ изолирования минеральной ватой.

Наглядный пример по изолированию биореактора для его зимней эксплуатации. В качестве изолирующего материала здесь использовалась минеральная вата. Сверху слой ваты закрыт фольгированным материалом

Вариантов организации подогрева есть несколько. Например, использование электрических нагревателей или системы отопления на водном теплоносителе (водяной рубашки).

Рассчитывать мощность контура подогрева следует, исходя из оптимальной нормы температуры внутри реактора 25-40ºС, необходимой для достижения эффективного процесса брожения биомассы.

Кроме подогревателей, на активность брожения биомассы оказывает влияние степень её застойности. По сути, внутри резервуара навозное сырьё должно постоянно находиться в движении. Движение биомассы усиливает процесс брожения и сокращает время получения газовой составляющей.

Вариант летней установки для переработки навоза и получения биотоплива. В данном случае подогрев сделан в виде бетонной водяной ванны, куда погружена реакторная ёмкость. Однако эта установка не может эксплуатироваться в зимний период времени

Решается задача организации движения внедрением в конструкцию биореактора специальной механической мешалки. Вал этого устройства подсоединяется к валу низкооборотного мотора, которым осуществляется действие вращения. Включение и отключения процесса перемешивания можно сделать ручным или автоматическим.

Получение биогаза и удобрений

Конструкция системы получения биотоплива в домашних условиях технологически предусматривает загрузку сосуда навозом примерно на 1/3 ёмкости. Для загрузки навоза делается загрузочный люк с герметично закрывающейся дверью. Оставшаяся свободной верхняя область биореактора используется для скопления выделяемых газов.

Самодельный миниатюрный биореактор, сделанный на базе обычной 200-литровой бочки. В принципе, для удовлетворения скромных нужд в биологическом топливе вполне подходит к применению в частном хозяйстве. Это та самая конструкция, которую реально можно сделать в домашних условиях для получения биотоплива

На верхнем и нижнем уровнях сосуда нужно сделать выходные отверстия. Наверху – газовый выход, внизу выход под слив обработанного навоза (удобрений). Также в районе верхней области сосуда желательно смонтировать смотровое окно для наблюдения за процессом.

Патрубок для вывода газовой смеси соединяется герметичной трубой с устройством, исполняющим одновременно функции сепаратора и гидрозатвора. Для связи используется труба (металлическая или полиэтиленовая) небольшого диаметра (25-32 мм).

Сам сепаратор – это сосуд относительно малой ёмкости, заполняемый водой. Газ, проходящий сквозь толщу воды, очищается, выводится в газгольдер и далее подаётся потребителям.

Пример устройства двухступенчатого сепаратора – гидравлического затвора для подводки газовой смеси, поступающей из биореактора. Такой вариант фильтрации позволяет получить качественно очищенный продукт

Нижний патрубок на реакторе (под вывод отработанного навоза — шлама) желательно делать как можно большего диаметра. К нему подключается запорная арматура (задвижка) и делается отвод к ёмкости для сбора шлама. Отработанная масса в хозяйстве может успешно применяться в качестве удобрений.

Критерии состава навозной массы

Загружаемую массу навоза внутрь биореактора не следует рассматривать просто как сырьё, подходящее в любом качестве. Составляющая субстанции имеет принципиальное значение для процесса брожения. На практике отмечено, что уменьшение частичек субстрата сопровождается лучшей эффективностью процесса.

Выраженная волокнистость субстрата и увеличение площади взаимодействия бактерий – вот главные критерии, способствующие скорому разложению навозной массы. В таком состоянии навозное сырьё при подогреве и перемешивании не образует осадка или плёнки на поверхности, что существенно упрощает фильтрацию газовой смеси.

Подготовка навозной массы под загрузку в реактор. Этой процедуре уделяют не меньшее внимание, чем всему остальному, если есть желание получить значительный объём биотоплива за короткий отрезок времени

Степенью измельчения сырья определяется длительность брожения, что в свою очередь оказывает влияние на объём получаемого газа. Таким образом, для уменьшения времени брожения необходимо хорошо измельчать сырьё: чем лучше качество измельчения, тем меньше период брожения.

Применение биогаза для хозяйственных нужд

Область применения этого вида энергоресурса достаточно обширна. Благодаря использованию биогаза в качестве топлива производят электрическую энергию, получают горячую воду или пар. Есть множественные примеры из практики, где биотопливом заправляют автомобильный транспорт.

Установки подобного типа являются оборудованием, благодаря которому открываются возможности создания безотходных производств. В этом плане удачный пример демонстрируют отдельные страны Западной Европы.

Например, в Дании производство этого вида топлива достигло планки почти в 20% от общей массы энергоресурсов страны. В крупных регионах мира – Индии и Китае – счёт биогазовых установок идёт на сотни тысяч.

Мощные промышленные установки добычи биотоплива. Такие конструкции способны полностью обеспечить биотопливом крупные сельскохозяйственные структуры. По всему миру используется огромное количество подобных систем. И количественный рост активно продолжается

Не просто так отмечается значительный рост интереса во всём мире к процессам производства биогаза.

Это один из тех вариантов энергетики, который относят к альтернативным источникам и за которым видят будущее, поэтому фермеры и руководители ЖКХ, владельцы частных хозяйств и малых предприятий внимательно отслеживают развитие технологии.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор агрегата для производства биогаза, при изготовлении которого использован пластиковый бак 127 л. Особенности устройства и советы по эксплуатации.

Особый интерес применения установок проявляется среди владельцев ресторанной и гастрономической сферы, где актуальной остаётся тематика переработки пищевых отходов. На этой базе есть хорошая возможность создать дешёвую утилизацию органических отходов с пользой для хозяйств. Наконец, технология производства биотоплива – это реальное сохранение окружающей среды, чего нельзя сказать о производстве других энергетиков.