Сырье для биогаза | Биогаз в России. Биогазовые установки. Компания Биокомплекс

Сырье для биогазовых установок

Поскольку технологии в настоящее время стремительно шагнули вперед, сырьем для получения биогаза могут стать самые различные отходы органического происхождения. Показатели выхода биогаза из различных видов органического сырья приведены ниже.

Таблица 1. Выход биогаза из органического сырья

Категория сырья	Выход биогаза (м3) из 1 тонны базового сырья
Коровий навоз	39-51
Навоз КРС, перемешанный с соломой	70
Свиной навоз	51-87
Овечий навоз	70
Птичий помет	46-93
Жировая ткань	1290
Отходы с мясобойни	240-510
ТБО	180-200
Фекалии и сточные воды	70
Послеспиртовая барда	45-95
Биологические отходы производства сахара	115
Силос	210-410
Картофельная ботва	280-490
Свекольный жом	29-41
Свекольная ботва	75-200
Овощные отходы	330-500
Зерно	390-490
Трава	290-490
Глицерин	390-595
Пивная дробина	39-59
Отходы, полученные в процессе уборки ржи	165
Лен и конопля	360
Овсяная солома	310
Клевер	430-490
Молочная сыворотка	50
Кукурузный силос	250
Мука, хлеб	539
Рыбные отходы	300

 

Навоз КРС

Во всем мире к числу наиболее популярных относят биогазовые установки, предусматривающие использование в качестве базового сырья коровьего навоза. Содержание одной головы КРС позволяет обеспечить в год 6,6–35 т жидкого навоза. Этот объем сырья может быть переработан в 257–1785 м³ биогаза. По параметру теплоты сгорания указанные показатели соответствуют: 193–1339 кубометрам природного газа, 157–1089 кг бензина, 185–1285 кг мазута, 380–2642 кг дров.

Одним из ключевых преимуществ использования коровьего навоза в целях выработки биогаза является наличие в ЖКТ крупного рогатого скота колоний бактерий, вырабатывающих метан. Это означает, что отсутствует необходимость дополнительного внесения микроорганизмов в субстрат, а следовательно, потребность в дополнительных инвестициях. Вместе с тем однородная структура навоза делает возможным применение данного типа сырья в устройствах непрерывного цикла. Производство биогаза будет еще более эффективным при добавлении в ферментируемую биомассу мочи КРС.

Навоз свиней и овец

В отличие от КРС, животные этих групп содержатся в помещениях без бетонных полов, поэтому процессы производства биогаза здесь несколько осложняются. Использование навоза свиней и овец в устройствах непрерывного цикла невозможно, допускается лишь его дозированная загрузка. Вместе с сырьевой массой данного типа в биореакторы нередко попадают растительные отходы, что может существенно увеличить период ее обработки.

Птичий помет

В целях эффективного применения птичьего помета для получения биогаза рекомендуется оснащать птичьи клетки насестами, поскольку это позволит обеспечить сбор помета в больших объемах. Для получения значительных объемов биогаза следует перемешивать птичий помет с коровьей навозной жижей, что исключит излишнее выделение аммиака из субстрата. Особенностью применения птичьего помета при производстве биогаза является необходимость введения 2-стадийной технологии с использованием реактора гидролиза. Это требуется в целях осуществления контроля над уровнем кислотности, в противном случае бактерии в субстрате могут погибнуть.

Фекалии

Для эффективной переработки фекалий требуется минимизировать объем воды, приходящийся на один санитарный прибор: единовременно он не может превышать 1 л.

С помощью научных исследований последних лет удалось установить, что в биогаз, в случае использования для его производства фекалий, наряду с ключевыми элементами (в частности, метаном) переходит множество опасных соединений, способствующих загрязнению окружающей среды. Например, во время метанового брожения подобного сырья при высоких температурных режимах на станциях биоочистки стоков практически во всех пробах газовой фазы обнаружено около 90 µg/м

3 мышьяка, 80 µg/м³ сурьмы, по 10 µg/м³ ртути, 500 µg/м³ теллура, 900 µg/м³ олова, 700 µg/м³ свинца. Упомянутые элементы представлены тетра- и диметилированными соединениями, свойственными процессам автолиза. Выявленные показатели серьезно превышают ПДК указанных элементов, что свидетельствует о необходимости более обстоятельного подхода к проблеме переработки фекалий в биогаз.

Энергетические растительные культуры

Подавляющее большинство зеленых растений обеспечивает исключительно высокий выход биогаза. Множество европейских биогазовых установок функционируют на кукурузном силосе. Это вполне оправданно, поскольку кукурузный силос, полученный с 1 га, позволяет выработать 7800–9100 м³ биогаза, что соответствует: 5850–6825 м3 природного газа, 4758–5551 кг бензина, 5616–6552 кг мазута, 11544–13468 кг дров.

Около 290–490 м³ биогаза дает тонна различных трав, при этом особенно высоким выходом отличается клевер: 430–490м³. Тонна качественного сырья картофельной ботвы также способна обеспечить до 490 м³, тонна свекольной ботвы – от 75 до 200 м

3, тонна отходов, полученных в процессе уборки ржи, — 165 м³, тонна льна и конопли – 360 м³, тонна овсяной соломы — 310 м³ .

Следует отметить, что в случае целенаправленного выращивания энергетических культур для производства биогаза существует необходимость инвестирования денежных средств в их посев и уборку. Этим подобные культуры существенно отличаются от иных источников сырья для биореакторов. Необходимости в удобрении подобных культур нет. Что касается отходов овощеводства и производства зерновых культур, то их переработка в биогаз имеет исключительно высокую экономическую эффективность.

«Свалочный газ»

Из тонны сухих ТБО может быть получено до 200 м³ биогаза, свыше 50% объема которого составляет метан. По активности выбросов метана «свалочные полигоны» намного превосходят любые другие источники. Использование ТБО в производстве биогаза не только позволит получить существенный экономический эффект, но и сократит поступление загрязняющих соединений в атмосферу.

Качественные характеристики сырья для получения биогаза

Показатели, характеризующие выход биогаза и концентрацию в нем метана, зависят в том числе от влажности базового сырья. Рекомендуется поддерживать ее на уровне 91% в летний период и 86% в зимний.

Осуществить получение максимальных объемов биогаза из ферментируемых масс можно, обеспечив достаточно высокую активность микроорганизмов. Реализовать эту задачу можно лишь при необходимой вязкости субстрата. Процессы метанового брожения замедляются, если в сырье присутствуют сухие, крупные и твердые элементы. Кроме того, при наличии таких элементов наблюдается образование корки, приводящей к расслоению субстрата и прекращению выхода биогаза. Чтобы исключить подобные явления, перед загрузкой сырьевой массы в биореакторы ее измельчают и осторожно перемешивают.

Оптимальными значениями pH сырья являются параметры, находящиеся в диапазоне 6,6–8,5. Практическая реализация увеличения рН до необходимого уровня обеспечивается посредством дозированного введения в субстрат состава, изготовленного из измельченного мрамора.

В целях обеспечения максимального выхода биогаза большинство различных типов сырья допускается смешивать с другими видами посредством кавитационной переработки субстрата. При этом достигаются оптимальные соотношения углекислого газа и азота: в обрабатываемой биомассе они должны обеспечиваться в пропорции 16 к 10.

Таким образом, при выборе сырья для биогазовых установок имеет смысл уделить его качественным характеристикам самое пристальное внимание.

Биогазовое производство вместо компостирования — AgroBiogas

До недавнего времени скошенные травы, зеленые отходы ухода за ландшафтными парками и обрезки придорожных обочин рассматривались исключительно в качестве сырья для мульчирования или компостирования. На сегодня есть технические и технологические решения, которые позволяют производить биогаз из данных видов растительной биомассы.

Солома, водоросли и даже древесина — энергетическое сырье для биогазового производства. А преимущество их применения по сравнению с кукурузой, зерновыми культурами и т.д. заключается в том, что они не являются потенциальными продуктами питания и не конкурируют с ними за пашню.

Энергетическое использование травы и зеленых отходов

Процесс компостирования, как и биогазовое производство, осуществляется за счет ферментационных процессов. Разница между производством биогаза и производством компоста заключается в том, что компост формируется в условиях наличия воздуха, то есть аэробным способом. Между тем, как производство биогаза происходит в условиях отсутствия воздуха, то есть в анаэробных условиях. Биогазовое производство, кроме формирования высококачественных удобрений, сопровождается образованием и накоплением биогаза, чего не происходит при компостирования органического сырья.

Еще одним способом дальнейшего использования трав и зеленых отходов является преобразование их в энергию путем сжигания. Но, если после компостирования и биогазового производства, трава, зеленые отходы, солома, древесина, водоросли и т.д. превращаются в ценные удобрения, то процесс сгорания нивелирует данный аспект, поскольку побочный продукт сжигания не является ценным удобрением.

Газонная трава и солома

В качестве субстрата для биогазового производства подходит скошенная газонная трава из общественных парков, лугов, придорожных обочин, остатки ландшафтного и коммунального ухода. Недостатком, однако, является то, что газонная трава — сезонная сырье. Внимания заслуживает и вопрос логистики, поскольку транспортировка зеленых остатков на значительные расстояния не всегда экономически выгодны.

С целью обеспечения доступности и использования газонной травы в качестве субстрата для биогазового производства в течение года, ее силосуют. Использование свежей газонной травы может неудовлетворительно влиять на ферментационные процессы, поэтому в целях оптимизации биогазового производства рекомендуется предварительная подготовка субстрата.

Солома также подходит для сбраживания в биогазовых станциях. Используют солому любых культур, но чаще всего применяют солому кукурузы. Как и в случае с газонной травой, использованию соломы в биогазовом производстве должна предшествовать предварительная подготовка сырья, которая позволяет оптимизировать ее ферментационные свойства и, соответственно, выход метана/биогаза из соломы.

Целесообразность сбраживания водорослей исследуется

Водоросли, выращиваемые в качестве эффективной добавки в пищевой и фармацевтической промышленности, могут использоваться и в биогазовых производстве. На данный момент в различных исследовательских проектах из водорослей удается достичь среднего выхода биогаза с высоким содержанием метана — до 75%.

Однако холодные зимние месяцы в странах с умеренным климатом и высокие расходы на обеспечение водорослей питательными веществами затрудняют производство биогаза из данного сырья.

Древесина как источник добычи газа

Для производства газа подходят древесные обрезки ухода за ландшафтом, старая и промышленная древесина и т.п. Ферментация древесины возможна, но на данном этапе развития технологий — только в ограниченных объемах. Оптимальным методом энергетического использования древесины является ее химическая обработка с последующей газификацией при температуре 850 °C с получение синтетического газа (SNG).

Компост как моносубстрат?

Компост, за исключением нескольких случаев, не используется в биогазовой производстве в качестве моносубстрата в связи с имеющимися технологическими особенностями данного сырья. Наиболее эффективными и простыми в эксплуатации признаны биогазовые станции, генерирующие биогаз из смеси субстратов растительного и животного происхождения.

Получение, состав и использование биогаза

В мировой практике газоснабжения накоплен достаточный опыт использования возобновляемых источников энергии, в том числе энергии биомассы. Наиболее перспективным газообразным топливом является биопродукт, интерес к использованию которого в последние годы не только не убывает, но и продолжает возрастать. Под биогазами подразумеваются метансодержащие газы, которые образуются при анаэробном разложении органической биомассы.

В зависимости от источника получения они подразделяются на три основных вида:

• газ, получаемый на городских очистных канализационных сооружениях;
• биогаз, получаемый в специальных установках при сбраживании отходов сельскохозяйственных производств;
• газ свалок, получаемый на полигонах отходов, содержащих органические компоненты.

Получение биогаза в сельскохозяйственных установках

По техническому исполнению биогазовые установки подразделяются на три системы: аккумулятивную, периодическую, непрерывную.

В аккумулятивных системах биогазовой установки предусматривается сбраживание в реакторах, которые служат одновременно и местом хранения сброженного навоза (субстрата) до его выгрузки. Исходный субстрат постоянно подается в резервуар до его заполнения. Выгрузка сброженного составляющего производится один-два раза в год в период внесения удобрений в почву. При этом часть сброженного осадка специально оставляется в реакторе и служит затравочным материалом для последующего цикла сбраживания. Объём хранилища, совмещенного с биореактором, рассчитывается на полный объём удаляемого с комплекса навоза в межпосевной период. Такие системы требуют больших объёмов хранилищ и применяются очень редко.

Периодическая система производства продукта в биогазовых установках предполагает разовую загрузку исходного субстрата в реактор, подачу туда же затравочного материала и выгрузку сброженного продукта. Такая система характеризуется довольно большой трудоемкостью, очень неравномерным выходом газа и требует наличия не менее двух реакторов, резервуара для накопления исходного навоза и хранения сброженного субстрата.

При непрерывной схеме биогазовой установки исходный субстрат непрерывно или через определенные промежутки времени (1–10 раз в сутки) загружается в камеру сбраживания, откуда одновременно удаляется такое же количество сброженного осадка. Для интенсификации процесса сбраживания в биореактор могут вноситься различные добавки, увеличивающие не только скорость реакции, но и выход и качество газа. Современные биогазовые установки рассчитываются, как правило, на непрерывный процесс и изготавливаются из стали, бетона, пластмасс, кирпича. Для теплоизоляции применяются стекловолокно, стекловата, ячеистый пластик.

По суточной производительности существующие биогазовые системы и установки можно разделить на 3 типа:

• малые — до 50 м³/сут;
• средние — до 500 м³/сут;
• крупные — до 100 тыс. м³/сут.

Принцип работы биогазовой сельскохозяйственной установки

Навоз из животноводческого помещения поступает в накопительную ёмкость, далее фекальным насосом его загружают в метантенк — ёмкость для анаэробного сбраживания. Биогаз, образующийся в процессе брожения, поступает в газгольдер и далее к газопоршневой установке. Газопоршневая установка выдает электричество и тепло, которое снимает с охлаждения рубашки двигателя и выхлопных газов. Для этих целей отлично подойдут газопоршневые установки — Cummins, Deutz, Capstore, Brimbaher, MWM

Для нагрева навоза до температуры брожения и поддержания теплового режима в метантенке применяют теплообменник, через который протекает горячая вода, нагреваемая в котле. Сброженный навоз выгружают в навозохранилище.

Во время сбраживания в навозе развивается микрофлора, которая последовательно разрушает органические вещества до кислот, а последние под действием синтрофных и метанообразующих бактерий превращаются в газообразные продукты — метан и углекислоту.

В метантенках обеспечиваются все необходимые параметры процесса — температура (33… 37ºС), концентрация органических веществ, кислотность (6,8–7,4) и др. Рост клеток метанового биоценоза также определяется соотношением C:N, и оптимальное его значение составляет 30:1.

Системы хранения биогаза

Обычно биогаз выходит из реакторов неравномерно и с малым давлением (не более 5 кПа). Этого давления с учетом гидравлических потерь газотранспортной сети недостаточно для нормальной работы газоиспользующего оборудования. К тому же пики производства и потребления продукта не совпадают по времени. Наиболее простое решение ликвидации излишка биогаза — сжигание его в факельной установке, однако при этом безвозвратно теряется энергия. Более дорогим, но в конечном итоге экономически оправданным способом выравнивания неравномерности производства и потребления газа является использование газгольдеров различных типов. Условно все хранилища можно подразделить на «прямые» и «непрямые». В «прямых» газгольдерах постоянно находится некоторый объём газа, закачиваемого в периоды спада потребления и отбираемого при пиковой нагрузке. «Непрямые» газгольдеры предусматривают аккумулирование не самого газа, а энергии промежуточного теплоносителя (воды или воздуха), нагреваемого продуктами сгорания сжигаемого газа, т.е. происходит накопление тепловой энергии в виде нагретого теплоносителя.

После получения биогаза на сельскохозяйственных установках обработанный навоз используют в качестве удобрений. Метановое сбраживание навоза обеспечивает его дезодорацию, дегельминтизацию, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести, перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму. При этом питательные (для растений) вещества — азот, фосфор и калий — практически не теряются.

Своими руками: биогаз из навоза и травы | Эко-утилизация

Осенью мы ездили за город на пикник и увидели удручающую картину: в посадках вдоль дороги лежали огромные мусорные мешки с листьями. Те самые мешки, которые уехали из городских дворов якобы на свалки. Если бы эти листья были без мешков, то можно было бы даже не считать их мусором. Равно как и огромные кучи навоза, встречающиеся в посадках около сел.

Мы стремимся воспринимать любой мусор и отходы производства, как сырье. А потому вся редакция получила задание: найти способ утилизации, а лучше переработки столь ценного сырья.

Вариант с компостированием был самым простым. Но для него нужно место, много места. Поиски привели нас к информации о гениальном «левше» из Липецкой области — Юрии Давыдове. На своем подворье он организовал производство биогаза.

Для полной загрузки установки Юрию нужно 1,5 тонны навоза и 3.5 тонны растительного сырья (листвы, ботвы, сорняков). К смеси добавляется вода (нужна влажность массы 60-70%). Все это закладывается в подземную емкость, нагревается.

Так как мы сами не слишком разобрались в тонкостях производства, то лучше покажем схему. Правда, она не совсем «давыдовская», но нам показалась очень понятной.

Это переработанная схема получения биогаза с сайта https://www.rmnt.ru. Обозначения: 1 — загрузочный контейнер, 2 — биогаз, 3 — биомасса, 4 — компенсаторный бак, 5 — люк выборки отходов, 6 — клапан для сброса давления, 7 — трубка отведения газа, 8 — гидрозатвор, 9 — подача биогаза к местам потребления.

Юрий Давыдов отлил кольца для бака с биомассой самостоятельно, а покрыл его тяжелым металлическим колоколом, в котором собирается полученный газ.

Фото взято с сайта http://kedr.primorye.ru

Юрий утверждает, что в день со своей установки может получить до 40 кубов биогаза. При закладке в 5 тонн отходов такая установка способна полгода вырабатывать биотопливо. Его семья расходует на отопление зимой, приготовление пищи себе и поросятам. А излишки газа необходимо регулярно удалять, иначе колокол под давлением может слететь. Кстати, Юрий сделала противовес, чтобы колокол не сдвигался под давлением.

Гениальные все-таки люди живут в нашей стране. Жаль, что далеко не все такие изобретения «идут в массы». Одна из наших коллег уже скопировала схему установки, чтобы показать ее своим родственникам в селе. А вдруг загорятся идеей.

Может, кто-то из вас, наши уважаемые читатели, уже пользуется такой технологией. Было бы очень интересно узнать ваше мнение.

А мы будем, пусть и наивно, но верить, что в недалеком будущем в мире станет уменьшаться количество производимого и увеличиваться количество перерабатываемого мусора.

Если у вас есть история, связанная с утилизацией мусора, или вы хотите рассказать о своем способе переделки «старого в новое», то напишите нам на эл. адрес [email protected] — и мы опубликуем ваш рассказ. Давайте вместе делать мир чище!

Биогаз из сорняков за 10 шагов / Альтернативная энергетика

Производство биогаза в домашних условиях позволит вам экономить на потреблении бытового газа и получать удобрения из сорняков. Эта статья-инструкция показывает, как обычный человек может с помощью простых действий сделать эффективную систему добычи биогаза из сорняков своими руками.

Читайте также:
Солнечный коллектор для нагрева воды за 9 шагов
Солнечный коллектор из пивных банок за 7 шагов
Как сделать сушилку для фруктов и овощей за 11 шагов

Эту простую пошаговую инструкцию предложил индиец Энтоны Рай (Antoni Raj). Он долго экспериментировал с производством энергии из анаэробного сбраживания сорняков. И вот что из этого получилось.

Шаг 1: Подбираем емкость для биогенератора.

Анаэробное сбраживание (согласно определения) – совокупность процессов, в результате которых микроорганизмы при отсутствии кислорода полностью разрушают биоматериал, выделяя биогаз.

Для начала заполняем биогенератор измельчёнными сорняками. В то же время соберём сведения о количествах выделяемого, в результате брожения, биогаза и количества энергии.
О самом биогенераторе можно почитать Энтони здесь.

Шаг 2: Собираем сорняки

Вместимость баллона для сбраживания составляет 750 л. Оставим 50 л про запас. Разводим 2,5 кг свежесобранных сорняков с достаточным количеством воды, чтобы в итоге получить 20 л разбавленного «биоматериала». Смесь должна бродить около 35 дней. Воду после удаления твёрдого биоматериала можно использовать в качестве удобрения растений в саду. Из 4 кг свежесобранных сорняков, после обрезания корней и веточек, можно получить около 2,5 кг материала. Материал в необработанном виде можно хранить до 3-4 дней.

Шаг 3: Сортировка и переработка биоматериала

Обрезаем корешки и отделяем толстые стебли.

Взвешиваем биомассу. Красный таз на фото содержит около 2,5 кг сорняков готовых к измельчению.

Шаг 4: Измельчаем нарезанные листья

Нарезанные листья не так подвержены брожению и дают меньше энергии. Поэтому лучше измельчить листья и растереть их с небольшим количеством воды перед тем, как загружать в установку. Используем воду, оставшуюся после замачивания риса и чечевицы. Измельчать сорняки можно с помощью дробилки. Воду, оставшуюся после промывания дробилки, можно использовать для разжижения измельчённых сорняков.

Внимание! Не используйте хлорированную и мыльную воду. Используем проточную воду без хлора и каких-либо химических добавок.

Шаг 5: Загружаем биогенератор

Разведённую смесь через специальную трубу заливаем в биогенератор. Это процесс необходимо ежедневно повторять для непрерывного получения энергии.


Вместе с сорняками в баллон случайно могут попасть частицы земли, которые останутся на дне ёмкости. Так что, прежде чем  освободить ёмкость с измельченными сорняками, убедитесь в отсутствии земли в ведре.

Шаг 6: Расчёт объема добываемого газа

Давайте вычислим объём газа, который мы получим с 2,5 кг сорняков.
Внутренний диаметр газохранилища = 0,8м (радиус-0,4 м). Газ поднимается в среднем на 45 см(0,45 м). Объём газа: π(3,14) ×(0,4×0,4)×0,45= 0,226 куб. м. Добавочный объём содержит примеси – углекислый газ, азот и сульфид водорода.

Другой способ заключается в сравнении среднего объёма выделяющегося газа и сжиженного углеводородного газа (СУГ), который используется в бытовых целях.
Полного 15-литрового баллона с газом обычно хватает на 30 дней. Получается, в день расходуем около 0,5 л газа.
13 октября 2014 года был установлен полный баллон с СУГом и биогазом (использовали одновременно). 24 ноября баллон с СУГом был пуст.
Баллон с бытовым газом, которого обычно хватает только на 30 дней, удалось продержать 41 день, используя его вместе с биогазом. При норме 0,5 л СУГа в день, можем вычислить, что 0,5×11= 5,5 л бытового газа было заменено на биогаз. За один день таким образом мы получаем 5500 гр./41 день= 134 гр. биогаза.
Итак, 0,226 куб. м. биогаза в день дают 134,15 гр. на тепловую энергию.

Шаг 7: Продукты брожения, как удобрения

Сколько литров «сорняков» загружается в биогенератор, столько же продуктов брожения и выходило через отдельную трубу. В данном случае получаем порядка 20 л. воды, которую можно будет использовать, как удобрение в саду.

Шаг 8: Водородный показатель продуктов брожения

Измеряем водородный показатель продуктов брожения с помощью рН тестов. Согласно тестовой таблице, прилагаемой к тесту, водородный показатель продуктов брожения составил 7-8. Это значит, что аммиак в сорняках способствует небольшому превышению уровня щелочей в полученном продукте. Смесь хорошо подойдет в качестве удобрения красной почве в нашем саду, которая обладает слегка повышенной кислотностью.

Шаг 9: Техническое обслуживание системы

Анаэробный биогенератор не нуждается в усердной проверке исправности. Главное смотреть, чтобы трубки случайно не забились.

В результате анаэробного процесса выделяется тепло и водяной пар, который также смешивается с биогазом. Пар конденсируется и скапливается в газовой трубе. Для предотвращения этого, после использования газа закрывайте выходной клапан. Это способствует тому, что вода осядет обратно в биогенератор. Раз в неделю отсоединяйте газовую трубу и сушите её от конденсированной воды.

Шаг 10: Подводим итоги

Приготовление сырья занимает меньше часа. За это время можно собрать, очистить, нарезать, измельчить и залить смесь из сорняков в биогенератор. На измельчение биосмеси на станке уходит меньше 5 минут. 2,5 кг сорняков измельчаем небольшими партиями, для повышения КПД брожения и получения качественного компоста.

5 преимуществ производства биогаза из сорняков:

• Сад регулярно пропалывается;
• Сорняки идут на биотопливо;
• Продукты брожения идут на удобрение;
• Биотопливо позволяет значительно экономить газ;
• Экологически чистое производство.

Некоторые важные «нужно» и «не нужно»:

• Нужно регулярно использовать биогазовый генератор;
• Не нужно превышать норму. Излишки лучше оставить на завтра;
• Не нужно собирать сорняки с земли, обработанной пестицидами/гербицидами;
• Не нужно использовать хлорированную воду. На все нужды идет чистая проточная вода;
• Нужно по возможности повторно использовать одну воду в процессе;
• Не нужно использовать воду, предназначенную для мытья посуды.

Биогазовый генератор каждый день стабильно обеспечивает дом газом и удобрениями. Каждые 4 месяца мы экономим на баллоне бытового газа, благодаря почти ничего не стоящему биогазу. Так как мой биогазовый генератор способен выдерживать и большие нагрузки, я планирую увеличить порцию сорняков с 2,5 до 3,5 килограммов.

Для улучшения анаэробного процесса добавляйте больше крупнолистовых сорняков, например, крапиву. Она будет выделять больше биогаза.

По материалам Instructables, Mozgochiny

Биогаз из сена и травы. Биогазовая установка своими руками

Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.

Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

• в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
• в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
• смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
• газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
• разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Производство биогаза в домашних условиях позволит вам экономить на потреблении бытового газа и получать удобрения из сорняков. Эта статья-инструкция показывает, как обычный человек может с помощью простых действий сделать эффективную систему добычи биогаза из сорняков своими руками.

Эту простую пошаговую инструкцию предложил индиец Энтоны Рай (Antoni Raj). Он долго экспериментировал с производством энергии из анаэробного сбраживания сорняков. И вот что из этого получилось.

Шаг 1: Подбираем емкость для биогенератора.

Анаэробное сбраживание (согласно определения) – совокупность процессов, в результате которых микроорганизмы при отсутствии кислорода полностью разрушают биоматериал, выделяя биогаз.

Для начала заполняем биогенератор измельчёнными сорняками. В то же время соберём сведения о количествах выделяемого, в результате брожения, биогаза и количества энергии.
О самом биогенераторе можно почитать Энтони .

Шаг 2: Собираем сорняки

Вместимость баллона для сбраживания составляет 750 л. Оставим 50 л про запас. Разводим 2,5 кг свежесобранных сорняков с достаточным количеством воды, чтобы в итоге получить 20 л разбавленного «биоматериала». Смесь должна бродить около 35 дней. Воду после удаления твёрдого биоматериала можно использовать в качестве удобрения растений в саду. Из 4 кг свежесобранных сорняков, после обрезания корней и веточек, можно получить около 2,5 кг материала. Материал в необработанном виде можно хранить до 3-4 дней.

Технология это не новая. Она начала развиваться еще в 18 веке, когда Ян Гельмонт – химик – обнаружил, что навоз выделяет газы, которые способны к воспламенению.

Его исследования продолжил Алессандро Вольта и Хэмфри Деви, которые нашли в газовой смеси метан. В конце 19 века в Англии биогаз из навоза использовали в уличных фонарях. В середина 20 столетия были обнаружены бактерии, которые производят метан и его предшественников.

Дело в том, что в навозе поочередно работают три группы микроорганизмов, которые питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих бактерий. Первыми начинают работу ацетогенные бактерии, которые растворяют углеводы, белки и жиры в навозной жиже.

После переработки анаэробными микроорганизмами питательного запаса образуется метан, вода и диоксид углерода. Из-за наличия воды биогаз на данной стадии не способен гореть – ему нужна очистка, поэтому его пропускают через очистные сооружения.

Что такое биометан

Газ, полученный в результате разложения навозной биомассы, является аналогом природного газа. Он почти в 2 раза легче воздуха, поэтому всегда поднимается вверх. Этим объясняется технология производства искусственным методом: вверху оставляют свободное пространство, чтобы вещество могло выделяться и накапливаться, откуда его потом выкачивают насосами для использования в собственных нуждах.

Метан сильно влияет на возникновение парникового эффекта – гораздо больше, чем углекислый газ – в 21 раз. Поэтому, технология переработки навоза – не только экономичный, но и экологичный способ утилизации отходов животноводства.

Биометан используют для следующих потребностей:

• приготовления пищи;

• для отопления частного дома.

Биогаз выделяет большое количество тепла. 1 кубический метр равноценен сгоранию 1,5 кг каменного угля.

Как получают биометан

Получить его можно не только из навоза, но и водорослей, растительной массы, жира и других животных отходов, остатков переработки сырья рыбных цехов. В зависимости от качества исходного материала, его энергетической емкости, зависит конечный выход газовой смеси.

Минимально получают от 50 кубометров газа с тонны навоза крупного рогатого скота. Максимально – 1 300 кубометров после переработки животного жира. Содержание метана при этом – до 90%.

Один из видов биологического газа – свалочный. Он образуется при разложении мусора на загородных свалках. На Западе уже есть оборудование, которое перерабатывает отходы населения и превращает их в топливо. Как вид бизнеса – это неограниченные ресурсы.

Под его сырьевую базу попадают:

• пищевая промышленность;

• животноводство;

• птицеводство;

• рыбный промысел и перерабатывающие комбинаты;

• молокозаводы;

• производство алкогольных и слабоалкогольных напитков.

Любая промышленность вынуждена утилизировать свои отходы – это дорого и нерентабельно. В домашних условиях при помощи небольшой самодельной установки можно решить сразу несколько проблем: бесплатное отопление дома, удобрение земельного участка высококачественным питательным веществом, оставшимся от переработки навоза, освобождение места и отсутствие запахов.

Технология получения биологического топлива

Все бактерии, которые принимают участие в образовании биогаза, являются анаэробными, то есть кислород для жизнедеятельности им не нужен. Для этого сооружают полностью герметичные емкости для брожения, отводные трубы которых также не пропускают воздух извне.

После заливки в резервуар сырьевой жидкости и повышения температуры до нужной величины бактерии начинают работу. Начинает выделяться метан, который поднимается с поверхности навозной жижи. Он направляется в специальные подушки или резервуары, после чего фильтруется и попадает в газовые баллоны.

Отработанная бактериями жидкость скапливается на дне, откуда ее периодически откачивают и также отправляют на хранение. После этого в резервуар закачивают новую порцию навоза.

Температурный режим функционирования бактерий

Для переработки навоза в биогаз необходимо создать подходящие условия для работы бактерий. некоторые из них активизируются при температуре выше 30 градусов – мезофильные. При этом процесс идет медленнее и первую продукцию можно получить через 2 недели.

Термофильные бактерии работают при температуре от 50 до 70 градусов. Сроки получения биогаза из навоза сокращаются до 3 дней. При этом отходы представляют собой ферментированный шлам, который используют на полях в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур. В шламе отсутствуют патогенные микроорганизмы, гельминты и сорняки, так как они погибают при воздействии высоких температур.

Есть особый вид термофильных бактерий, которые способны выжить в среде, нагретой до 90 градусов. Их добавляют в сырье, чтобы ускорить процесс брожения.

Понижение температуры ведет к снижению активности термофильных или мезофильных бактерий. В частных хозяйствах чаще используют мезофиллы, так как для них не нужно специально подогревать жидкость и производство газа обходится дешевле. Впоследствии, когда будет получена первая партия газа, его можно использовать для подогрева реактора с термофильными микроорганизмами.

Важно! Метаногены не переносят резких скачков температур, поэтому зимой их необходимо содержать в тепле постоянно

Как подготовить сырье для заливки в реактор

Для производства биогаза из навоза не нужно специально подсаживать микроорганизмы в жидкость, потому что они уже находятся в экскрементах животных. Нужно лишь поддерживать температурный режим и вовремя подливать новый раствор навоза. Его необходимо правильно готовить.

Влажность раствора должна быть 90% (консистенция жидкой сметаны), поэтому сухие виды экскрементов для начала заливаются водой – кроличий помет, конский, овечий, козий. Свиной навоз в чистом виде не нуждается в разбавлении, так как содержит много мочи.

Следующий этап – разбить твердые частицы навоза. Чем мельче будет фракция, тем лучше бактерии переработают смесь и тем больше газа получится на выходе. Для этого в установках применяют мешалку, постоянно работающую. Она снижает риск образования твердой корки на поверхности жидкости.

Для производства биогаза подходят те виды навоза, которые имеют самую высокую кислотность. Их еще называют холодными – свиной и коровий. Снижение кислотности приостанавливает деятельность микроорганизмов, поэтому необходимо следить в начале, сколько времени необходимо, чтобы они полностью переработали объем резервуара. Затем долить следующую дозу.

Технология очистки газа

При переработке навоза в биогаз получается:

• 30% углекислого газа;

• 1% примесей сероводорода и других летучих соединений.

Чтобы биогаз стал пригодным для использования в хозяйстве, его необходимо очистить от примесей. Чтобы удалить сероводород применяют специальные фильтры. Дело в том, что летучие сероводородные соединения, растворяясь в воде, образуют кислоту. Она способствует появлению ржавчины на стенках труб или резервуара, если они изготовлены из металла.

• Полученный газ сжимается под давлением 9 – 11 атмосфер.

• Подается в резервуар с водой, где примеси растворяются в жидкости.

В промышленных масштабах для очистки применяют известь или активированный уголь, а также специальные фильтры.

Как уменьшить содержание влаги

Самостоятельно избавиться от примесей воды в газе можно несколькими способами. Один из них – принцип самогонного аппарата. По холодной трубе газ направляется вверх. Жидкость при этом конденсируется и стекает вниз. Для этого трубу проводят под землей, где температура естественным образом снижается. По мере подъема, температура также поднимается, и осушенный газ попадает в хранилище.

Второй вариант – гидрозатвор. После выхода газ поступает в емкость с водой и там очищается от примесей. Такой метод называется одноэтапным, когда с помощью воды биогаз чистят сразу от всех летучих веществ и влаги.

Принцип гидрозатвора

Какие установки применяют для получения биогаза

Если установку планируется разместить вблизи фермы, то лучшим вариантом будет разборная конструкция, которую легко перевезти в другое место. Основной элемент установки – биореактор, в который заливается сырье и происходит процесс брожения. На крупных предприятиях используют цистерны объемом 50 кубических метров.

В частных хозяйствах строят подземные резервуары в качестве биореактора. Их выкладывают из кирпича в подготовленную яму и обмазывают цементом. Бетон повышает степень безопасности конструкции и препятствует попаданию воздуха. Объем зависит от того, сколько сырья в день получают с домашних животных.

Поверхностные системы также популярны в домашних условиях. При желании установку можно разобрать и перенести в другое место, в отличие от стационарного подземного реактора. В качестве цистерны используют пластиковые, металлические или поливинилхлоридные бочки.

По типу управления имеются:

• автоматические станции, в которых долив и откачка отработанного сырья осуществляется без участия человека;

• механические, где весь процесс контролируется вручную.

С помощью насоса можно облегчить освобождение резервуара, в который попадают отходы после брожения. Некоторые народные умельцы применяют насосы для откачки газа из подушек (например, автомобильных камер) в очистное сооружение.

Схема самодельной установки для получения биогаза из навоза

Перед сооружением биогазовой установки на своем участке необходимо ознакомиться с потенциальной опасностью, которая может взорвать реактор. Главное условие – отсутствие кислорода.

Метан – это взрывоопасный газ и он способен воспламеняться, но для этого его необходимо нагреть выше 500 градусов. Если биогаз смешается с воздухом, возникнет избыточное давление, которое разорвет реактор. Бетонный может треснуть и будет не пригоден для дальнейшего использования.

Видео: Биогаз из птичьего помета

Чтобы давление не сорвало крышку, применяют противовес, защитную прокладку между крышкой и резервуаром. Емкость заполняют не до конца – должно оставаться как минимум 10% объема для выхода газа. Лучше – 20%.

Итак, чтобы сделать у себя на участке биореактор со всеми приспособлениями, необходимо:

• Удачно выбрать место, чтобы оно находилось подальше от жилья (мало ли что).

• Рассчитать предположительное количество навоза, которое ежедневно выдают животные. Как считать – читать ниже.

• Определиться, где проложить загрузочную и отгрузочную трубу, а также трубу для конденсации влаги в полученном газе.

• Определиться с местом расположения резервуара для отходов (по умолчанию удобрения).

• Вырыть котлован, исходя из расчетов количества сырья.

• Выбрать емкость, которая будет служить резервуаром для навоза и установить ее в котлован. Если планируется бетонный реактор, тогда дно котлована заливается бетоном, стенки выкладываются кирпичом и штукатурятся бетонным раствором. После этого необходимо дать время просохнуть.

• Стыковки между реактором и трубами также герметизируются на этапе закладки резервуара.

• Обустроить люк для осмотра реактора. Между ним ставится герметичная прокладка.

Если климат холодный, то перед бетонированием или установкой пластикового резервуара продумывают способы его обогрева. Это могут быть нагревательные приборы или лента, используемая в технологии «теплый пол».

В конце работ проверить реактор на герметичность.

Расчет количества газа

Из одной тонны навоза можно получить примерно 100 кубических метров газа. Вопрос – сколько помета дают домашние животные в сутки:

• курица – 165 г в сутки;

• корова – 35 кг;

Умножить эти показатели на количество голов и получится суточная доза экскрементов, подлежащих переработке.

Больше газа получают от коров и свиней. Если добавить в смесь такие энергетически мощные растения как кукуруза, свекольная ботва, просо, то количество биогаза увеличится. Большой потенциал у болотных растений и водорослей.

Самый высокий – у отходов мясоперабатывающих комбинатов. Если такие хозяйства есть поблизости, то можно скооперироваться и установить один реактор на всех. Сроки окупаемости биореактора 1 – 2 года.

Отходы биомассы после получения газа

После переработки навоза в реакторе побочным продуктом является биошлам. При анаэробной переработке отходов бактерии растворяют около 30% органического вещества. Остальное выделяется в неизменном виде.

Жидкая субстанция также является побочным продуктом метанового брожения и также используется в сельском хозяйстве для корневых подкормок.

Углекислый газ – ненужная фракция, которую производители биогаза стремятся удалить. Но если растворить ее в воде, то эта жидкость также может приносить пользу.

Полное использование продуктов биогазовой установки

Чтобы полностью утилизировать продукты, получаемые после переработки навоза, необходимо содержать теплицу. Во-первых – органическое удобрение можно использовать для круглогодичного выращивания овощей, урожайность которых будет стабильной.

Во-вторых – углекислый газ используется как подкормка – корневая или внекорневая, а его на выходе получается около 30%. Растения поглощают углекислоту из воздуха и при этом лучше растут и набирают зеленую массу. Если проконсультироваться со специалистами данной области, то они помогут установить оборудование, которое переводит углекислый газ из жидкой формы в летучее вещество.

Видео: Биогаз за 2 дня

Дело в том, что для содержания животноводческой фермы полученных энергоресурсов может быть много, особенно летом, когда не нужен подогрев коровника или свинарника.

Поэтому рекомендуется заняться еще одним прибыльным видом деятельности – экологически чистая теплица. Остатки продукции можно хранить в охлаждаемых помещениях – за счет все той же энергии. Холодильное или любое другое оборудование может работать на электричестве, которое вырабатывает газовая аккумуляторная батарея.

Использование в качестве удобрения

Кроме выработки газа биореактор полезен тем, что отходы используются в качестве ценного удобрения, которое сохраняет почти весь азот и фосфаты. При внесении в почву навоза 30 – 40% азота безвозвратно теряется.

Чтобы уменьшить потери азотных веществ, в грунт вносят свежие экскременты, но тогда выделяющийся метан повреждает корневую систему растений. После переработки навоза метан идет на собственные нужды, а все питательные вещества сохраняются.

Калий и фосфор после ферментации переходят в хелатную форму, которая усваивается растениями на 90%. Если смотреть в общем, то 1 тонна ферментированного навоза способна заменить 70 – 80 тонн обычных животных экскрементов.

Анаэробная переработка сохраняет весь имеющийся в навозе азот, переводя его в аммонийную форму, что на 20% увеличивает урожаи любых культур.

Такое вещество не опасно для корневой системы и может вноситься за 2 недели до высадки культур в открытый грунт, чтобы органика успела переработаться на этот раз почвенными аэробными микроорганизмами.

Перед использованием биоудобрение разводят водой в соотношении 1:60. Для этого подходит как сухая, так и жидкая фракция, которая после сбраживания также поступает в резервуар для отработанного сырья.

На гектар нужно от 700 до 1 000 кг/л неразбавленного удобрения. Учитывая, что с одного кубического метра площади реактора в день получается до 40 кг удобрений, то за месяц можно обеспечить не только свой участок, но и соседский, продавая органику.

Какие питательные вещества можно получить после отработки навоза

Основная ценность ферментированного навоза как удобрения – в наличии гуминовых кислот, которые как оболочка сохраняют ионы калия и фосфора. Окисляясь на воздухе при длительном хранении, микроэлементы утрачивают свои полезные качества, но при анаэробной переработке, наоборот, приобретают.

Гуматы положительно влияют на физико-химический состав грунта. В результате внесения органики, даже самые тяжелые почвы становятся более проницаемыми для влаги. Вдобавок, органические вещества являются пищей почвенных бактерий. Они дальше перерабатывают остатки, которые «недоели» анаэробы и выделяют гуминовые кислоты. В результате этого процесса растения получают питательные вещества, которые полностью усваивают.

Кроме основных – азота, калия и фосфора – в составе биоудобрения есть микроэлементы. Но их количество зависит от исходного сырья – растительного или животного происхождения.

Способы хранения шлама

Лучше всего хранить ферментированный навоз в сухом виде. Так его удобнее фасовать и транспортировать. Сухое вещество меньше теряет полезных свойств и его можно хранить в закрытом виде. Хотя в течение года такое удобрение вообще не портится, но дальше его нужно закрыть в мешок или емкость.

Жидкие формы необходимо сохранять в закрытых емкостях с плотно закручивающейся крышкой, чтобы не выветривался азот.

Основная проблема производителей биоудобрений – сбыт в зимнее время, когда растения находятся в состоянии покоя. На мировом рынке стоимость удобрений такого качества колеблется в пределах 130$ за тонну. Если наладить линию по расфасовке концентратов, то окупить свой реактор можно в течение двух лет.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Здравия, дорогие читатели! Я — создатель проекта «Удобрения.NET». Рад видеть каждого из вас на его страницах. Надеюсь, информация из статьи была полезна. Всегда открыт для общения — замечания, предложения, что ещё хотите видеть на сайте, и даже критику, можно написать мне ВКонтакте, Instagram или Facebook (круглые иконки ниже). Всем мира и счастья! 🙂

Вам также будет интересно почитать:

Фермерские хозяйства ежегодно сталкиваются с проблемой утилизации навоза. В никуда уходят немалые средства, которые требуются для организации его вывоза и захоронения. Но есть способ, позволяющий не только сэкономить свои деньги, но и заставить служить себе во благо этот природный продукт.

Рачительные хозяева уже давно применяют на практике экотехнологию, позволяющую получить биогаз из навоза и использовать результат в качестве топлива.

Поэтому в нашем материале речь пойдет о технологии получения биогаза, также мы расскажем о том, как соорудить биоэнергетическую установку.

Определение требующегося объема

Объем реактора определяется исходя из суточного количества навоза, производимого в хозяйстве. Также необходимо учитывать тип сырья, температурный режим и время брожения. Чтобы установка полноценно работала, емкость заполняется на 85-90% объема, как минимум 10% должно оставаться свободным для выхода газа.

Процесс разложения органики в мезофильной установке при средней температуре 35 градусов длится от 12 суток, после чего ферментированные остатки извлекаются, и реактор заполняется новой порцией субстрата. Поскольку перед отправкой в реактор отходы разбавляются водой до 90%, то количество жидкости также нужно учитывать при определении суточной загрузки.

Исходя из приведенных показателей, объем реактора будет равен суточному количеству подготовленного субстрата (навоза с водой) умноженному на 12 (время необходимое для разложения биомассы) и увеличенному на 10% (свободный объем емкости).

Строительство подземного сооружения

Теперь поговорим о простейшей установке, позволяющей получить с наименьшими затратами. Рассмотрим строительство подземной системы. Чтобы ее изготовить нужно вырыть яму, ее основание и стены заливаются армированным керамзитобетоном.

С противоположных сторон камеры выводятся входное и выходное отверстия, куда монтируются наклонные трубы для подачи субстрата и откачки отработанной массы.

Выходная труба диаметром примерно 7 см должна находиться практически у самого дна бункера, другой ее конец монтируется в компенсирующую емкость прямоугольной формы, в которую будут откачиваться отходы. Трубопровод для подачи субстрата располагается приблизительно на расстоянии 50 см от дна и имеет диаметр 25-35 см. Верхняя часть трубы входит в отсек для приема сырья.

Реактор должен быть полностью герметичным. Чтобы исключить возможность попадания воздуха, емкость необходимо покрыть слоем битумной гидроизоляции

Верхняя часть бункера – газгольдер, имеющий купольную или конусную форму. Он изготавливается из металлических листов или кровельного железа. Можно также конструкцию завершить кирпичной кладкой, которая затем оббивается стальной сеткой и штукатурится. Сверху газгольдера нужно сделать герметичный люк, вывести газовую трубу, проходящую через гидрозатвор и установить клапан для сброса давления газа.

Для перемешивания субстрата можно оборудовать установку дренажной системой, действующей по принципу барботажа. Для этого внутри конструкции вертикально закрепите пластиковые трубы, чтобы их верхний край был выше слоя субстрата. Проделайте в них множество отверстий. Газ под давлением будет опускаться вниз, а поднимаясь вверх, пузырьки газа будут перемешивать находящуюся в емкости биомассу.

Если вы не желаете заниматься строительством бетонного бункера, можно купить готовую емкость из ПВХ. Для сохранения тепла ее нужно обложить вокруг слоем теплоизоляции – пенополистиролом. Дно ямы заливается армированным бетоном слоем 10 см. Резервуары из поливинилхлорида допускается использовать, если объем реактора не превышает 3 м3.

Выводы и полезное видео по теме

Как сделать самую простейшую установку из обычной бочки, вы узнаете, если посмотрите видео:

Простейший реактор можно сделать за несколько дней своими руками, используя подручные средства. Если хозяйство крупное, то лучше всего купить готовую установку или обратиться к специалистам.

Повышение цен на энергоресурсы вынуждает искать альтернативные варианты обогрева. Хороших результатов можно добиться путем самостоятельного производства биогаза из доступного органического сырья. В этой статье мы расскажем о цикле производства, устройстве биореактора и сопутствующем оборудовании.

При соблюдении элементарных эксплуатационных правил газовый реактор полностью безопасен и способен обеспечить топливом и электроэнергией хоть небольшой дом, хоть целый агропромышленный комплекс. Результат работы биореактора — не только газ, но и один из самых ценных видов удобрений, основная составляющая натурального гумуса.

Как получают биогаз

Для получения биогаза органическое сырье помещают в условия, благоприятные для развития нескольких видов бактерий, которые в процессе жизнедеятельности выделяют метан. Биомасса проходит три цикла превращений, и на каждом этапе принимают участие разные штаммы анаэробных организмов. Кислород для их жизнедеятельности не требуется, но имеет большое значение состав сырья и его консистенция, а также температура и внутреннее давление. Оптимальными считаются условия с температурой 40-60 °С при давлении до 0,05 атм. Загруженное сырье начинает вырабатывать газ после продолжительной активации, которая занимает от нескольких недель до полугода.

Начало выхода газа в расчетном объеме свидетельствует о том, что колонии бактерий уже достаточно многочисленны, поэтому спустя 1-2 недели в реактор дозировано добавляют свежее сырье, которое почти сразу активируется и вступает в цикл производства.

Для поддержания оптимальных условий сырье периодически перемешивают, используют часть тепла от газового отопления для поддержания температуры. Полученный газ содержит от 30 до 80% метана, 15-50% углекислого газа, небольшие примеси азота, водорода и сероводорода. Для использования в хозяйстве газ обогащают, удаляя из него углекислоту, после этого топливо может быть применено в широком спектре энергооборудования: от двигателей электростанций до отопительных котлов.

Какое сырье подходит для производства

Вопреки расхожему мнению, навоз не является лучшим сырьем для производства биогаза. Выход топлива из тонны чистого навоза всего 50-70 м 3 с концентрацией 28-30%. Однако именно в отходах жизнедеятельности животных содержится большинство необходимых бактерий для быстрого запуска и поддержания эффективной работы реактора.

По этой причине навоз смешивают с отходами растениеводства и пищевой промышленности в соотношении 1:3. В качестве растительного сырья используют:

Сырье нельзя просто засыпать в реактор, нужна определенная подготовка. Исходный субстрат измельчают до фракции 0,4-0,7 мм и разбавляют водой в количестве около 25-30% от сухой массы. В больших объемах смесь требует более тщательного смешивания в устройствах гомогенизации, после чего она готова к загрузке в реактор.

Строительство биореактора

Требования к условиям размещения реактора такие же, как и для пассивного септика. Основная часть биореактора — метантенк — емкость, в которой происходит весь процесс сбраживания. Для снижения затрат на прогрев массы реактор вкапывают в землю. Таким образом температура среды не опускается ниже 12-16 °С, а отток тепла, образующийся при реакции, остается минимальным.

Схема биогазовой установки: 1 — бункер загрузки сырья; 2 — биогаз; 3 — биомасса; 4 — бак компенсатор; 5 — люк для извлечения отходов; 6 — клапан сброса давления; 7 — газовая трубка; 8 — гидрозатвор; 9 — к потребителям

Для метантенков объемом до 3 м 3 допускается использовать капроновые емкости. Поскольку толщина и материал их стенок не препятствуют оттоку тепла, емкости обкладывают слоями пенополистирола или влагостойкой минеральной ваты. Дно котлована бетонируют стяжкой 7-10 см с армированием, чтобы исключить выдавливание реактора из грунта.

Самый подходящий материал для строительства крупных реакторов — армированный керамзитобетон. Он имеет достаточную прочность, низкую теплопроводность и высокий эксплуатационный ресурс. Перед заливкой стен камеры нужно смонтировать наклонную трубу для подачи смеси в реактор. Ее диаметр составляет 200-350 мм, нижний конец должен находиться в 20-30 см от дна.

В верхней части метантенка расположен газгольдер — купольная или конусная конструкция, концентрирующая газ в верхней точке. Газгольдер может быть выполнен из листового металла, однако в небольших установках свод выполняют кирпичной кладкой, а затем оббивают стальной сеткой и штукатурят. При сооружении газгольдера необходимо предусмотреть в его верхней части герметичный проход двух трубок: для забора газа и установки клапана сброса давления. Еще одну трубу диаметром 50-70 мм закладывают для откачки отработанной массы.

Емкость реактора должна быть герметичной и выдерживать давление в 0,1 атм. Для этого внутреннюю поверхность метантенка покрывают сплошным слоем обмазочной битумной гидроизоляции, а на вершине газгольдера монтируют герметичный люк.

Отвод газа и обогащение

Из-под купола газгольдера газ отводят через трубопровод в емкость с водяным затвором. Толщина водного слоя над выходом трубки определяет рабочее давление в реакторе и обычно составляет 250-400 мм.

После водяного затвора газ может использоваться в отопительном оборудовании и для приготовления пищи. Однако для работы двигателей внутреннего сгорания нужно более высокое содержание метана, поэтому газ обогащают.

Первый этап обогащения — снижение концентрации углекислоты в газе. Для этого можно использовать специальное оборудование, работающее на принципе химической абсорбции или на полупроницаемых мембранах. В домашних условиях обогащение возможно также методом пропускания газа через толщу воды, в которой растворяется до половины СО 2 . Газ распыляется на мелкие пузырьки через трубчатые аэраторы, насыщенная углекислотой вода должна периодически отводиться и распыляться в условиях нормальной атмосферы. В растениеводческих комплексах такую воду успешно используют в системах гидропоники.

На втором этапе обогащения снижают влажности газа. Эта функция присутствует в большинстве обогатительных устройств фабричного изготовления. Самодельные осушители имеют вид Z-образной трубки, заполненной силикагелем.

Использование биогаза: специфика и оборудование

Большинство современных моделей отопительной техники рассчитаны на работу с биогазом. Устаревшие котлы могут быть относительно легко переоборудованы заменой горелки и устройства подготовки газовоздушной смеси.

Для получения газа под рабочим давлением используется обычный поршневой компрессор с ресивером, установленный на работу с давлением в 1,2 от расчетного. Нормализация давления осуществляется газовым редуктором, это помогает избежать перепадов и поддерживать ровное пламя.

Производительность биореактора должна быть как минимум на 50% выше потребления. Излишков газа в производстве не образуется: когда давление превышает 0,05-0,065 атм, реакция почти полностью замедляется, и восстанавливается только после того, как часть газа будет откачана.

Биогаз

Высокий процент кукурузы в севообороте неизбежно приводит к отрицательному балансу гумуса. Злаковые травы, напротив, способствуют его образованию и препятствуют разложению. Кроме того, применение смесей дикорастущих растений может улучшить репутацию биогазовых установок. И, наконец, дикорастущие травы сослужат добрую службу всем живым существам на полевых угодьях.

Оптимальные решения для ферментеров и почв

Клеверные смеси Biogasexpress с недолговечным райграсом для одно- и многолетнего использования, травы для полевого кормопроизводства или постоянных лугов прекрасно вписываются в концепцию биогазовых установок. Кроме того, они отлично сохраняют грунты. Ниже приведены преимущества Biogasexpress:

Рентабельность гарантирована! Награда за охрану лугопастбищных угодий, а теперь и пахотных земель – это снижение производственных издержек на каждую тонну травяного силоса. Теперь травы экономически выгоднее кукурузы. Кроме того, несомненны преимущества гибкого использования трав в биогазовых установках. Благодаря более длительному пребыванию в ферментере культуры можно использовать позже, чем в молочном скотоводстве. Это экономит время и снижает расходы. Виды клевера, содержащиеся в смесях Biogasexpress, удовлетворяют требованиям экологических программ, предписывающих определенный процент бобовых в ротации.

• предотвращение одностороннего истощения почвы в севооборотах с кукурузой; снижение опасности повреждения кукурузным мотыльком или кукурузным тонкопрядом
• обогащение гумусом
• защита от эрозии
• защита грунтовых вод
• улучшенная несущая способность почвы
• внесение сбраживающего субстрата во время вегетационного периода

В сумме: разнообразный ландшафт с высокой степенью регенерации, поскольку кукуруза в монокультуре не истощает почву.

 

Биогаз из скошенной травы —

Биогаз представляет собой смесь различных типов газов, в основном метана и CO2. Биогаз производится с помощью процесса, называемого «анаэробное сбраживание», которое представляет собой бактериальную ферментацию — без O2 — биомассы, которая может включать в себя: агропромышленные отходы, твердые и жидкие отходы животноводческих ферм, осадок сточных вод, побочные продукты сельского хозяйства, органическая фракция твердых городских отходов (OFMSW) и специально выращенных культур. Биогаз обеспечивает экономичное, устойчивое и программируемое производство энергии, подавая ее в когенерационную установку, которая, в свою очередь, вырабатывает полностью возобновляемую электрическую и тепловую энергию.

Производство биогаза из отходов биомассы

Сегодня производство энергии из промышленных и сельскохозяйственных отходов не является новым процессом в Европе. Однако его применение по-прежнему представляет собой серьезную проблему из-за множества барьеров, препятствующих их использованию (недостаточные знания о методах сбора и повторного использования, неадекватные технологии предварительной обработки, отсутствие и / или отсутствие сотрудничества между операторами в цепочке поставок и т. Д. …).

Одним из наиболее многообещающих отходов в качестве ресурса для добычи газа из возобновляемых источников является скошенная трава, полученная в результате землепользования. Потенциальная энергия травы от содержания городских, сельскохозяйственных и охраняемых территорий велика, но остается в значительной степени недоиспользованной в Европе. Фактически, вдоль дорог и водных путей есть тысячи километров травяных полос, которые регулярно скашиваются; тонны свежей травы срезаны, измельчены и оставлены на месте.

Скошенная трава: полезная биомасса для биогазовых и биометановых заводов

Например, Veneto Agricultura подсчитала, что в регионе Венето сбор в результате скашивания превышает 500 тонн сухого вещества в год.В количестве, достаточном для использования при производстве биогаза и биометана.

«Свежую траву можно использовать на биогазовой установке, даже если она имеет более низкий энергетический потенциал, чем кукурузный силос. Достаточно организовать заводы с соответствующими складскими помещениями и системами предварительной обработки. Таким образом, можно сделать обслуживание земли дешевой операцией, которая должна выполняться в любом случае. «

Антонио Томеццоли

Президент Консорциума Veneto Agricoltura

Veneto Agricoltura вместе с 12 другими партнерами (Университет Вероны, пять бельгийцев, два немца, один португальский, один датский) приняли участие в GR3-Grass в демонстрационный проект Green Gas Resource, финансируемый программой прикладных исследований Intelligent Energy Europe.При этом были продвинуты исследования, которые показали, по консервативным оценкам, потенциальную экономию 7,800 тонн нефти в год и, как следствие, сокращение на 39,000 тонн в эквиваленте Co2

. Здесь вы можете прочитать полный документ с опубликованными результатами. by Intelligent Energy Europe

Как BioBANG® улучшает производство биогаза из скошенной травы?

BioBANG позволяет преодолеть эти барьеры, препятствующие использованию скашивания травы для получения биогаза.Распад, гарантированный контролируемой кавитацией, увеличивает распад волокна, снижает вязкость и время удерживания травы, что позволяет увеличить ее энергию.

Инновационная кавитационная предварительная обработка BioBANG позволяет улучшить использование отходов, то есть обрезков травы, гарантируя, что биогазовые и биометановые заводы сэкономят деньги от ежедневного кормления, оптимизируют гидравлическое управление завода и увеличивают их урожайность.

Таким образом, благодаря BioBANG® можно преобразовать побочные продукты, полученные в результате землепользования, обычно рассматриваемые как отходы, в дешевое сырье для производства чистой энергии, что позволяет растениям AD повысить свою экологическую устойчивость и, таким образом, попадать в контекст круговая экономика.

Рис 1. Динамическая вязкость: Слева, скошенная трава; Справа, обрезки травы после кавитации BioBANG®

Рис 2. Степень разделения: Слева, сырая трава и жидкий навоз; Справа: трава и навозная жижа после кавитации BioBANG®

Рис 3. Визуальный эффект: Слева, скошенная трава; Справа, обрезки травы после кавитации BioBANG®.

Из зеленой биомассы в биогаз — исследование анаэробного переваривания остатков травы

Основные моменты

•

Анализируется использование остатков травы при анаэробном моно- и совместном переваривании.

•

Изучается скошенная трава на невозделываемых землях, на набережной реки и на обочине автодороги.

•

Выполняется характеристика видов травы, анаэробное переваривание, кинетическое моделирование и LCA.

•

Расположение пастбищ влияет на свойства травы и анаэробное пищеварение.

•

Остаточные травы потенциально могут служить сырьем для моно- и совместного сбраживания.

Реферат

Устойчивое управление производством биогаза с помощью процесса анаэробного сбраживания предполагает использование альтернативных источников биомассы, которые не могут конкурировать с производством пищевых продуктов. Целью данного исследования является изучение применения обильных остатков для более устойчивого производства тепла и электроэнергии наряду с производством переваренного субстрата в качестве удобрения. Исследование разделено на несколько последовательных этапов. Сначала образцы травы были собраны на следующих участках: невозделываемые земли, набережная реки и обочина шоссе.Наибольшая урожайность травы была определена для травы на берегу реки, при среднем значении 19 т / га свежей массы и 2,6 т / га сухой массы. Затем были проведены химические исследования собранных остатков травы и лабораторные тесты на моно- и совместное переваривание кукурузного силоса и навоза крупного рогатого скота. Результаты показывают, что все образцы травы имеют удовлетворительные параметры пищеварения (соотношение C / N от 16,6: 1 до 22,8: 1) с низким содержанием примесей, что делает их пригодными для производства биогаза.Был зарегистрирован следующий биохимический потенциал метана при монопереваривании остатков травы: невозделываемая земля (0,275 нм ³ / кг TS), берег реки (0,192 нм ³ / кг TS) и обочина шоссе (0,255 нм ³ / кг TS). . Контроль процесса был улучшен в тестах совместного переваривания за счет предотвращения подкисления в первые дни работы. Оценка кинетических параметров при математическом моделировании показала, что деградация пожнивной травы показывает некоторые другие параметры по сравнению с предыдущим исследованием.Результаты моделирования для газовой фазы показывают небольшие отклонения от экспериментальных данных. По результатам анализа жизненного цикла можно сделать вывод, что есть перспективы использования остаточной травы по сравнению с кукурузным силосом при производстве тепла и электроэнергии, особенно в улучшении качества экосистемы.

Ключевые слова

Анаэробное сбраживание

Зеленая биомасса

Остаточная трава

Биогаз

Модель ADM1

Анализ LCA

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2018 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Трава в газ — для биогаза для биогазов

Биогаз был успешным компонентом многих ферм в Пенсильвании и по всей стране, где навоз животных дополнительно перерабатывается в варочный котел », производящий метан — в основном возобновляемый природный газ. Однако широкому и рентабельному внедрению этой технологии препятствуют несколько факторов, одним из которых является масштаб деятельности.В нынешней экономике варочные котлы окупаются только для крупных хозяйств, таких как молочные фермы с более чем 500 коровами (или эквивалентом). В Пенсильвании это означает, что большинство животноводов недостаточно крупны, чтобы получать выгоду от биогаза.

Penn State Extension в партнерстве с Университетом штата Айова ищет новый способ сделать биогаз прибыльным для большего числа фермеров. Подход называется «трава в газ» и включает три синергетических компонента:

1. Многолетние травы, такие как просо, можно выращивать на малоурожайных участках фермы, и они часто могут быть такими же прибыльными или более прибыльными, чем традиционные пропашные культуры есть рынок травы.Покровные культуры также могут обеспечить дополнительную биомассу.
2. Биогазовые котлы, если они правильно настроены, могут использовать смесь навоза и многолетних трав для производства большего количества биогаза, чем если бы навоз использовался отдельно.
3. Развивающиеся рынки углеродно-нейтрального и возобновляемого природного газа, а также материалов на основе биогаза могут увеличить поток денежных средств от биогаза, производимого на ферме.

Когда все эти три фактора действительны, у фермеров появляется возможность увеличить свою прибыль, одновременно принося пользу экосистеме.В двух словах, это суть концепции «от травы к газу». Идея возникла, когда ученые из Айова-Стейт и Пенсильванского университета начали делиться идеями о своих исследованиях. В штате Айова основное внимание уделялось «полосам прерий» — преднамеренному высаживанию естественных прерий в стратегически важных местах на ферме, чтобы принести пользу местной экосистеме и повысить устойчивость фермы. В Пенсильвании основное внимание уделялось поиску способов производства большего количества биогаза. Когда эти две концепции объединились, родилась концепция «от травы к газу».Честно говоря, варианты этой идеи предлагались и раньше, и в странах с агрессивными стимулами к использованию возобновляемых источников энергии фермы уже много лет включают листовой материал в варочные котлы. Однако в Соединенных Штатах только сейчас складываются благоприятные условия для того, чтобы такой подход стал возможным.

Фермы, которые процветают в сегодняшних условиях, — это те, которые работают эффективно и активно ищут новые возможности для увеличения прибыли. Часто существует тонкая грань между внедрением инноваций в долг и отказом от изменений до такой степени, что все, что остается, — это мелочь.В Пенсильвании мы с нетерпением ждем возможности поработать с фермерами, чтобы внимательно изучить возможность перехода от травы к газу и помочь увидеть, где реальные возможности для сельскохозяйственной экономики региона.

Имея это в виду, Penn State Extension в рамках проекта Grass to Gas ищет партнеров-фермеров, заинтересованных в изучении новых способов производства энергии на ферме. Фермы-партнеры получат анализ потенциала выращивания многолетних трав в качестве сырья для варочных котлов и вероятного влияния на прибыльность фермы.Мы также надеемся представить партнерские фермы в тематических исследованиях и / или в полевые дни, которые покажут, как и когда сценарий «от травы к газу» имеет смысл.

Этот проект Министерства сельского хозяйства США рассчитан на пять лет (2020-2025) и включает в себя преподавателей, учителей и исследователей из Университета штата Пенсильвания и штата Айова. Быть фермером-партнером не обязывает вас вносить какие-либо изменения в свою ферму, если вы сами этого не сделаете. Тем не менее, он предоставляет вам доступ к информации и поддержке, когда вы рассматриваете возможности использования травы в газ на своей ферме.Это также означает, что вы позволите нам поделиться некоторой информацией, полученной во время работы с вами, чтобы от этого выиграли все фермеры.

Если вы являетесь фермером из Пенсильвании, у которого есть варочный котел, который заинтересован в участии, или если вы находитесь рядом с другими фермами с варочными установками и заинтересованы в выращивании проса, свяжитесь с нами по [email protected]. Мы будем рады рассказать вам больше о программе, чтобы вы могли решить, хотите ли вы участвовать в этом интересном новом проекте.

Трава в газ | Biomassmagazine.com

Анаэробные варочные котлы (AD) обычно загружаются навозом или пищевыми отходами, но другие варианты тестируются и используются в биогазовой промышленности. В расширяющемся списке возможностей использования сырья находятся культуры, выращиваемые специально для этой цели. Исследование, проведенное в Онтарио, Канада, в кампусе Университета Гвельфа в Риджтауне, изучает возможность выращивания многолетних энергетических культур и местных трав для производства биогаза. Энергетические культуры рассматриваются на рынке биогаза из-за их экологических преимуществ, высокой урожайности и надежности.

Объединение G-Ridgetown объединилось с New Energy Farms и Seacliff Energy для проекта по изучению потенциала энергетических культур в производстве биогаза. В настоящее время основное внимание уделяется выходу метана на лабораторном уровне, но есть надежда, что в конечном итоге будет проведено испытание многолетних кормовых культур в варочном котле мощностью 250 кВт, расположенном в исследовательском центре университетского городка. «Главный вывод из того, что мы тестировали до сих пор, заключается в том, что некоторые из них обеспечивают действительно высокие урожаи в поле, но они не очень легко превращаются в биогаз», — говорит Брэндон Гилройед, доцент Школы экологических наук в U из G-Ridgetown.«В наших будущих исследованиях нам необходимо уделять больше внимания предварительной обработке и тому подобному, чтобы высвободить больше этой энергии».

Пол Карвер, генеральный директор New Energy Farms, говорит: «Мы определили потребность в многолетних биогазовых культурах по ряду причин». NEF участвует в предоставлении подходящих сортов различных энергетических культур, созданных с помощью системы CEEDS и производственных испытаний. Система урожая, расширения, инкапсуляции и доставки создает прокси для семян вегетативных культур, таких как мискантус, нейпир и арундо донакс.Система была разработана, чтобы упростить посадку энергетических трав и других вегетативных культур, как и обычных сельскохозяйственных культур. «В регионах, где проекты по биогазу быстро расширяются, например, в Германии, в настоящее время наблюдается насыщение пахотных земель ежегодными урожаями биогаза», — говорит Карвер.

Германия использует преимущественно кукурузный силос, среди других потоков, для производства биогаза. Растения, которые исследует NEF, подходят для земель непищевого качества, что впоследствии позволяет выращивать новые посадки без ущерба для производства продуктов питания.Еще одним фактором, способствующим выращиванию энергетических культур, является то, что для утилизации побочных продуктов биогаза требуется земельная база. «Участки, на которых выращиваются многолетние культуры в течение 10 или более лет, создают хорошую логистическую систему для рециркуляции питательных веществ», — говорит Карвер.

Последний фактор заключается в том, что новые биогазовые проекты нуждаются в надежных источниках сырья. По словам Карвера, часть многолетних трав может служить сырьем в течение 10 лет. Однако для укоренения подобных культур обычно требуется время.«Я думаю, что будут некоторые способы двойного сбора урожая или тому подобное, чтобы помочь в первые годы создания, но это, безусловно, проблема всей концепции», — говорит Гилройд.

В настоящее время большинство в космосе рассматривают роль энергетических культур в производстве биогаза как дополнительную; гарнир к основному блюду в меню. NEF считает, что меню должно иметь множество сторон, подходящих для биогаза и различных условий выращивания. «Это будут такие культуры, как нейпир, арундо донакс и мискантус, которые поддерживают производство от Канады до Флориды», — говорит Карвер. «Мы также обнаружили, что для некоторых энергетических культур окно сбора урожая гораздо шире, что улучшило логистику поставок сырья. С таким ассортиментом сельскохозяйственных культур можно было бы получать круглогодичные поставки ».

Устойчивые поставки сырья имеют решающее значение для производителей биогаза. «Большая часть стимула для нас, изучающих это, прямо сейчас — это рынок биогаза; очень сложно найти высококачественное сырье », — говорит Гилройд. «Существует такая большая конкуренция, и если мы хотим, чтобы такая модель работала в масштабе фермы, то есть в небольших варочных котлах, я думаю, что у них будут какие-то варианты, в которых они смогут самостоятельно создавать, по крайней мере, часть рациона, который они кормят, потому что непостоянство слишком велико.”

Многолетние энергетические культуры и травы имеют дополнительную возможность генерировать информационные номера целлюлозных возобновляемых источников (RIN). В июле Агентство по охране окружающей среды США объявило об окончательном правиле для программы стандартов возобновляемого топлива (RFS), которое расширило возможности использования биогазового топлива, чтобы помочь увеличить количество целлюлозных и современных видов топлива. Разрешение топливных путей транспортировки биогаза для получения целлюлозных кредитов RFS дает возможность для дальнейшего развития биогазовых проектов. Сотрудничество NEF с U of G-Ridgetown и Seacliff не направлено на превращение биогаза в транспортное топливо, но NEF признает возможности, которые он предоставляет.«Мы видим очень сильный потенциал роста в этой области, поскольку биогаз можно использовать для производства тепла, электроэнергии и дорожного топлива», — говорит Карвер. «Мы считаем, что существует значительная коммерческая возможность для применения на этом рынке высокоурожайных многолетних трав».

Один из разрабатываемых в штате Миссури проектов предусматривает создание топлива на основе биогаза. Компания Roeslein Alternative Energy LLC разрабатывает и строит проект в сотрудничестве с Murphy-Brown of Missouri LLC, дочерней компанией Smithfield Foods Inc. Цель проекта стоимостью 80 миллионов долларов — произвести к концу десятилетия эквивалент 50 миллионов галлонов дизельного топлива с использованием биогаза, полученного из свиного навоза, энергетических культур и покровных культур, собранных в период между вегетационными периодами. «Этот проект может быть моделью, демонстрирующей, как можно получить как экономические, так и экологические выгоды, используя навоз другим способом», — говорит Руди Роэслейн, президент RAE и генеральный директор Roeslein & Associates.

Проект не только очистит, но и поможет сжатие биогаза для использования в качестве топлива для транспорта, но это поможет в усилиях по пересадке и восстановлению естественных пастбищ и прерий на малоплодородных землях.

Roeslein Northern Missouri Real Estate занимается восстановлением земель с травянистыми прериями на своей ферме площадью 1600 акров, расположенной на территории проекта. Уже посажено 400 акров прерий, которые можно использовать для тестирования потенциального сырья.

Масштабный проект реализуется поэтапно. Завершена установка покрытий из полиэтилена высокой плотности на начальных 19 лагунах на фермах MBM’s Valley View и South Meadows в Северном Миссури. Биогаз, который поднимается в верхнюю часть лагун, будет собираться для дальнейшего кондиционирования, а оставшийся неперевариваемый твердый остаток можно использовать в качестве естественного удобрения, а воду можно безопасно использовать для орошения.«Есть ценность в газе, который мы собираем в качестве альтернативного автомобильного топлива, — говорит Роуслейн. — Для окружающей среды еще больше пользы от снижения выбросов парниковых газов, устранения воздействия дождя на системы очистки и уменьшения запаха».

Следующим по срокам проекта является установка оборудования для очистки и кондиционирования биогаза для производства возобновляемого природного газа (ГСЧ) и создание сети распределительных центров для обеспечения ГСЧ автопаркам. У проекта есть потенциал для создания нескольких сотен миллионов кубических футов ГСЧ ежегодно для регионального распределения.Производство ГСЧ планируется начать в этом году. Третий этап включает демонстрацию использования наземных систем AD для обработки комбинации навоза и многолетнего сырья.

Теперь, когда в проектах по производству топлива для транспорта, основанного на биогазе, можно продавать либо улучшенное биотопливо, либо целлюлозу, может стать очевидным рост проектов в биогазовой промышленности США. Посевы пастбищ и многолетних культур имеют возможности для развития рынка биогаза и могут стать привлекательным, высокоурожайным и надежным дополнительным выбором для производителей.

Автор: Кэти Флетчер
Штатный писатель, Biomass Magazine
[email protected]
701-738-4920

Биогаз из скошенной травы для обогрева и приготовления пищи

Спрос на электроэнергию рос с момента индустриализации. Децентрализация производства электроэнергии — один из подходов к решению этой проблемы. Использование биомассы на небольших местных предприятиях с низкими диапазонами выработки электроэнергии может обеспечить экологически чистое (CO ₂ -нейтральное) и экологически безопасное производство тепла и электроэнергии.В развивающихся странах до сих пор соблюдается процедура прямого сжигания биомассы. Следовательно, загрязняющие выбросы вызывают ряд проблем со здоровьем и безопасностью. Мелкомасштабные биогазовые реакторы, использующие технологию ферментации биомассы, помогают решить эту проблему. Они предлагают такие преимущества, как снижение выбросов парниковых газов, улучшенная санитарная обработка, доступность при более низких затратах и ​​простота обращения. По этой причине такие страны, как Индия и Китай, приложили огромные усилия для установки более миллионов таких биогазовых варочных котлов в домашних хозяйствах, и многие другие азиатские страны следовали аналогичным тенденциям.Ожидается, что к 2020 году около 80 миллионов домашних хозяйств в Китае будут иметь биогазовые реакторы, обслуживающие около 300 миллионов человек. В Индии в 2011 году было установлено 4,25 миллиона биогазовых реакторов в домашних условиях в рамках усилий Индии по реализации одной из крупнейших в мире программ использования возобновляемых источников энергии с различными масштабами технологий.

Использование малогабаритных бытовых варочных котлов в европейских условиях

Схема маленького зеленого монстра — Источник: Sustainable Engineering Solutions Ltd.

Исследователи из Института технологий сжигания, Немецкий аэрокосмический центр, изучили возможность внедрения некоторых типов недорогих бытовых варочных котлов в условиях центральноевропейских стран и получили результаты. оказался многообещающим.Было исследовано анаэробное сбраживание садовых отходов как метод получения полезной энергии в виде биогаза, который может использоваться для приготовления пищи, отопления и электричества. Кроме того, для европейских стран соединение биогазовых реакторов с гибкими топливными микрогазовыми турбинами может обещать высокоэффективное решение для использования биомассы. Результаты подтвердили, что с учетом теоретических выходов биогаза в результате переваривания травы, собранной с немецких участков в Германии, эта стратегия кажется возможной.Среди рассмотренных технологий дигестор «Маленький зеленый монстр» показал лучшую производительность с производительностью 1 м ³ / м ³ d ¹ и выходом 0,7 м ³ / кг субстрата. Также биогазовая установка ACME имела достаточно большие объемы производства биогаза. Следовательно, эти ферментеры были признаны подходящими для лабораторных исследований в немецких условиях. Была оценена возможность использования этой технологии в обеспечении энергией для приготовления пищи и электричества с использованием травы с немецких участков в качестве основного субстрата.Пакетные испытания срезанной травы показали, что максимальный выход биогаза составляет около 0,37 м3 на квадратный метр садового участка, а качество биогаза приблизительно составляет 55% метана и 45% CO2.

Этот газ можно эффективно использовать для приготовления пищи и отопления. Хотя количества произведенного биогаза было бы недостаточно для производства электроэнергии, полученный биогаз считался безопасным и надежным для использования в газовой горелке или в микрогазовой турбине, и никакого влияния со стороны потенциально нежелательных компонентов, таких как аммиак, не наблюдалось.

Этот пост основан на статье « Technical Evaluation of Decentralized Household Biogas Digesters », написанной Виллакресесом Д. Матерном, А., Браун-Унхоффом, М., Ридель, U. rd Европейская конференция по биомассе.

Biogas — Biogest завершает строительство завода по 100-процентному анаэробному сбраживанию травы на юго-западе Англии

Завод расположен примерно в 30 километрах от города Эксетер и имеет производственную мощность 1 000 м3 / ч.В нем используется система PowerRing компании, которая потребляет чрезвычайно низкую долю вырабатываемой энергии из-за системы подачи смесителя и общей конструкции. PoweRing — это высокоэффективная двухступенчатая биогазовая установка, которая подходит для работы практически со всеми субстратами. В основе конструкции — внешний главный варочный котел и внутренний пост-варочный котел. Главный варочный котел представляет собой кольцевой канал, который позволяет контролировать пробковый поток.

Завод также имеет изолированную бетонную крышку на ферментере, которая может помочь значительно снизить потери тепла.Он полностью автоматизирован и управляется удобной операционной системой. Компактная конструкция означает, что резервуар можно просто масштабировать до необходимого размера в соответствии с желаемой производительностью, а также типом и количеством субстрата.

Биометан, произведенный на заводе, может закачиваться непосредственно в сеть природного газа. Проверка работоспособности была завершена в августе.

Biogest — международный производитель и оператор биогазовых установок со штаб-квартирой в Австрии и дочерними предприятиями в Великобритании, Франции, США, Италии, Румынии, Сербии и Чехии.Компания реализовала более 150 проектов биогазовых установок, вырабатывающих электроэнергию или биометан, в нескольких европейских странах.

Как возобновляемый источник энергии, биогаз предлагает технологические, экологические и экономические преимущества — энергия может вырабатываться 365 дней в году, в любое время дня и ночи, и поэтому биогаз играет важную роль в сочетании возобновляемых источников энергии от вода, солнце и ветер. Биогаз помогает не только в достижении целей защиты климата, но и снижает зависимость от импорта энергии.Децентрализованное производство энергии также гарантирует устойчивое местное развитие.

Для дополнительной информации:

Biogest

Биогаз из остаточной травы: территориальный подход к устойчивому производству биоэнергии

1.

EBA — Отчет Европейской биогазовой ассоциации 2014 (2015)

2.

Singh, A., Smyth , Б.М., Мерфи, Д.Д .: Стратегия биотоплива для Ирландии с акцентом на производство биометана и минимизацию землепользования. Обновить. Поддерживать.Energy Rev. 14 (1), 277–288 (2010)

Статья Google Scholar

3.

Пик, Д., Дитрих, М., Хейнтшель, С.: Потенциал производства биогаза из экономически используемых зеленых отходов. Устойчивое развитие. 4 , 682–702 (2012)

Артикул Google Scholar

4.

Мейер, А.К.П., Эхимен, Э.А., Холм-Нильсен, Дж.Б .: Производство биоэнергии из придорожной травы: тематическое исследование возможности использования придорожной травы для производства биогаза в Дании.Ресурс. Консерв. Recycl. 93 , 124–133 (2014)

Артикул Google Scholar

5.

Мейер, А.К.П., Раджу, К.С., Кучерявский, С., Холм-Нильсен, Дж.Б .: Энергетический баланс использования луговых трав в производстве биогаза в Дании. Ресурс. Консерв. Recycl. 104 , 265–275 (2015)

Статья Google Scholar

6.

Цапекос П., Кугиас П.Г., Ангелидаки, И.: Анаэробное моно- и совместное переваривание механически предварительно обработанных луговых трав для производства биогаза. Энергетическое топливо. 29 (7), 4005–4010 (2015)

Артикул Google Scholar

7.

Prochnow, A., Heiermann, M., Plöchl, M., Linke, B., Idler, C., Amon, T., Hobbs, PJ: Биоэнергетика из постоянных пастбищ — обзор: 1. Биогаз. Биоресурсы. Technol. 100 (21), 4931–4944 (2009)

Артикул Google Scholar

8.

Melts, I., Heinsoo, K .: Сезонная динамика биоэнергетических характеристик в функциональных группах пастбищ. Травяной корм Sci. 70 (4), 571–581 (2015)

Статья Google Scholar

9.

Пипеншнайдер, М., Бюле, Л., Хенсген, Ф., Вахендорф, М .: Рекуперация энергии из травы городских обочин путем анаэробного сбраживания и сжигания после предварительной обработки. Биомасса Биоэнергетика 85 , 278–287 (2016)

Статья Google Scholar

10.

Боскаро, Д., Пеццуоло, А., Григолато, С., Кавалли, Р., Маринелло, Ф., Сартори, Л.: Предварительный анализ скашивания и сбора травы вдоль берегов рек для снабжения растений анаэробного сбраживания в северных регионах. восточная Италия. J. Agric. Англ. 465 , 100–104 (2015)

Google Scholar

11.

Фригон, Дж. К., Рой, С., Гайот, С. Р.: Анаэробное совместное сбраживание молочного навоза с мульчированным просоом для повышения выхода метана.Биопроцесс. Биосист. Англ. 35 , 341–349 (2012)

Артикул Google Scholar

12.

Хидака, Т., Араи, С., Окамото, С., Учида, Т .: Совместное анаэробное сбраживание осадка сточных вод с измельченной травой из общественных зеленых насаждений. Биоресурсы. Technol. 130 , 667–672 (2013)

Артикул Google Scholar

13.

Kosse, P., Lubken, M., Wichern, M.: Городская лигноцеллюлозная биомасса может внести значительный вклад в производство энергии на городских очистных сооружениях — подход на основе ГИС для мегаполиса. Биомасса Биоэнергетика 81 , 568–573 (2015)

Статья Google Scholar

14.

Ангелидаки, И., Алвес, М., Бользонелла, Д., Борзаккони, Л., Кампос, Дж. Л., Гуй, А. Дж., Калюжный, С., Дженичек, П., Ван Лиер, Дж. Б.: Определение биометановый потенциал (BMP) твердых органических отходов и энергетических культур: предлагаемый протокол для периодических анализов.Water Sci. Technol. 59 (5), 927–934 (2009)

Статья Google Scholar

15.

Сартори, Л., Бассо Б., Бертокко М., Оливьеро Г.: Энергопотребление и экономическая оценка трехлетнего севооборота для консервативного и органического земледелия в северо-восточной Италии. Биосист. Англ. 91 (2): 245–256 (2005)

Статья Google Scholar

16.

Пеццуоло, А., Бассо, Б., Маринелло, Ф., Сартори, Л .: Использование модели SALUS для среднесрочного и долгосрочного моделирования энергоэффективности в различных системах обработки почвы. Прил. Математика. Sci. 8 , 129–132 (2014)

Google Scholar

17.

Боскаро, Д., Пеццуоло, А., Корреале Сантакроче, Ф., Маринелло, Ф., Григолато, С., Сартори, Л .: Оценка различных логистических сценариев сбора травы на берегах рек для кормления биогазовых растений . Commun. Agric.Прил. Биол. Sci. (2017)

18.

Пеццуоло А., Боскаро Д., Маринелло Ф., Сартори Л .: Альтернативные методы силосования кукурузы для процесса анаэробного сбраживания: экономическое и энергетическое сравнение. Англ. Rural Dev. 15 , 959–964 (2016)

Google Scholar

19.

Berglund, M., Börjesson, P .: Оценка энергоэффективности в жизненном цикле производства биогаза. Биомасса Биоэнергетика 30 (3), 254–266 (2006)

Статья Google Scholar

20.

Пёшль, М., Уорд, С., Оуэнде, П .: Оценка энергоэффективности различных способов производства и использования биогаза. Прил. Энергетика 87 (11), 3305–3321 (2010)

Статья Google Scholar

21.

Prade, T., Svensson, S.E., Mattsson, J.E .: Энергетические балансы для производства биогаза и твердого биотоплива из промышленной конопли. Биомасса Биоэнергетика 40 , 36–52 (2012)

Статья Google Scholar

22.

Герин П.А., Флиген Ф., Джоссарт Дж.-М .: Энергия и баланс CO ₂ кукурузы и травы как энергетических культур для анаэробного пищеварения. Биоресурсы. Technol. 99 (7), 2620–2627 (2008)

Артикул Google Scholar

23.

Смит Б.М., Мерфи Д.Д., О’Брайен К.М .: Каков энергетический баланс травяного биометана в Ирландии и других странах с умеренным климатом Северной Европы? Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 13 (9), 2349–2360 (2009)

Статья Google Scholar

24.

Олюдунсин, А., Воинов, А., Ван Дурен, И .: Оценка биоэнергетического потенциала в сельской местности: подход NEG-EROEI. Биомасса Биоэнергетика 58 , 350–364 (2013)

Статья Google Scholar

25.

Шаттауэр А., Абдун Э., Вейланд П., Плохль М., Хейерманн М .: Изобилие микроэлементов в демонстрационных биогазовых установках. Биосист. Англ. 108 , 57–65 (2011)

Артикул Google Scholar

26.

Триоло, Дж. М., Педерсен, Л., Ку, Х., Соммер, С. Г .: Биохимический потенциал метана и анаэробная биоразлагаемость нетравяной и травянистой фитомассы при производстве биогаза. Биоресурсы. Technol. 125 , 226–232 (2012)

Артикул Google Scholar

27.

Миколуччи, Ф., Готтардо, М., Кавинато, К., Паван, П., Больцонелла, Д.: Мезофильное и термофильное анаэробное сбраживание жидкой фракции прессованных биологических отходов для получения высоких энергий.Waste Manag. 48 , 227–235 (2016)

Артикул Google Scholar

28.

Mansfield, S.D., Mooney, C., Saddler, J.N .: характеристики субстрата и фермента, которые ограничивают гидролиз целлюлозы. Biotechnol. Прог. 15 , 804–816 (1999)

Артикул Google Scholar

29.

Дандикас, В., Хойвинкель, Х., Личти, Ф., Дрюс, Дж. Э., Кох, К.: Корреляция между выходом биогаза и химическим составом видов пастбищных растений.Энергетическое топливо 29 , 7221–7229 (2015)

Статья Google Scholar

30.

Низами, А.-С., Ороско, А., Грум, Э., Дитрих, Б., Мерфи, Д.Д .: Сколько газа мы можем получить из травы? Прил. Энергетика 92 , 783–790 (2012)

Артикул Google Scholar

31.

Palmowski, L.M., Muller, J.A .: Анаэробное разложение органических материалов — значение площади поверхности субстрата.Water Sci. Technol. 47 , 231–238 (2013)

Google Scholar

32.

Боскаро Д., Пеццуоло А., Григолато С., Маринелло Ф., Маттиоли А., Бользонелла Д., Сартори Л. Оценка энергоэффективности и воздействия на окружающую среду травы, собираемой на берегах рек для анаэробного переваривания. подкормка растений. J. Clean. Prod. (2017). DOI: 10.1016 / j.

No related posts.