Делаем биотопливо своими руками: биогаз из навоза, этанол для биокамина + пеллеты

Использовать навоз в качестве топлива для костров кочевые племена начали еще тысячи лет назад.

Именно они обнаружили, что высушенные лепешки из навоза различных животных успешно заменяют довольно дефицитные дрова, которые сложно найти в степях или пустынях.

А тепла, которое создавал этот вид топлива, хватало не только на приготовление еды, но и на обогрев жилищ.

Такой способ использования экскрементов домашних птиц и животных применим и сегодня, ведь он не только позволяет утилизировать огромные навозные кучи, но и снижает траты на покупку других энергоносителей.

Кроме того, зола, остающаяся после прогорания этого топлива, является одним из лучших калийно-фосфатных удобрений, а также прекрасным ощелачивающим средством. Однако максимальную эффективность брикеты из навоза дадут лишь тогда, когда они правильно изготовлены, а отопительный прибор адаптирован для работы на этом топливе.

Установки на биологическом топливе в домашних хозяйствах

Фермерские хозяйства и животноводческие комплексы успешно производят биотопливо из навоза. Технология основана на процессе брожения навоза под воздействием тепла в специальных герметичных бункерах, отделении жидких удобрений, выпаривании излишней жидкости и сушка твердого продукта.
При брожении выделяется биогаз, что используется для обогрева помещений и приготовления пищи, как биотопливо для теплиц или для печей.

Производство твердого топлива из навоза

Достаточные объемы собственного сырья делают такой безотходный животноводческий комплекс эффективным. Котельная на биотопливе, обслуживающая все участки собственного хозяйства, отопление, газ, электричество, полученные из собственного сырья, значительно удешевляют суммарную себестоимость продукции.

При наличии достаточного сырьевого ресурса несложно производить биотопливо своими руками. Экономически проект производства биотоплива в домашних условиях имеет смысл, когда его количество способно выполнить какую-либо самостоятельную энергетическую задачу.

Достаточно сделать расчет ежедневной нормы сырья для получения энергии, потребляемой ежедневно в хозяйстве на основные потребности, перечисленные ниже:

• генератором биотоплива для поддержания процесса производства;
• потребление энергии на обогрев помещений;
• потребление энергии на приготовление пищи;
• потребление энергии на обеспечение сельскохозяйственных производственных процессов.

Солома — основное сырье для топливных брикетов

Следующим этапом будет изучение самого технологического процесса, его протяженности во времени и необходимого оборудования. Необходимо иметь или изучить основы физики процессов, чтобы правильно построить.

Основные технологические конструкции и составные элементы нетрудно найти на фото в интернете. Инструкция по изготовлению часто выкладывается мастерами на форумах, и сами они охотно делятся секретами и вопросами, как сделать тот или иной элемент наиболее эффективно.

Домашние биотопливные установки могут производить данный ресурс разных видов и состояний, стопроцентно используя сырье и попутные продукты каждого из этапов его переработки.

Например, получая биотопливо для парника, параллельно производят биогаз для обогрева и приготовления пищи. Таким образом, из имеющихся отходов получаем биотопливо второго поколения.

В условиях домашнего хозяйства можно воссоздать многие технологии производства биотоплива так как они первоначально и были подсмотрены у природы.

В основе их, получение энергии в результате естественных природных процессов:

• нагревание естественным путем или с незначительным добавлением катализаторов;
• сушка;
• прессование в брикеты;
• сбор газа от брожения навоза;
• современные приборы контроля за процессами.

Заключительным в цепочке является транспортирование до места потребления, которым в большинстве случаев является котел.

Критерии состава навозной массы

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

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

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

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

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

• Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
• Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
• Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
• Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
• Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
• Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
• Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.

Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.

Как сделать станок для кизяка

Однако традиционно кизяки лепят с использованием так называемого станка – формы, в которой можно было сделать один или несколько брикетов.

Станок для одного кизяка – это рама с ручкой 50х70 см, высотой около 25 см. Снизу делается перемычка из стальной пластины, чтобы при набивании топливная масса не вываливалась. Ручка необходима для переноски станка.

Устройство станка легко понять из фотографии.

Кизяки станком делали так: рядом с перемешанным навозом клали гладкую доску, на нее узкой частью ставили станок, набивали подготовленным навозом, уносили к месту сушки и переворачивали. Благодаря конусообразной форме станка, кизяки легко выскальзывали из нее.

Сейчас кизяки используют, в основном, для обогрева теплиц, или топят дома весной или осенью, подбрасывают в баню вместо дров. С учетом стоимости твердого топлива, это все равно дает большую экономию.

Что такое биотопливо?

Биотопливо – это экологически чистый материал, производимый на основе биоэтанола. Представляет собой жидкость без цвета и резкого запаха. Обладает высокой горючестью. В процессе горения распадается на воду и углекислый газ, поэтому безопасен для использования в помещениях.

Свойства у биотоплива следующие:

1. Этанол, входящий в состав жидкости, в процессе горения распадается на пар, оксид углерода и сопровождается выделением энергии. Абсолютно безвреден для организма человека и не пахнет.
2. Отсутствуют твердые продукты распада (копоть, зола) в процессе работы экокамина.
3. КПД при горении достигает 95%.
4. В жидкостях с добавлением морской соли присутствует эффект потрескивания натуральных дров.
5. При горении топлива языки пламени похожи цветом и формой на огонь в классическом камине.

Состав экотоплива:

Основу биологического топлива составляет этанол, растительного происхождения. Получают его путем ферментации сахаров большинства растительных культур, таких как пшеница, свекла, картофель, сахарный тростник, бананы и другие. Однако в чистом виде этот вид топлива не продают, а обязуют проводить денатурацию спирта.

Для дополнительных эффектов в жидкость добавляются красители или морская соль.

Экотопливо обладает следующими характеристиками:

1. В процессе сгорания не образует золы.
2. Не выделяет вредных газов.
3. Отличается экологической безвредностью.
4. Имеет длительный период горения.
5. Прост в использовании.

Экологически чистое топливо производится по всему миру. Лидирующие позиции по изготовлению этого горючего принадлежат ЮАР, Индия, Китай.

Различают следующие виды биотоплива:

1. Биогаз – отходы мусора и производства подвергаются предварительной обработке и из них выделают газ, аналог природного.
2. Биодизель – получают из природного масла и жиров биологического происхождения (животного, микробного, растительного). Основным сырьем для производства этого вида горючего служат отходы пищевой промышленности или масла пальмовое, кокосовое, рапсовое, соевое. Наибольшее распространение получило в Европе.
3. Биоэтанол – топливо на основе спирта, заменитель бензина. Этанол получают путем ферментации сахаров. Сырьем для производства служит целлюлозная биомасса.

К достоинствам экологически чистого топлива относятся следующие:

1. В процессе горения горючего не образуется дым, вредные газы, копоть и сажа.
2. Интенсивность пламени и теплоотдачи при горении биотоплива можно регулировать.
3. Легко поддаются очистке топливный блок и отдельные элементы конструкции.
4. Для работы конструкции не требуется установка воздухоотводящих конструкций.
5. Горючее для биокамина легко транспортировать и хранить.
6. Отсутствие мусора при хранении, в отличие от твердого топлива.
7. Не требуется устройство отдельного помещения для хранения большого количества горючего.
8. Теплоотдача при горении топлива составляет 95%.
9. Во время горения экотоплива воздух в помещении увлажняется благодаря выделению пара.
10. Исключен возврат пламени.
11. Благодаря устройству биокамина и особенности строения горелки с биотопливом конструкция пожаробезопасна.
12. Низкая стоимость топлива при небольшом расходе.

Использование экологически чистого горючего просто в быту. Используя гель, достаточно просто открыть банку с гелем и установить его в конструкции биокамина, спрятав в декоративных элементах или емкости. При применении жидкого топлива, достаточно налить его в топливный бак и зажечь. Однако, несмотря на все положительные качества, это вещество обладает несколькими минусами.

Недостатки биотоплива:

1. Запрещено хранение емкости с горючим вблизи открытого огня;
2. Нельзя доливать горючее во время работы биокамина; требуется потушить устройство и дождаться его полного остывания;
3. Разжигание камина разрешено только специальной зажигалкой или при помощи электроподжига.

За счет чего этот материал горит?

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть кормление животных и происходящие при переваривании пищи процессы.
Любой корм состоит из белков, углеводов, жиров, а при кормлении травой или сеном — и из клетчатки (целлюлозы).

Все эти вещества объединяет одно – их химическая формула содержит углерод и водород. В желудочно-кишечном тракте смешанная с желудочным соком пережеванная пища подвергается ферментации, то есть сложные вещества (биополимеры) распадаются на простые (монополимеры).

При этом часть веществ превращается в соединения, пригодные для впитывания через стенки кишечника и питания клеток всех тканей животного или птицы.

Поэтому превратившаяся в фекалии полностью переваренная пища содержит довольно много простых органических веществ, основой которых являются водород и углерод.

После удаления воды, доля которой составляет 50–90 процентов, остается смесь органических и неорганических веществ с довольно высокой калорийностью, а значит и теплотворной способностью.

По этому параметру экскременты птиц или животных в высушенном состоянии как минимум не уступают сухим (15–20% влажности) дровам, а возможно и превосходят их. Однако речь идет о соотношении массы и теплотворной способности, поэтому из-за очень низкой плотности сушеный навоз занимает гораздо больше места.

Разновидности биотоплива и их особенности

Биотопливо — экологичное топливо

Существование приставки «био» в названии горючего определяет его экологичность. Ведь при изготовлении этого вида топлива задействуют возобновляемые природные ресурсы. В качестве основных компонентов, использующихся в производстве экологического горючего, выступают зерновые и травянистые культуры с высоким содержанием сахара и крахмала. Так, тростник и кукуруза являются наиболее подходящим сырьем для создания биотоплива.

Биотопливо для биокаминов, производимое из натуральных компонентов, по своим энергетическим характеристикам не уступает менее экологичным аналогам:

• биоэтанол. состоящий практически полностью из спирта, может заменить бензин;
• биогаз. являющийся продуктом специфической переработки различных мусорных отходов, подобно природному газу используется для создания тепловой и механической энергии;
• биодизель изготавливают из растительного масла для заправки автомобилей и прочих целей.

Для растопки биокаминов отдается предпочтение биоэтанолу – бесцветной и не имеющей запаха жидкости.

1. Экологичность обусловлена полным отсутствием выработки угарного газа, копоти и сажи.
2. Легкость очистки горелок.
3. Возможность регулировки интенсивности горения.
4. Отсутствие необходимости в монтаже вентиляционных устройств.
5. Высокая пожаробезопасность и надежность использования топлива за счет термоизоляции корпуса камина.
6. Удобство транспортировки самого топлива и простота монтажа каминов для его использования.
7. Характеризуется стопроцентной теплоотдачей, поскольку тепло не теряется в дебрях дымохода.
8. Не требуется заготовка дров и уборка возле камина побочных явлений: грязи, мусора и пепла.
9. Пары воды, выделяющиеся при нагревании этилового спирта, способствуют нормализации уровня влажности в помещении.

Другие способы обогрева с помощью навоза

Еще одним способом является использование биогаза в качестве замены сжиженному или природному газу.

Ведь их теплотворные способности довольно близки, поэтому потребуется лишь небольшая регулировка электронного блока управления или подбор форсунок, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воздуха и газа.

Иногда в качестве альтернативы традиционным способам отопления предлагают совместить тепловой насос с мощным источником тепла, которым является перегнивающая куча навоза.

Ведь внутри кучи температура нередко превышает 45 градусов, поэтому с помощью теплового насоса ее можно легко поднять до любого необходимого уровня.

Однако из-за огромного количества минусов, таких как сложность замены перегнившего навоза на новый и высокая стоимость теплового насоса, этот способ отопления не получил сколько-нибудь заметного распространения.

Пошаговая инструкция для биокамина своими руками

Как видно из предыдущего абзаца, при наличии пошаговой инструкции для биокамина, его очень просто сделать своими руками. После сбора горелки процесс разделяется на такие этапы:

Куски стекла скрепляются между собой силиконовым герметиком в соответствии с дизайнерской задумкой. Для полного высыхания их нужно оставить примерно на 24 часа, более точное время указано в инструкции к герметику.

По желанию основание камина можно сделать из прямоугольного металлического короба. Тогда оно будет скрывать банку для горелки.

Если горючее было приобретено в жестяной банке, ее нужно всего лишь поставить внутрь горелки. Если же оно продавалось в таре из пластика, следует взять еще одну консервную банку, и перелить его туда. Размер банки должен быть таким, чтобы ее удобно было доставать из горелки.

В горючее опустить предварительно подготовленный фитиль. Поверх горелки установить сетку, сверху нее насыпать камушки.

Чтобы сделать красивый и простой биокамин своими руками, пошаговая инструкция выше обеспечит всеми необходимыми знаниями. Готовый камин можно сразу же вводить в эксплуатацию, то есть поджечь фитиль.

Расчеты эффективности применения биогаза

Оценить все преимущества использования альтернативного биотоплива помогут несложные расчеты. Одна корова весом 500 кг производит в сутки примерно 35-40 кг навоза. Этого количества хватит для получения около 1.5 м3 биогаза, из которого в свою очередь можно выработать 3 кВт/ч электроэнергии.

Используя данные из таблицы, нетрудно рассчитать, сколько м3 биогаза можно получить на выходе в соответствии с имеющимся в фермерском хозяйстве поголовьем скота

Для получения биотоплива можно использовать как один вид органического сырья, так и смеси из нескольких компонентов, имеющих влажность 85-90%. Важно, чтобы они не содержали посторонние химические примеси, отрицательно влияющие на процесс переработки.

Самый простой рецепт смеси придумал еще в 2000 году один русский мужик из Липецкой области, который построил своими руками простейшую установку для получения биогаза. Он смешивал 1500 кг коровьего навоза с 3500 кг отходов различных растений, добавлял воду (примерно 65% от веса всех ингредиентов) и разогревал смесь до 35 градусов.

Через две недели бесплатное топливо готово. Эта небольшая установка вырабатывала 40 м3 газа в день, что вполне хватало для обогрева дома и хозпостроек в течение полугода.

Разновидности и преимущества

На сегодняшний день, существует 3 вида биотоплива:

• жидкое;
• твердое;
• газообразное;

Жидкое биотопливо

Является самым обсуждаемым видом. Ведь жизнь современного человека зависит от нефти, без нее человечество не сможет выжить, а нефть является ископаемым ресурсом и в какой-то момент ее запасы иссякнут.

Жидкое биотопливо способно заменить этот ископаемый ресурс.

К жидкому биотопливу относятся:

• спирты (этанол, метанол, бутанол),
• биодизель,
• биомазут,
• эфиры;

Твердое

В основном к нему относится древесина (отходы деревообработки и топливные гранулы, брикеты). Источником для их получения служат как правило, леса, где растут трава, кустарники и деревья.

Газообразное топливо

Относятся биогаз, водород.

Также, биотопливо можно классифицировать по поколениям. Существуют биотоплива 1, 2, 3 и 4 поколений:

1. К 1 поколению относится биотопливо, полученное в результате переработки сельхоз растений в биодизель и этанол.
2. 2 поколение – биотопливо, полученное от отходов продуктов питания.
3. К 3 поколению биотоплива относится биотопливо, полученное при использовании внедренных технологий в результате разрушения биомасс.
4. 4 поколение биотоплива производится на землях непригодных для занятия сельским хозяйством и без разрушения биомасс.

Еще одной классификацией биотоплива является деление биотоплива на первичное и вторичное. К первичному биотопливу относится биотопливо, которое не прошло обработку. К вторичному – обработанное. Вторичное биотопливо подвергается разнообразным изменениям перед использованием и может быть в твердой, жидкой и газообразной формах.

Преимущества

Преимущества биотоплива следующие:

1. Мобильность. Биотопливо обладает возможностью производиться в любом уголке света вне зависимости от климатических условий и рельефа, потому что этот вид топлива может производиться из различных органических соединений.
2. Возобновляемость. Так как биотопливо получается из разнообразных органических соединений растительного или животного происхождения, например, навоз, то его количество не иссякнет.
3. Экологичность. Это более чистый вид топлива и при сгорании выбрасывает меньше вредных веществ в воздух, чем ископаемое топливо.
4. Забота об окружающей среде. Производство биотоплива решает проблемы связанные с утилизацией мусора.

Какой навоз больше подходит для изготовления топлива?

Поскольку готовое топливо является тем же навозом, только имеющим форму лепешки, брикетов или пеллет, то наиболее важным параметром является его влажность.
Чем меньше воды, включая мочу, этот материал содержит, тем больше он подходит для изготовления топлива. Кроме того, большое значение имеет и рацион питания животных или птиц.

Ведь луговая трава и сено обладают меньшей калорийностью, чем солома или зерно, поэтому питание последними делает навоз более теплотворным. При этом порода или даже вид животных или птиц особого значения не имеют, ведь после удаления лишней влаги они будут содержать примерно одинаковое количество органических веществ.

Биодизель в домашних условиях

Биодизель – это топливо, получаемое из любого растительного масла (подсолнечное, рапсовое, пальмовое).

Краткое описание процесса производства биодизеля :

1. Растительное масло смешивают с метанолом и катализатором.
2. Смесь подогревают на протяжении нескольких часов (до 50-60 градусов).
3. В процессе этерификации происходит расслоение смеси на глицерин, который оседает вниз и биодизель.
4. Глицерин сливают.
5. Дизель очищают (выпаривают, отстаивают и фильтруют).

Готовый продукт подходящего качества прозрачный и с нейтральным pH.

Выход биодизеля из растительного масла примерно 95%.

Минус домашнего изготовления биологического дизеля – высокая стоимость растительного масла. Имеет смысл производить биодизель своими руками только при наличии собственных полей под выращивание рапса или подсолнечника. Либо имея постоянный источник поставки дешёвого переработанного растительного масла.

Камины на биотопливе – это декоративный элемент интерьера с живым огнём. Промышленное производство биокаминов предлагает модели самых различных размеров и конфигураций. Однако многие делают биокамины своими руками.

Чтобы сделать топливный блок для биокамина своими руками, нужно взять металлический короб, внутрь поставить ёмкость с биоэтанолом. Накрыть короб металлической решёткой (можно взять простую решётку для барбекю). Установить на решётку фитиль, поджечь и биокамин готов.

По сути, это всё, что нужно, чтобы сделать биокамин своими руками. Остаётся задекорировать его камнями или другими элементами на свой вкус.

Тепла от такого камина совсем немного, это скорее просто оригинальное украшение дома.

Вполне возможно сделать и топливо для биокамина своими руками. В его состав входит этанол и бензин. Рассмотрим процесс производства биоэтанола в домашних условиях.

Потребуются такие ингредиенты:

Этиловый спирт 96%, продаётся в аптеке Авиационный бензин (его ещё используют для заправки зажигалок)

Он практически без запаха, что важно для использования в жилом помещении.. На литр спирта нужно всего около 70 г

бензина. Хорошо перемешать и залить в ёмкость для топлива. Литра биотоплива хватит от 2 до 8 часов непрерывного горения, в зависимости от типа горелки камина и интенсивности пламени

На литр спирта нужно всего около 70 г. бензина. Хорошо перемешать и залить в ёмкость для топлива. Литра биотоплива хватит от 2 до 8 часов непрерывного горения, в зависимости от типа горелки камина и интенсивности пламени.

Биотопливо своими руками

Биоэтанол – безопасный вид топлива, при его сгорании выделяется только водород в газообразном состоянии и углекислый газ. Однако открытый огонь сжигает кислород, поэтому нужно регулярно проветривать комнату. Также это поможет удалить избыток углекислого газа из воздуха.

Биореактор

К емкости для переработки навоза предъявляются довольно жесткие требования:

Она должна быть непроницаемой для воды и газов. Водонепроницаемость должна действовать в обе стороны: жидкость из биореактора не должна загрязнять почву, а подземные воды не должны изменять состояние сбраживаемой массы. Биореактор должен обладать высокой прочностью. Он должен выдерживать массу полужидкого субстрата, давление газа внутри емкости, действующее снаружи давление грунта

В общем, при строительстве биореактора необходимо уделить особое внимание его прочности.

Удобство обслуживания. Более удобные в использовании цилиндрические емкости — горизонтальные или вертикальные

В них перемешивание можно организовать по всему объему, в них не образуется застойных зон. Прямоугольные емкости проще в реализации при строительстве своими руками, но в них в углах часто образуются трещины, там же застаивается субстрат. Перемешивать его по углам очень проблематично.

Все эти требования по строительству биогазовой установки должны выполняться, так как они обеспечивают безопасность и создают нормальные условия для переработки навоза в биогаз.

Из каких материалов можно сделать

Стойкость к агрессивных средам — это основное требование к материалам, из которых можно сделать емкость. Субстрат в биореакторе может иметь кислую или щелочную реакцию. Соответственно материал, из которого изготавливают емкость, должен хорошо переносить различные среды.

Этим запросам отвечают не так много материалов. Первое что приходит на ум — металл. Он прочен, из него можно сделать емкость любой формы. Что хорошо, что использовать можно готовую емкость — какую-то старую цистерну. В этом случае строительство биогазовой установки займет совсем немного времени. Недостаток металла — он вступает в реакцию с химически активными веществами и начинает разрушаться. Для нейтрализации данного минуса металл покрывается защитным покрытием.

Отличный вариант — емкость биореактора из полимера. Пластик химически нейтрален, не гниет, не ржавеет. Только надо выбирать из таких материалов, которые выносят заморозку и нагрев до достаточно высоких температур. Стенки реактора должны быть толстыми, желательно армированными стекловолокном. Такие емкости недешевы, зато они служат долго.

Построить биореактор для выработки биогаза можно и из кирпича, но его надо хорошо заштукатурить с использованием присадок, обеспечивающих гидро- и газо- непроницаемость

Более дешевый вариант — биогазовая установка с емкостью из кирпича, бетонных блоков, камня. Для того чтобы кладка выдерживала высокие нагрузки, необходимо армирование кладки ( в каждом 3-5 ряду в зависимости от толщины стены и материала). После завершения процесса возведения стен для обеспечения водо- и газо- непроницаемости необходима последующая многослойная обработка стен как изнутри, так и снаружи. Стены штукатурят цементно-песчаным составом с добавками (присадками), обеспечивающими требуемые свойства.

Определение размеров реактора

Объем реактора зависит от выбранной температуры переработки навоза в биогаз. Чаще всего выбирается мезофильная — ее легче поддерживать и она предполагает возможность ежедневной дозагрузки реактора. Выработка биогаза после выхода на нормальный режим (порядка 2 дней) идет стабильно, без всплесков и провалов (при создании нормальных условий). В этом случае имеет смысл рассчитать объем биогазовой установки в зависимости от количества навоза, образующегося в хозяйстве за сутки. Все легко подсчитывается, исходя из среднестатистических данных.

Разложение навоза при мезофильных температурах идет от 10 до 20 дней. Соответственно, объем рассчитывается умножением на 10 или 20. При расчете необходимо учитывать количество воды, которое необходимо для приведения субстрата к идеальному состоянию — его влажность должна быть 85-90%. Найденный объем увеличивают на 50%, так как максимальная загрузка не должна превышать 2/3 по объему резервуара — под потолком должен скапливаться газ.

Например, в хозяйстве 5 коров, 10 свиней и 40 кур. За сути образуется 5 * 55 кг + 10 * 4,5 кг + 40 * 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы привести куриный помет к влажности 85% необходимо добавить чуть больше 5 литров воды (это еще 5 кг). Итого общая масса получается 331,8 кг. Для переработки за 20 дней необходимо: 331,8 кг * 20 = 6636 кг — около 7 кубов только под субстрат. Найденную цифру умножаем на 1,5 (увеличиваем на 50%), получаем 10,5 куб. Это и будет расчетная величина объема реактора биогазовой установки.

Особенности биогазовой системы

Полноценная биогазовая установка представляет собой сложную систему, состоящую из:

1. Биореактора, где протекает процесс разложения навоза;
2. Автоматизированной системы подачи органических отходов;
3. Устройства для перемешивания биомассы;
4. Оборудования для поддержания оптимального температурного режима;
5. Газгольдера – емкости для хранения газа;
6. Приемника отработанных твердых отходов.

Все вышеперечисленные элементы устанавливаются в промышленные установки, работающие в автоматическом режиме. Бытовые реакторы, как правило, имеют более упрощенную конструкцию.

На схеме представлены основные составляющие автоматизированной биогазовой системы. Объем реактора зависит от суточного поступления органического сырья. Для полноценного функционирования установки реактор должен быть заполнен на две трети объема

Принцип работы установки

Основным элементом системы является биореактор. Существует несколько вариантов его исполнения, главное – обеспечить герметичность конструкции и исключить попадание кислорода. Он может быть выполнен в виде металлической емкости различной формы (чаще цилиндрической), расположенной на поверхности. Нередко для этих целей используются 50-ти кубовые пустые топливные цистерны.

Можно приобрести готовые емкости разборной конструкции. Их преимущество – возможность быстрой разборки, и при необходимости – перевозки в другое место. Промышленные поверхностные установки целесообразно применять в крупных хозяйствах, где есть постоянный приток большого количества органического сырья.

Для небольших подворий больше подходит вариант подземного размещения резервуара. Поземный бункер строится из кирпича или бетона. Можно закопать в землю готовые емкости, например, бочки из металла, нержавеющей стали или ПВХ. Возможно также их поверхностное размещение на улице или в специально отведенном помещении с хорошей вентиляцией.

Для изготовления установки по производству биогаза можно приобрести готовые емкости из ПВХ и установить их в помещении, оборудованном системой вентиляции

Независимо от того, где и как размещается реактор, он снабжается бункером для загрузки навоза. Прежде чем загрузить сырье, оно должно пройти предварительную подготовку: его измельчают на фракции не больше 0,7 мм и разбавляют водой. В идеале влажность субстрата должна быть около 90%.

Автоматизированные установки промышленного типа оснащаются системой подачи сырья, включающей приемник, в котором смесь доводится до необходимого увлажнения, трубопровод для подачи воды и насосную установку для перекачки массы в биореактор.

В домашних установках для подготовки субстрата используются отдельные емкости, где отходы измельчаются и перемешиваются с водой. Затем масса загружается в приемный отсек. В реакторах, расположенных под землей, бункер для приема субстрата выводится наружу, подготовленная смесь самотеком по трубопроводу поступает в камеру для брожения.

Если реактор размещен на земле или в помещении, входная труба с приемным устройством могут располагаться в нижней боковой части емкости. Возможно также трубу вывести в верхнюю часть, а на ее горловину надеть раструб. В этом случае биомассу придется подавать при помощи насоса.

В биореакторе также необходимо предусмотреть выходное отверстие, которое делают практически на дне емкости с противоположной стороны от входного бункера. При подземном размещении выходная труба устанавливается косо вверх и ведет в приемник для отходов, по форме напоминающий ящик прямоугольной формы. Его верхний край должен находиться ниже уровня входного отверстия.

Входная и выходные трубы располагаются косо вверх на разных сторонах емкости, при этом компенсирующая емкость, в которую поступают отходы, должна быть ниже приемного бункера

Процесс протекает следующим образом: входной бункер принимает новую партию субстрата, которая стекает в реактор, одновременно такое же количество отработанной массы по трубе поднимается в приемник для отходов, откуда он в дальнейшем вычерпывается и используется в качестве высококачественного биоудобрения.

Хранение биогаза осуществляется в газгольдере. Чаще всего он находится прямо на крыше реактора и имеет форму купола или конуса. Он изготавливается из кровельного железа, а затем, чтобы предотвратить коррозийные процессы, окрашивается несколькими слоями масляной краски.

В промышленных установках, рассчитанных на получение большого количества газа, газгольдер нередко выполняется в виде отдельно стоящего резервуара, соединенного с реактором трубопроводом.

Газ, полученный в результате брожения, не подходит для использования, поскольку в нем содержится большое количество водяных паров, и в таком виде он не будет гореть. Чтобы очистить его от фракций воды, газ пропускают через гидрозатвор. Для этого из газгольдера выводится труба, по которой биогаз поступает в емкость с водой, а уже оттуда он по пластиковой или металлической трубе подается потребителям.

Схема установки, расположенной под землей. Входное и выходное отверстия должны располагаться на противоположных сторонах емкости. Над реактором находится водяной затвор, через который для осушения пропускается полученный газ

В некоторых случаях для хранения газа используются специальные мешки-газгольдеры, изготовленные из поливинилхлорида. Мешки помещаются рядом с установкой и постепенно заполняются газом. По мере наполнения, эластичный материал раздувается, и объем мешков увеличивается, позволяя при необходимости временно сохранить большее количество конечного продукта.

Условия эффективной работы биореактора

Для эффективной работы установки и интенсивного выделения биогаза необходимо равномерное брожение органического субстрата. Смесь должна находиться в постоянном движении. В противном случае на ней образуется корка, процесс разложения замедляется, в итоге газа получается меньше, чем изначально рассчитано.

Чтобы обеспечить активное перемешивание биомассы, в верхней или боковой части типового реактора устанавливаются мешалки погружного или наклонного вида, оборудованные электроприводом. В установках кустарного вида перемешивание производится механическим способом при помощи устройства, напоминающего бытовой миксер. Им можно управлять вручную или снабдить электроприводом.

При вертикальном расположении реактора рукоятка мешалки выводится в верхнюю часть установки. Если емкость установлена горизонтально, шнек также располагается в горизонтальной плоскости, и ручка находится сбоку биореактора

Одним из самых главных условий для получения биогаза является поддержание в реакторе необходимого температурного режима. Обогрев может осуществляться несколькими способами. В стационарных установках применяются автоматизированные системы подогрева, которые включаются в работу при падении температуры ниже заданного уровня, и отключаются при наборе необходимого температурного режима.

Для обогрева можно использовать газовые котлы, осуществлять прямой нагрев электрическими отопительными приборами или встроить в основание емкости нагревательный элемент.

Чтобы уменьшить потери тепла, рекомендуется вокруг реактора соорудить небольшой каркас со слоем стекловаты или укрыть установку теплоизоляцией. Хорошими теплоизоляционными свойствами обладает пенополистирол и другие его разновидности.

Чтобы обустроить систему обогрева биомассы, можно провести трубопровод от домового отопления, которое питается от реактора

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).

Обзор популярных марок

Биодизельное топливо для автомобилей в основном производится в Америке (США, Канаде и Бразилии), а также Индии, Китае и Европе. Зачастую это преподносится как забота об экологии и расширения использования альтернативных источников энергии.

Результат на выходе получается довольно неоднозначный. Одно дело, когда для изготовления подобного горючего перерабатывают отходы, а совсем другое – переработка специально выращенных для этого растений.

Главный ингредиент всех марок биогорючего для каминов – спирт, особых различий по качеству и составу он у разных производителей не имеет (+)

С этаноловым биотопливом ситуация несколько иная. Его производят в гораздо меньших масштабах. В основном этим занимаются в Европе, но и в России есть свои фабрики. Для производства этого биогорючего также нужно сырье растительного происхождения, однако не в столь громадных объемах, как в случае с автомобильным аналогом.

В отечественных магазинах каминное биотопливо можно выбрать из следующих брендов:

1. Kratki BioDECO (Польша).
2. InterFlame (Россия).
3. BioKer (Россия).
4. Planika Fanola (Германия).
5. Vegeflame (Франция).
6. Bionlov (Швейцария).
7. Bioteplo Slimfire (Италия).

Выбор достаточно обширный. Цена за литр колеблется в пределах 260–600 рублей. Стоимость часто зависит от наличия/отсутствия и комбинации дополнительных добавок. Некоторые ароматические масла стоят достаточно дорого. Хотя они и присутствуют в составе биотоплива в самых малых пропорциях, но на цену все равно влияют.

Как выбрать

При выборе горючего для биокаминов необходимо обратить внимание на ряд факторов:

• наличие сертификатов соответствия;
• показатель производительности и энергетической способности;
• отсутствие продуктов распада в топливном баке после сгорания;
• отсутствие резких и неприятных запахов от жидкости;
• срок годности;
• подлинность упаковки;

Вывод

Высушенный навоз может стать хорошим заменителем дров или других видов топлива. Такое использование помогает не только сохранить деревья и невозобновляемые энергоресурсы, а также избавиться от скапливающихся навозных куч, представляющих серьезную угрозу и наполняющих воздух неприятным запахом.

Однако процесс превращения экскрементов в готовое топливо очень трудоемкий, а использование слишком влажного материала не только не даст необходимого количества тепла, но и сильно навредит дымоходу.

Инструкция по самостоятельному строительству

Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.

Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.

В дорогих конструкциях промышленного производства предусмотрены системы перемешивания биомассы, автоматического подогрева, очистки газа и т.д. Бытовое оборудование не так сложно. Лучше собрать простую установку, а потом добавить элементы, в которых возникнет необходимость

При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.

Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.

Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления

Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.

Этап 1 – подготовка ямы под биореактор

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.

От подготовки стен и днища биореактора зависит интенсивность брожения субстрата и выход газа, поэтому яму тщательно укрепляют, утепляют и герметизируют. Это самый сложный и трудоемкий этап работ

Этап 2 – обустройство газового дренажа

Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные канализационные трубы, в которых проделано множество отверстий.

При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.

Для газового дренажа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые прочнее, а вторые устойчивее к химическим воздействиям. Лучше отдать предпочтение полимерам, т.к. металл быстро проржавеет и сгниет

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 3 – монтаж купола и труб

Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру, без которого не обойтись.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.

Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте в этом материале.

Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом

Шаги, чтобы сделать гранулы из конского навоза

Мы знаем многих людей, у которых есть конная ферма или завод по производству удобрений. И они хотят сделать свое собственное пеллетное удобрение из конского навоза. Таким образом, мы расскажем вам простой способ внесения удобрений на гранулы из конского навоза.

1. Во-первых, вы можете использовать солому, древесную пыль или органический материал для смешивания с конским навозом.

2. Во-вторых, вы должны использовать машину для производства компоста, чтобы способствовать ферментации удобрений. Тогда вы можете получить ферментированный конский навоз. Этот вид удобрения можно вносить непосредственно на сельскохозяйственные угодья. И вы можете продать его фермерам, которые не хотят тратить слишком много денег.

3. В-третьих, молотковая дробилка должна использоваться для измельчения ферментированного удобрения.

4. В-четвертых, грануляторы конского навоза Ричи могут помочь вам получить гранулированные удобрения. Наш пеллетизатор для конского навоза поможет вам в кратчайшие сроки получить удобрения для пеллет из конского навоза.

5. Наконец, вы должны использовать вращающуюся барабанную сушильную машину и вращающуюся барабанную охлаждающую машину для обработки гранулированного удобрения. После этих двух процессов вы можете упаковать удобрения.

гранулятор

Способы подогрева биореактора

Микроорганизмы, перерабатывающие субстрат, есть в биомассе постоянно, однако для их интенсивного размножения нужна температура 38 градусов и выше.

Для подогрева в холодный период можно использовать змеевик, подсоединенный к системе отопления дома, или электрические нагреватели. Первый способ экономически выгоднее, поэтому чаще используют именно его.

Биогазовую установку необязательно заглублять в землю, есть и другие варианты обустройства. Пример работы системы, собранной из бочек, приведен в видеоролике ниже.

Проще всего обустроить подогрев снизу, проложив трубу от системы отопления, но эффективность работы такого теплообменника относительно низка. Лучше обустроить внешний обогрев, в идеале – паром, чтобы биомасса не перегревалась

Куда девать золу и сажу?

Зола, остающаяся после сжигания сушеного навоза, является хорошим калийно-фосфатным удобрением, поэтому ее используют так же, как и обычную древесную золу.

Собранную сажу из сгоревшего навоза можно применять для:

• опрыскивания деревьев (убивает все виды гусениц и других вредителей);
• вносить в сложенный для перегнивания компост (наполняет его питательными веществами);
• вносить в почву (в виде водных растворов).

По своему составу сажа/зола сушеного навоза и древесины довольно близки, поэтому их применяют одинаковыми способами.

Поэтому даже после сжигания навоз превращается в полезное удобрение и эффективный препарат для борьбы с вредителями, чего нельзя сказать об угле, ведь угольные зола/сажа губительны для почвы и растений.