Kako sami doma izdelati biogorivo iz gnoja

Sodobne tehnologije predelave vseh vrst surovin odpirajo možnosti za uspešno reševanje problema pridobivanja biogoriva iz gnoja neposredno doma. Poleg tega pa lahko s samostojno izdelavo biogoriva doma na podlagi novih načel predelave odpadkov vzporedno proizvajate tudi gnojila za kmetijske rastline.

Kaj je za to potrebno in kako pravilno izdelati bioreaktor – ta vprašanja bomo podrobno obravnavali v našem članku. Podali bomo priporočila za izbiro najboljše surovine za pridobivanje bioplina in razložili značilnosti uporabe pridobljenega goriva za gospodinjske potrebe.

Seveda je najlažja pot nakup že izdelanih industrijskih naprav. Vendar njihova visoka cena terja premislek o možnostih lastnoročne izdelave proizvodnih sistemov.

Na kratko o definiciji bioplina

V skladu z znanstvenimi opredelitvami je bioplin produkt, pridobljen s postopkom fermentacije mase bioloških odpadkov. Pri tem je produkt fermentacije metan ali vodik.

Nastajanje metana (ali vodika) je posledica delovanja bakterij treh vrst:

• hidroliznih;
• ki tvorijo kisline;
• ki tvorijo metan.

Kakovosten produkt fermentacije je sestava plinske zmesi, katere vsebnost se porazdeli v razmerju: 50–85 % metana, 15–50 % ogljikovega dioksida in manj kot 5 % vodikovega sulfida.

Približno tako je videti strukturna shema pridobivanja alternativne energije. Pri tem se uporabljajo tradicionalni viri surovin za vsakdanjo rabo, ki so še posebej primerni za pridobivanje alternativne energije – biotopliva.

Ta plinska zmes se spusti skozi filtre, da se očisti prisotnosti CO² in H²S, nakar ostane čisti biološki metan. Ta plin se v ničemer ne razlikuje od zemeljskega plina, ki se uporablja v gospodinjstvih in industriji.

Kot surovine za pridobivanje kakovostne biološke plinske zmesi običajno služijo:

• gnoj in perutninski iztrebki;
• odpadki pri proizvodnji alkohola (bard);
• presežki pivovarske proizvodnje (pivske tropine);
• fekalne mase in odpadki pri predelavi rib;
• pesni rezanci, gospodinjski odpadki, trava in drugo.

To je le del vseh dovoljenih surovin, ki se lahko uporabijo. Toda tudi ta seznam kaže, kako raznolik je nabor surovin, da bi lahko vzpostavili proizvodnjo bioplina na trajni osnovi.

Naprava za proizvodnjo biotopliva, izdelana za potrebe ene od številnih delujočih kmetij. Majhna postaja po prostornini, ki pa povsem zadovoljuje potrebe zasebnega kmetijskega gospodarstva.

Prostorninski kazalniki izplena plinske zmesi so neposredno odvisni od vrste uporabljene surovine in vsebnosti suhe snovi v njej. Če na primer uporabimo gnoj goveda, lahko iz ene tone gnoja dejansko pridobimo 50–60 m³ biotopliva, ki vsebuje do 60 % metana.

Menijo, da so najboljša surovina odpadki z visoko vsebnostjo maščob. S predelavo ene tone maščobnih odpadkov v klasični napravi za pridobivanje biotopliva lahko dobimo do 1300 m³ plinske zmesi, pri čemer vsebnost metana dosega do 90 %.

Kako izdelati predelovalni kmetijski modul?

Da bi izdelali sistem za predelavo odpadkov v biotoplivo, je treba biti vsaj seznanjen z načelom delovanja takih naprav in imeti predstavo o shematskem načrtovanju.

Shema bioreaktorske naprave: 1 – bioreaktor; 2 – mešalo; 3 – grelnik; 4 – črpalka; 5 – filtrirni element; 6 – plinski kompresor; 7 – plinski zbiralnik; 8 – zbiralnik gnoja; 9 – izpust gnojil (blata); 10 – krmilna plošča ogrevanja

Oglejmo si oboje, vendar je treba poudariti: gradnja popolne naprave je dokaj zamuden in drag podvig. V domačih razmerah običajno uspemo narediti le nekaj podobnega predelovalnim napravam. Kljub temu so nekateri poskusi uspešni.

Princip delovanja bio-naprave

Tehnologija proizvodnje biogoriva običajno podpira naslednji sistemski pristop:

1. Bioreaktor (posoda) se napolni z gnojem.
2. V določenem času v reaktorju poteka proces fermentacije.
3. Nastane plinsko okolje.
4. Izvede se odvod plinov iz reaktorja.
5. Plinska mešanica se očisti in usmeri za uporabo kot gorivo.

Sestava izhodne plinske mešanice je dokaj visoko nasičena z različnimi snovmi. Največji odstotek predstavlja metan (60 %), ogljikov dioksid (35 %) in druge snovi, vključno z vodikovim sulfidom (5 %).

Tako izgleda diagram porazdelitve plinov mešanice: 1 – vsebnost metana približno 63–65 %; 2 – vsebnost ogljikovega dioksida približno 30–33 %; 3 – vsebnost vodikovega sulfida približno 2 %; 4 – vsebnost amoniaka približno 1 %; 5 – vsebnost vodika približno 1 %.

Medtem pa za učinkovito delovanje domače plinotvorne naprave potrebujemo znatne zaloge odpadkov iz življenjskih dejavnosti živali.

Zato je prva stvar, na katero je treba biti pozoren pri reševanju naloge pridobivanja biogoriva v domačih (počitniških) razmerah, razpoložljivost virov surovin za predelovalno napravo.

Izdelava bioreaktorja z lastnimi rokami

Ko se odločimo glede virov surovin, moramo nato določiti lokacijo za domači (ali počitniški) bioreaktor. Sam reaktor je tesno zaprta posoda, dovolj trdna, s prostornino, izračunano na podlagi dnevnega vnosa gnojne surovine v predelavo (za informacijo: za pridobitev 100 m³ plinske mešanice potrebujemo približno 1 t gnoja).

Tabela razmerja vrste gnoja in količine proizvedenega bioplina

Tabela, ki prikazuje učinkovitost posamezne vrste bioloških odpadkov glede na količino pridobljenega plina. Kot je razvidno iz tabele, je najučinkovitejši svinjski gnoj, ki lahko zagotovi največjo količino biogoriva.

Takšno posodo bo treba namestiti na trden temelj, opremiti z zapornimi ventili in drugo tehnično opremo po klasični shemi. Zgornji del posode naj bo odstranljiv, z vijačnimi pritrditvami in tesnilnim obročkom.

Za zagotovitev neprekinjenosti cikla je treba zbiralno posodo opremiti z modulom umetnega ogrevanja. Če poleti učinkovitost fermentacije gnoja in hitrost nastajanja plina zadovoljivo zagotavljajo zunanje temperaturne razmere, se pozimi situacija spremeni.

Za zimsko obratovanje bioreaktorja je obvezno potreben umetni ogrev, saj se aktivnost bakterij vrenja ustavi že pri 4–10 °C nad ničlo. Zato mora imeti posoda kakovostno izvedeno toplotno izolacijo. Za to je primeren klasični način izolacije z mineralno volno.

Nazoren primer izolacije bioreaktorja za zimsko obratovanje. Kot izolacijski material je bila uporabljena mineralna volna. Na vrhu je plast volne prekrita s folijskim materialom.

Obstaja več možnosti za ureditev ogrevanja. Na primer uporaba električnih grelnikov ali ogrevalnega sistema z vodnim nosilcem toplote (vodni plašč).

Moč ogrevalnega kroga je treba izračunati na podlagi optimalne temperature v reaktorju 25–40 °C, potrebne za doseganje učinkovitega procesa vrenja biomase.

Poleg grelnikov na aktivnost vrenja biomase vpliva tudi stopnja njene stagnacije. V bistvu mora biti gnoj v rezervoarju nenehno v gibanju. Gibanje biomase pospešuje proces vrenja in skrajša čas pridobivanja plinske komponente.

Možnost poletne naprave za predelavo gnoja in pridobivanje biogoriva. V tem primeru je ogrevanje izvedeno kot betonska vodna kopel, v katero je potopljena reaktorska posoda. Vendar te naprave ni mogoče uporabljati v zimskem obdobju.

Problem organizacije gibanja se reši z vgradnjo posebnega mehanskega mešala v konstrukcijo bioreaktorja. Gred te naprave je povezana z gredjo nizkoobratnega motorja, ki izvaja vrtenje. Vklop in izklop mešalnega procesa je lahko ročen ali avtomatski.

Na naši spletni strani je še en članek, v katerem so navodila za izdelavo naprave za pridobivanje bioplina za potrebe zasebne hiše.

Postopek pridobivanja bioplina in gnojil

Konstrukcija sistema za pridobivanje biogoriva v domačih razmerah tehnološko predvideva polnjenje posode z gnojem do približno 1/3 prostornine. Za polnjenje gnoja se naredi polnilna loputa s tesno zapirajočimi vrati. Preostali prosti zgornji del bioreaktorja se uporablja za kopičenje sproščenih plinov.

Domači miniaturni bioreaktor, izdelan na osnovi običajnega 200-litrskega soda. Načeloma je za zadovoljevanje skromnih potreb po biološkem gorivu povsem primeren za uporabo v zasebnem gospodinjstvu. To je tista konstrukcija, ki jo je resnično mogoče narediti doma za pridobivanje biogoriva.

Na zgornji in spodnji ravni posode je treba narediti izhodne odprtine. Zgoraj – izhod za plin, spodaj izhod za odtok obdelanega gnoja (gnojila). Prav tako je v območju zgornjega dela posode priporočljivo namestiti opazovalno okno za opazovanje postopka.

Cev za odvod plinske mešanice je povezana s hermetično cevjo z napravo, ki hkrati opravlja funkcije separatorja in hidravličnega tesnila. Za povezavo se uporablja cev (kovinska ali polietilenska) majhnega premera (25-32 mm).

Sam separator je posoda relativno majhne prostornine, napolnjena z vodo. Plin, ki prehaja skozi debelino vode, se očisti, izvede se v plinohram in nato dovaja porabnikom.

Primer naprave dvostopenjskega separatorja – hidravličnega tesnila za dovod plinske mešanice, ki prihaja iz bioreaktorja. Takšna možnost filtracije omogoča pridobitev kakovostno očiščenega proizvoda.

Spodnjo cev na reaktorju (za odvod obdelanega gnoja – blata) je priporočljivo narediti čim večjega premera. Nanjo se priključi zaporna armatura (ventil) in naredi odvod do posode za zbiranje blata. Obdelana masa se na kmetiji lahko uspešno uporablja kot gnojilo.

Podrobne informacije o določitvi zahtevane prostornine posode, pa tudi o izračunih učinkovitosti delovanja bioreaktorja in smiselnosti uporabe bioplina smo obravnavali v naslednjem članku.

Kakšna naj bo sestava gnojne mase?

Naložene gnojne mase v bioreaktor ne gre obravnavati preprosto kot surovino, primerno v kakršni koli kakovosti. Sestavne snovi imajo temeljni pomen za proces fermentacije. V praksi je ugotovljeno, da zmanjšanje delcev substrata spremlja boljša učinkovitost procesa.

Izrazita vlaknatost substrata in povečanje površine interakcije bakterij – to sta glavna kriterija, ki prispevata k hitremu razpadu gnojne mase. V takem stanju gnojna surovina pri segrevanju in mešanju ne tvori usedline ali filma na površini, kar bistveno poenostavi filtracijo plinske mešanice.

Priprava gnojne mase za nalaganje v reaktor. Temu postopku namenjajo enako pozornost kot vsemu ostalemu, če obstaja želja po pridobitvi znatne količine biogoriva v kratkem časovnem obdobju.

Stopnja drobljenja surovine določa trajanje fermentacije, kar posledično vpliva na količino pridobljenega plina. Tako je za zmanjšanje časa fermentacije potrebno surovino dobro zdrobiti: boljša kot je kakovost drobljenja, krajše je obdobje fermentacije.

Značilnosti uporabe bioplina za gospodinjske potrebe

Področje uporabe te vrste energetskega vira je precej obsežno. Z uporabo bioplina kot goriva se proizvaja električna energija, pridobivata topla voda ali para. Obstajajo številni primeri iz prakse, kjer z biogorivom polnijo avtomobilski promet.

Da pa pri uporabi takega goriva na kmetiji ne bi prihajalo do težav, je izjemno pomembno urediti skladišče za pridobljeni bioplin, pri čemer je treba na parceli določiti pravilno mesto za plinohran.

Bioplinske naprave te vrste so oprema, ki omogoča ustvarjanje proizvodnje brez odpadkov. V tem pogledu uspešen primer kažejo nekatere države Zahodne Evrope.

Na primer, na Danskem je proizvodnja te vrste goriva dosegla skoraj 20 % celotne količine energetskih virov države. V velikih regijah sveta – Indiji in na Kitajskem – štejejo bioplinarne na stotine tisoč.

Močne industrijske naprave za pridobivanje biogoriva. Take konstrukcije lahko v celoti oskrbijo velike kmetijske strukture z biogorivom. Po vsem svetu se uporablja ogromno število podobnih sistemov. Količinska rast se aktivno nadaljuje.

Ne brez razloga opažamo znatno povečanje zanimanja po vsem svetu za postopke proizvodnje bioplina.

To je ena tistih možnosti energetike, ki jo uvrščamo med alternativne vire in za katero vidijo prihodnost, zato kmetje in vodje komunalnih služb, lastniki zasebnih gospodarstev in malih podjetij pozorno spremljajo razvoj tehnologije.

Zaključki in koristen video na to temo

Pregled agregata za proizvodnjo bioplina, pri izdelavi katerega je bil uporabljen plastični rezervoar 127 l. Značilnosti naprave in nasveti za uporabo.

Posebno zanimanje za uporabo naprav se kaže med lastniki restavracij in gostinske dejavnosti, kjer ostaja aktualna tema predelave prehranskih odpadkov. Na tej podlagi je dobra priložnost za ustvarjanje poceni odstranjevanja organskih odpadkov v korist gospodarstev. Nazadnje, tehnologija proizvodnje biogoriva je resnično ohranjanje okolja, česar ne moremo reči za proizvodnjo drugih energetskih virov.

Vas zanima izdelava biogoriva in želite pojasniti nekatere podrobnosti? Postavite sporna vprašanja v komentarjih – naši strokovnjaki bodo poskušali razjasniti take točke.

Ali pa morda niste le po slišanju seznanjeni z izdelavo bioreaktorja in postopkom pridobivanja bioplina? Delite svoje praktično znanje in mnenje o tem vprašanju pod našim člankom – mnogim gospodarstvenikom bodo vaše izkušnje in priporočila zanimiva.