Tecnologia di produzione del biogas. I moderni complessi zootecnici forniscono alti tassi di produzione. Le soluzioni tecnologiche applicate consentono di rispettare pienamente i requisiti delle vigenti norme igienico-sanitarie nei locali dei complessi stessi.
Tuttavia, grandi quantità di liquame concentrate in un unico luogo creano notevoli problemi ambientali per i territori adiacenti al complesso. Ad esempio, il letame suino fresco e gli escrementi sono classificati come rifiuti di classe di pericolo 3. Le questioni ambientali sono sotto il controllo delle autorità di vigilanza, i requisiti della legislazione su questi temi sono costantemente rafforzati.
Biocomplex offre una soluzione completa per lo smaltimento del liquame, che include il trattamento accelerato nei moderni impianti di biogas (BGU). Nel processo di lavorazione, in modalità accelerata, procedono i processi naturali di decomposizione della materia organica con il rilascio di gas, tra cui: metano, CO2, zolfo, ecc. Solo il gas risultante non viene rilasciato nell'atmosfera, causando Effetto serra, ma viene inviato ad appositi impianti di generazione di gas (cogenerazione) che producono energia elettrica e termica.
Biogas - gas combustibile, formato durante la digestione anaerobica del metano della biomassa e costituito principalmente da metano (55-75%), anidride carbonica (25-45%) e impurità di idrogeno solforato, ammoniaca, ossidi di azoto e altri (meno dell'1%).
La decomposizione della biomassa avviene a seguito di processi chimici e fisici e dell'attività simbiotica dei 3 principali gruppi di batteri, mentre i prodotti metabolici di alcuni gruppi di batteri sono prodotti alimentari di altri gruppi, in una certa sequenza.
Il primo gruppo - batteri idrolitici, il secondo - acido, il terzo - metano.
Come materia prima per la produzione di biogas può essere utilizzato come agroindustriale o biologico rifiuti domestici e materiali vegetali.
Le tipologie più comuni di rifiuti complessi agroindustriali utilizzati per la produzione di biogas sono:
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Fonte di materia prima |
Tipo di materia prima |
Quantità di materie prime per anno, m3 (tonnellate) |
Quantità di biogas, m3 |
| 1 vacca da mungere | Letame liquido senza letto | ||
| 1 maiale da ingrasso | Letame liquido senza letto | ||
| 1 toro da ingrasso | Letame solido da lettiera | ||
| 1 cavallo | Letame solido da lettiera | ||
| 100 polli | Lettiera asciutta | ||
| 1 ha di terreno seminativo | Insilato di mais fresco | ||
| 1 ha di terreno seminativo | Barbabietola | ||
| 1 ha di terreno seminativo | Insilato di grano fresco | ||
| 1 ha di terreno seminativo | Insilato di erba fresca |
Il numero di substrati (tipi di rifiuti) utilizzati per la produzione di biogas all'interno di un impianto di biogas (BGU) può variare da uno a dieci o più.
I progetti di biogas nel settore agroindustriale possono essere realizzati secondo una delle seguenti opzioni:
La modalità più comune di utilizzo energetico del biogas è la combustione in motori a pistoni a gas come parte di un mini-CHP, con produzione di elettricità e calore.
Esistere varie opzioni schemi tecnologici stazioni di biogas- a seconda dei tipi e del numero di tipi di supporti utilizzati. L'uso della preparazione preliminare, in un certo numero di casi, consente di ottenere un aumento della velocità e del grado di decomposizione delle materie prime nei bioreattori e, di conseguenza, un aumento della resa totale di biogas. Nel caso di utilizzo di più substrati che differiscono per proprietà, ad esempio rifiuti liquidi e solidi, il loro accumulo, la preparazione preliminare (separazione in frazioni, macinazione, riscaldamento, omogeneizzazione, trattamento biochimico o biologico, ecc.) viene eseguita separatamente, dopo che vengono miscelati prima dell'alimentazione nei bioreattori o alimentati in flussi separati.
I principali elementi strutturali di un tipico impianto di biogas sono:
Gli schemi tecnologici BGU variano a seconda del tipo e del numero di substrati lavorati, del tipo e della qualità dei prodotti target finali, dell'uno o dell'altro "know-how" del fornitore di soluzioni tecnologiche utilizzato e di una serie di altri fattori. I più comuni oggi sono schemi con fermentazione a stadio singolo di diversi tipi di substrati, uno dei quali è solitamente letame.
Con lo sviluppo delle tecnologie del biogas, l'applicazione soluzioni tecniche diventare più complicato nella direzione di schemi a due stadi, che in alcuni casi è giustificato dalla necessità tecnologica di un'elaborazione efficiente di alcuni tipi di substrati e un aumento dell'efficienza complessiva dell'utilizzo del volume di lavoro dei bioreattori.
Caratteristiche della produzione di biogasè che può essere prodotto dai batteri del metano solo da sostanze organiche assolutamente secche. Pertanto, il compito della prima fase di produzione è quello di creare una miscela di substrato che abbia un alto contenuto di materia organica e allo stesso tempo possa essere pompata. Questo è un substrato con un contenuto di solidi del 10-12%. La soluzione si ottiene separando l'umidità in eccesso mediante separatori a vite.
Il letame liquido viene da locali industriali nel serbatoio, omogeneizzato con un miscelatore sommerso, e la pompa sommersa viene alimentata nell'officina di separazione per i separatori a vite. La frazione liquida viene raccolta in un serbatoio separato. La frazione solida viene caricata nell'alimentatore di materie prime solide.
Secondo il programma di caricamento del substrato nel fermentatore, secondo il programma sviluppato, la pompa viene periodicamente accesa, fornendo la frazione liquida al fermentatore, e contemporaneamente viene acceso il caricatore della materia prima solida. In alternativa, la frazione liquida può essere immessa in un alimentatore solido con funzione di miscelazione, quindi la miscela finita viene immessa nel fermentatore secondo il programma di caricamento sviluppato.Le inclusioni sono brevi. Questo viene fatto per evitare un apporto eccessivo di substrato organico nel fermentatore, in quanto ciò può sconvolgere l'equilibrio delle sostanze e causare la destabilizzazione del processo nel fermentatore. Contemporaneamente vengono accese anche le pompe che pompano il digestato dal fermentatore al postfermentatore e dal postfermentatore all'accumulatore del digestato (laguna), al fine di evitare un riempimento eccessivo del fermentatore e del postfermentatore.
Le masse di digestato situate nel fermentatore e nel post-fermentatore vengono miscelate per garantire una distribuzione uniforme dei batteri in tutto il volume dei contenitori. Per la miscelazione vengono utilizzati miscelatori a bassa velocità di un design speciale.
Nel processo di ricerca del substrato nel fermentatore, i batteri rilasciano fino all'80% del biogas totale prodotto dall'impianto di biogas. Il resto del biogas viene rilasciato nel condizionatore.
Un ruolo importante nel garantire una quantità stabile di biogas rilasciato è svolto dalla temperatura del liquido all'interno del fermentatore e del postfermentatore. Di norma, il processo procede in modalità mesofila con una temperatura di 41-43°C. Il mantenimento di una temperatura stabile si ottiene utilizzando speciali riscaldatori tubolari all'interno dei fermentatori e dei fermentatori, nonché un isolamento termico affidabile di pareti e tubazioni. Il biogas in uscita dal digestato ha un alto contenuto di zolfo. La purificazione del biogas dallo zolfo viene effettuata con l'ausilio di speciali batteri che popolano la superficie dell'isolante posato su una volta in travi di legno all'interno dei fermentatori e postfermentatori.
L'accumulo di biogas viene effettuato in un serbatoio di gas, che si forma tra la superficie del digestato e il materiale elastico ad alta resistenza che copre il fermentatore e il fermentatore dall'alto. Il materiale ha la capacità di allungarsi fortemente (senza ridurre la resistenza), il che aumenta notevolmente la capacità del serbatoio del gas con l'accumulo di biogas. Per evitare il riempimento eccessivo del serbatoio del gas e la rottura del materiale, è presente una valvola di sicurezza.
Il biogas entra quindi nell'impianto di cogenerazione. Un impianto di cogenerazione (CHP) è un'unità in cui l'energia elettrica è generata da generatori azionati da motori a pistoni a gas alimentati a biogas. I cogeneratori alimentati a biogas presentano differenze strutturali rispetto ai motori dei generatori a gas convenzionali, poiché il biogas è un combustibile molto esaurito. L'energia elettrica generata dai generatori fornisce energia alle apparecchiature elettriche dell'impianto di biogas stesso e tutto ciò che eccede viene rilasciato alle utenze vicine. L'energia del liquido utilizzato per raffreddare i cogeneratori è l'energia termica generata meno le perdite nei dispositivi della caldaia. L'energia termica generata viene in parte utilizzata per riscaldare fermentatori e postfermentatori, e il resto viene anche inviato alle utenze vicine. va a
È possibile installare apparecchiature aggiuntive per la pulizia del biogas al livello del gas naturale, tuttavia, questa apparecchiatura è costosa e viene utilizzata solo se lo scopo dell'impianto di biogas non è produrre calore ed elettricità, ma produrre carburante per motori a pistoni a gas . Le tecnologie collaudate e più comunemente utilizzate per il trattamento del biogas sono l'assorbimento d'acqua, l'adsorbimento del vettore pressurizzato, la precipitazione chimica e la separazione a membrana.
L'efficienza energetica del funzionamento dell'impianto di biogas dipende in gran parte sia dalla tecnologia scelta, dai materiali e dal design delle strutture principali, sia dalle condizioni climatiche nell'area in cui si trovano. Il consumo medio di energia termica per il riscaldamento dei bioreattori è moderato zona climatica pari al 15-30% dell'energia prodotta dai cogeneratori (lorda).
L'efficienza energetica complessiva di un complesso a biogas con cogenerazione a biogas è in media del 75-80%. In una situazione in cui tutto il calore ricevuto da un impianto di cogenerazione nella produzione di energia elettrica non può essere consumato (situazione comune per la mancanza di utenze termiche esterne), viene scaricato in atmosfera. In questo caso, l'efficienza energetica di una centrale termica a biogas è solo il 35% dell'energia totale del biogas.
I principali indicatori di prestazione degli impianti di biogas possono variare in modo significativo, che è in gran parte determinato dai substrati utilizzati, dalle normative tecnologiche adottate, dalle pratiche operative e dai compiti svolti da ogni singola installazione.
Il processo di lavorazione del letame non supera i 40 giorni. Il digestato ottenuto a seguito della lavorazione è inodore ed è un ottimo fertilizzante organico, in cui è stato raggiunto il più alto grado di mineralizzazione. nutrienti assorbito dalle piante.
Il digestato viene solitamente separato in frazioni liquide e solide mediante separatori a coclea. La frazione liquida viene inviata nelle lagune, dove viene accumulata fino al periodo di applicazione al suolo. La frazione solida viene utilizzata anche come fertilizzante. Se alla frazione solida vengono applicati ulteriore essiccamento, granulazione e confezionamento, allora sarà adatto per lo stoccaggio a lungo termine e il trasporto su lunghe distanze.
Produzione e utilizzo energetico del biogas ha una serie di vantaggi ragionevoli e confermati dalla pratica mondiale, vale a dire:
BSU 75 kWel. ~ 9.000 €/kWh.
BSU 150 kWel. ~ 6.500 €/kWh.
BSU 250 kWel. ~ 6.000 €/kWh.
BSU fino a 500 kWel. ~ 4.500 €/kWh.
BGU 1 MWtel. ~ 3.500 €/kWh.
L'energia elettrica e termica generata può soddisfare non solo il fabbisogno del complesso, ma anche l'infrastruttura adiacente. Inoltre, le materie prime per gli impianti di biogas sono gratuite, il che garantisce un'elevata efficienza economica al termine del periodo di ammortamento (4-7 anni). Il costo dell'energia generata presso BSU non aumenta nel tempo, ma al contrario diminuisce.
L'aumento dei prezzi dell'energia ci fa pensare alla possibilità di autosufficienza. Un'opzione è un impianto di biogas. Con il suo aiuto si ottiene biogas da letame, lettiera e residui vegetali che, dopo la pulizia, possono essere utilizzati per apparecchi a gas (fornelli, caldaie), pompati in bombole e utilizzati come combustibile per automobili o generatori elettrici. In generale, la trasformazione del letame in biogas può fornire tutto il fabbisogno energetico di un'abitazione o di un'azienda agricola.
Costruire un impianto di biogas è un modo per fornire risorse energetiche in autonomia
Il biogas è un prodotto che si ottiene dalla decomposizione della materia organica. Nel processo di decadimento / fermentazione vengono rilasciati gas, raccogliendo i quali è possibile soddisfare le esigenze della propria famiglia. L'apparecchiatura in cui avviene questo processo è chiamata “impianto di biogas”.
Il processo di formazione del biogas avviene per l'attività vitale di vari tipi di batteri contenuti nei rifiuti stessi. Ma affinché possano "funzionare" attivamente, devono creare determinate condizioni: umidità e temperatura. Per realizzarli è in costruzione un impianto di biogas. Questo è un complesso di dispositivi, la cui base è un bioreattore, in cui avviene la decomposizione dei rifiuti, che è accompagnata dalla formazione di gas.
Esistono tre modalità di trasformazione del letame in biogas:
La cosa più difficile negli impianti biogas è il regime termofilo. Ciò richiede un isolamento termico di alta qualità di un impianto di biogas, riscaldamento e un sistema di controllo della temperatura. Ma all'uscita otteniamo la quantità massima di biogas. Un'altra caratteristica dell'elaborazione termofila è l'impossibilità di ricaricare. Le restanti due modalità - psicofila e mesofila - consentono di aggiungere giornalmente una nuova porzione di materie prime preparate. Ma, in modalità termofila, un breve tempo di elaborazione consente di dividere il bioreattore in zone in cui verrà elaborata la sua quota di materie prime termini diversi download.
La base di un impianto di biogas è un bioreattore o bunker. Al suo interno avviene il processo di fermentazione e il gas risultante si accumula al suo interno. E' presente anche un bunker di carico e scarico, il gas generato viene scaricato attraverso un tubo inserito nella parte superiore. Poi arriva il sistema di raffinamento del gas: la sua pulizia e l'aumento della pressione nel gasdotto a quello funzionante.
Per i regimi mesofili e termofili, è necessario anche un sistema di riscaldamento del bioreattore per raggiungere i regimi richiesti. Per questo vengono solitamente utilizzate caldaie a gas. Da esso, il sistema di tubazioni va al bioreattore. Di solito si tratta di tubi in polimero, poiché tollerano meglio di trovarsi in un ambiente aggressivo.
Un altro impianto di biogas necessita di un sistema per la miscelazione della sostanza. Durante la fermentazione si forma una crosta dura nella parte superiore, le particelle pesanti si depositano. Tutto questo insieme peggiora il processo di formazione del gas. Per mantenere uno stato omogeneo della massa lavorata, sono necessari degli agitatori. Possono essere meccanici o anche manuali. Può essere avviato dal timer o manualmente. Tutto dipende da come è fatto l'impianto di biogas. Sistema automatizzato più costoso in fase di installazione, ma richiede un minimo di attenzione durante il funzionamento.
Gli impianti di biogas per tipologia di ubicazione possono essere:
Più costoso da installare sepolto: è necessaria una grande quantità di lavori di terra. Ma quando operano nelle nostre condizioni, sono migliori: è più facile organizzare l'isolamento, meno costi di riscaldamento.
Un impianto di biogas è essenzialmente onnivoro: qualsiasi materia organica può essere lavorata. Qualsiasi letame e urina, i residui vegetali sono adatti. Detergenti, antibiotici, sostanze chimiche influiscono negativamente sul processo. È auspicabile ridurne al minimo l'assunzione, poiché uccidono la flora coinvolta nella lavorazione.
Il letame bovino è considerato ideale, poiché contiene microrganismi in grandi quantità. Se non ci sono mucche nell'allevamento, quando si carica il bioreattore, è opportuno aggiungere parte della lettiera per popolare il substrato con la microflora richiesta. I residui vegetali sono pre-frantumati, diluiti con acqua. Nel bioreattore si mescolano materie prime vegetali ed escrementi. Un tale "rifornimento" richiede più tempo per essere elaborato, ma all'uscita, con la giusta modalità, abbiamo la massima resa del prodotto.
Per ridurre al minimo il costo dell'organizzazione del processo, ha senso posizionare un impianto di biogas vicino alla fonte dei rifiuti, vicino a edifici in cui sono tenuti uccelli o animali. È auspicabile sviluppare un progetto in modo che il carico avvenga per gravità. Da una stalla o da un porcile si può posare una tubazione sotto un pendio, attraverso la quale il letame scorrerà per gravità nel bunker. Ciò semplifica notevolmente il compito di manutenzione del reattore e anche di pulizia del letame.
È consigliabile posizionare l'impianto di biogas in modo che i rifiuti dell'azienda agricola possano fluire per gravità
Di solito gli edifici con animali si trovano a una certa distanza da un edificio residenziale. Pertanto, il gas generato dovrà essere trasferito ai consumatori. Ma allungare un tubo del gas è più economico e più facile che organizzare una linea per il trasporto e il carico del letame.
Requisiti piuttosto severi sono imposti al serbatoio di lavorazione del letame:
Tutti questi requisiti per la costruzione di un impianto di biogas devono essere soddisfatti, in quanto garantiscono la sicurezza e creano condizioni normali per la trasformazione del letame in biogas.
La resistenza agli ambienti aggressivi è il requisito principale per i materiali da cui possono essere realizzati i contenitori. Il substrato nel bioreattore può essere acido o alcalino. Di conseguenza, il materiale di cui è fatto il contenitore deve essere ben tollerato dai vari mezzi.
Non molti materiali rispondono a queste richieste. La prima cosa che mi viene in mente è il metallo. È resistente, può essere utilizzato per realizzare un contenitore di qualsiasi forma. La cosa buona è che puoi usare un contenitore già pronto, una specie di vecchio serbatoio. In questo caso la realizzazione di un impianto di biogas richiederà pochissimo tempo. La mancanza di metallo è che reagisce con sostanze chimicamente attive e inizia a rompersi. Per neutralizzare questo aspetto negativo, il metallo è ricoperto da un rivestimento protettivo.
Un'opzione eccellente è la capacità di un bioreattore polimerico. La plastica è chimicamente neutra, non marcisce, non arrugginisce. Hai solo bisogno di scegliere tra materiali in grado di resistere al congelamento e al riscaldamento in misura sufficiente alte temperature. Le pareti del reattore dovrebbero essere spesse, preferibilmente rinforzate con fibra di vetro. Tali contenitori non sono economici, ma durano a lungo.
Un'opzione più economica è un impianto di biogas con serbatoio in mattoni, blocchi di cemento, pietra. Affinché la muratura possa sopportare carichi elevati, è necessario rinforzare la muratura (in ogni fila 3-5, a seconda dello spessore e del materiale della parete). Dopo il completamento del processo di montaggio delle pareti, è necessario un successivo trattamento multistrato delle pareti, sia all'interno che all'esterno, per garantire l'impermeabilità all'acqua e ai gas. Le pareti sono intonacate con una composizione cemento-sabbia con additivi (additivi) che forniscono le proprietà richieste.
Il volume del reattore dipende dalla temperatura selezionata per la trasformazione del letame in biogas. Molto spesso viene scelto il mesofilo: è più facile da mantenere e implica la possibilità di un carico aggiuntivo giornaliero del reattore. La produzione di biogas dopo aver raggiunto la modalità normale (circa 2 giorni) è stabile, senza scoppi e cali (quando si creano condizioni normali). In questo caso, ha senso calcolare il volume dell'impianto di biogas in base alla quantità di letame prodotta giornalmente in azienda. Tutto è facilmente calcolato in base ai dati medi.
Decomposizione del letame a mesofilo le temperature vanno 10 a 20 giorni. Di conseguenza, il volume viene calcolato moltiplicando per 10 o 20. Nel calcolo, è necessario tenere conto della quantità di acqua necessaria per portare il supporto in uno stato ideale: la sua umidità dovrebbe essere dell'85-90%. Il volume trovato viene aumentato del 50%, poiché il carico massimo non deve superare i 2/3 del volume del serbatoio: il gas dovrebbe accumularsi sotto il soffitto.
Ad esempio, la fattoria ha 5 mucche, 10 maiali e 40 galline. Si formano infatti 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Per portare il letame di pollo a un'umidità dell'85%, è necessario aggiungere poco più di 5 litri di acqua (ovvero altri 5 kg). La massa totale è di 331,8 kg. Per la lavorazione in 20 giorni è necessario: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - circa 7 cubetti solo per il substrato. Moltiplichiamo la cifra trovata per 1,5 (aumento del 50%), otteniamo 10,5 metri cubi. Questo sarà il valore calcolato del volume del reattore dell'impianto di biogas.
I portelli di carico e scarico conducono direttamente al serbatoio del bioreattore. Affinché il substrato sia distribuito uniformemente su tutta l'area, vengono realizzati alle estremità opposte del contenitore.
Con il metodo di installazione interrato dell'impianto di biogas, i tubi di carico e scarico si avvicinano al cassone ad angolo acuto. Inoltre, l'estremità inferiore del tubo dovrebbe trovarsi al di sotto del livello del liquido nel reattore. Ciò impedisce all'aria di entrare nel contenitore. Inoltre, sui tubi sono installate valvole rotative o di intercettazione, che sono chiuse nella posizione normale. Sono aperti solo per il carico o lo scarico.
Poiché il letame può contenere frammenti di grandi dimensioni (elementi di lettiera, steli d'erba, ecc.), i tubi di piccolo diametro si intasano spesso. Pertanto, per il carico e lo scarico, devono avere un diametro di 20-30 cm e devono essere installati prima dell'inizio dei lavori di coibentazione dell'impianto di biogas, ma dopo l'installazione del contenitore.
La modalità di funzionamento più conveniente di un impianto di biogas è il regolare carico e scarico del substrato. Questa operazione può essere eseguita una volta al giorno o una volta ogni due giorni. Il letame e gli altri componenti vengono pre-raccolti in un serbatoio di stoccaggio, dove vengono portati allo stato richiesto - frantumati, se necessario, inumiditi e miscelati. Per comodità, questo contenitore può avere un agitatore meccanico. Il substrato preparato viene versato nel portello di ricezione. Se posizioni il contenitore ricevente al sole, il substrato verrà preriscaldato, il che ridurrà il costo del mantenimento della temperatura richiesta.
È auspicabile calcolare la profondità di installazione della tramoggia di ricezione in modo che i rifiuti vi scorrano per gravità. Lo stesso vale per lo scarico nel bioreattore. Il caso migliore è se il substrato preparato si muove per gravità. E un ammortizzatore lo bloccherà durante la preparazione.
Per garantire la tenuta stagna dell'impianto biogas, i portelli sulla tramoggia di ricezione e nella zona di scarico devono avere una guarnizione di tenuta in gomma. Meno aria c'è nel serbatoio, più pulito sarà il gas all'uscita.
La rimozione del biogas dal reattore avviene attraverso un tubo, un'estremità del quale è sotto il tetto, l'altra è solitamente abbassata in una tenuta d'acqua. Questo è un contenitore con acqua in cui viene scaricato il biogas risultante. C'è un secondo tubo nella tenuta idraulica: si trova sopra il livello del liquido. Al suo interno esce biogas più puro. Una valvola di intercettazione del gas è installata all'uscita del loro bioreattore. L'opzione migliore- sferico.
Quali materiali possono essere utilizzati per il sistema di trasporto del gas? Tubi metallici zincati e tubi del gas da HDPE o PPR. Devono garantire la tenuta, le cuciture e le giunture sono controllate con schiuma di sapone. L'intera tubazione è assemblata da tubi e raccordi dello stesso diametro. Nessuna contrazione o espansione.
La composizione approssimativa del biogas risultante è la seguente:
Affinché il biogas non abbia odore e bruci bene, è necessario rimuovere da esso anidride carbonica, idrogeno solforato e vapore acqueo. Rimozione diossido di carbonio si verifica in una tenuta idraulica se si aggiunge calce spenta sul fondo dell'impianto. Tale segnalibro dovrà essere cambiato periodicamente (poiché il gas inizia a bruciare peggio, è ora di cambiarlo).
La disidratazione del gas può essere effettuata in due modi - realizzando guarnizioni idrauliche nel gasdotto - inserendo nel tubo tratti curvi sotto le guarnizioni idrauliche, in cui si accumulerà la condensa. Lo svantaggio di questo metodo è la necessità di svuotare regolarmente il sigillo d'acqua: con una grande quantità di acqua raccolta, può bloccare il passaggio del gas.
Il secondo modo è mettere un filtro con gel di silice. Il principio è lo stesso del sigillo d'acqua: il gas viene immesso nel gel di silice, essiccato da sotto il coperchio. Con questo metodo di essiccazione del biogas, il gel di silice deve essere essiccato periodicamente. Per fare questo, deve essere riscaldato per un po 'di tempo nel microonde. Si riscalda, l'umidità evapora. Puoi addormentarti e riutilizzarlo.
Per rimuovere l'idrogeno solforato viene utilizzato un filtro caricato con trucioli metallici. Puoi caricare vecchie salviette di metallo nel contenitore. La purificazione avviene esattamente allo stesso modo: il gas viene fornito alla parte inferiore del contenitore pieno di metallo. Passando, viene ripulito dall'idrogeno solforato, si raccoglie nella parte libera superiore del filtro, da dove viene scaricato attraverso un altro tubo/tubo.
Il biogas purificato entra nel serbatoio di stoccaggio - serbatoio del gas. Può essere un sacchetto di plastica sigillato, un contenitore di plastica. La condizione principale è la tenuta al gas, la forma e il materiale non contano. Il biogas viene immagazzinato nel serbatoio del gas. Da esso, con l'aiuto di un compressore, il gas a una certa pressione (impostata dal compressore) viene già fornito al consumatore - a una stufa a gas oa una caldaia. Questo gas può anche essere utilizzato per generare elettricità utilizzando un generatore.
Per creare una pressione stabile nel sistema dopo il compressore, è consigliabile installare un ricevitore, un piccolo dispositivo per livellare i picchi di pressione.
Affinché l'impianto di biogas funzioni normalmente, è necessario miscelare regolarmente il liquido nel bioreattore. Questo semplice processo risolve molti problemi:
In genere, un piccolo impianto di biogas fatto in casa ha agitatori meccanici azionati dalla forza muscolare. Negli impianti di grande volume, gli agitatori possono essere azionati da motori azionati da un timer.
Il secondo modo è quello di miscelare il liquido facendo passare attraverso di esso parte del gas generato. Per fare questo, dopo essere usciti dal metatank, viene posizionato un tee e parte del gas viene versato nella parte inferiore del reattore, dove fuoriesce attraverso un tubo forato. Questa parte del gas non può essere considerata un consumo, poiché rientra comunque nell'impianto e, di conseguenza, finisce nel serbatoio del gas.
Il terzo metodo di miscelazione consiste nel pompare il substrato dalla parte inferiore con l'aiuto di pompe fecali, versandolo nella parte superiore. Lo svantaggio di questo metodo è la dipendenza dalla disponibilità di elettricità.
Senza riscaldare il liquame trattato, i batteri psicofili si moltiplicheranno. Il processo di elaborazione in questo caso richiederà da 30 giorni e la resa del gas sarà ridotta. In estate, in presenza di isolamento termico e preriscaldamento del carico, è possibile raggiungere temperature fino a 40 gradi, quando inizia lo sviluppo di batteri mesofili, ma in inverno tale installazione è praticamente inutilizzabile - i processi sono molto lenti. A temperature inferiori a +5°C, praticamente gelano.
Il calore viene utilizzato per ottenere i migliori risultati. Il più razionale è il riscaldamento dell'acqua dalla caldaia. La caldaia può funzionare con elettricità, solido o carburante liquido, è anche possibile farlo funzionare sul biogas generato. Temperatura massima, a cui è necessario riscaldare l'acqua - + 60 ° C. I tubi più caldi possono far aderire le particelle alla superficie, con conseguente riduzione dell'efficienza di riscaldamento.
È inoltre possibile utilizzare il riscaldamento diretto: inserire elementi riscaldanti, ma in primo luogo è difficile organizzare la miscelazione e, in secondo luogo, il substrato si attaccherà alla superficie, riducendo il trasferimento di calore, gli elementi riscaldanti si bruceranno rapidamente
Un impianto di biogas può essere riscaldato utilizzando radiatori di riscaldamento standard, semplicemente tubi attorcigliati in una serpentina, registri saldati. È preferibile utilizzare tubi polimerici: metallo-plastica o polipropilene. Sono adatti anche tubi corrugati in acciaio inossidabile, sono più facili da posare, soprattutto nei bioreattori verticali cilindrici, ma la superficie corrugata provoca l'accumulo di sedimenti, che non è molto buono per il trasferimento di calore.
Per ridurre la possibilità di deposito di particelle sugli elementi riscaldanti, questi vengono posizionati nella zona di agitazione. Solo in questo caso è necessario progettare tutto in modo che il miscelatore non possa toccare i tubi. Spesso sembra che sia meglio posizionare i riscaldatori dal basso, ma la pratica ha dimostrato che a causa dei sedimenti sul fondo, tale riscaldamento è inefficiente. Quindi è più razionale posizionare i riscaldatori sulle pareti del metatank dell'impianto biogas.
A seconda della disposizione dei tubi, il riscaldamento può essere esterno o interno. Se posizionato all'interno, il riscaldamento è efficiente, ma la riparazione e la manutenzione dei riscaldatori è impossibile senza spegnere e pompare il sistema. Pertanto, viene prestata particolare attenzione alla selezione dei materiali e alla qualità delle connessioni.
Il riscaldamento aumenta la produttività dell'impianto di biogas e riduce i tempi di lavorazione delle materie prime
Quando i riscaldatori sono posizionati all'aperto, è necessario più calore (il costo del riscaldamento del contenuto di un impianto di biogas è molto più elevato), poiché molto calore viene speso per riscaldare le pareti. Ma il sistema è sempre disponibile per la riparazione e il riscaldamento è più uniforme, poiché il mezzo viene riscaldato dalle pareti. Un altro vantaggio di questa soluzione è che gli agitatori non possono danneggiare il sistema di riscaldamento.
Sul fondo della fossa, prima viene versato uno strato livellante di sabbia, quindi uno strato termoisolante. Può essere argilla mista a paglia e argilla espansa, scorie. Tutti questi componenti possono essere miscelati, possono essere versati in strati separati. Vengono livellati all'orizzonte, viene installata la capacità dell'impianto di biogas.
Le pareti del bioreattore possono essere coibentate con materiali moderni o metodi classici antiquati. Dei metodi antiquati: rivestimento con argilla e paglia. Viene applicato in più strati.
Da materiali moderniè possibile utilizzare schiuma di polistirene estruso ad alta densità, blocchi di calcestruzzo aerato a bassa densità. Il più tecnologicamente avanzato questo caso schiuma poliuretanica (PPU), ma i servizi per la sua applicazione non sono economici. Ma risulta un isolamento termico senza soluzione di continuità, che riduce al minimo i costi di riscaldamento. C'è un altro materiale termoisolante: il vetro schiumato. Nei piatti è molto costoso, ma la sua battaglia o briciola costa parecchio, e in termini di caratteristiche è quasi perfetta: non assorbe l'umidità, non teme il congelamento, tollera bene i carichi statici e ha una bassa conducibilità termica .
La questione dell'ottenimento del metano interessa quei proprietari di aziende agricole private che allevano pollame o suini e allevano anche bovini. Di norma, tali allevamenti producono una quantità significativa di rifiuti organici di origine animale, e sono loro che possono apportare notevoli benefici, diventando una fonte di carburante a basso costo. Lo scopo di questo materiale è dirvi come ottenere il biogas a casa utilizzando proprio questi rifiuti.
Derivato da vari concimi ed escrementi di uccelli, il biogas domestico è costituito principalmente da metano. Lì va dal 50 all'80%, a seconda di quali prodotti di scarto sono stati utilizzati per la produzione. Lo stesso metano che brucia nelle nostre stufe e caldaie, e per il quale a volte paghiamo un sacco di soldi secondo le letture dei contatori.
Per dare un'idea della quantità di combustibile teoricamente ottenibile tenendo gli animali in casa o in campagna, presentiamo una tabella con i dati sulla resa di biogas e sul contenuto di metano puro in esso:
Come si può capire dalla tabella, per la produzione efficiente di gas da sterco di vacca e i rifiuti di insilati avranno bisogno di abbastanza un gran numero di materie prime. È più redditizio estrarre carburante dal letame di maiale e dagli escrementi di tacchino.
Il resto delle sostanze (25-45%) che compongono il biogas domestico sono l'anidride carbonica (fino al 43%) e l'idrogeno solforato (1%). Anche nella composizione del carburante sono presenti azoto, ammoniaca e ossigeno, ma in piccole quantità. A proposito, è grazie al rilascio di idrogeno solforato e ammoniaca che il letamaio emette un odore "gradevole" così familiare. Per quanto riguarda il contenuto energetico, 1 m3 di metano può teoricamente rilasciare fino a 25 MJ (6,95 kW) di energia termica durante la combustione. Il calore specifico di combustione del biogas dipende dalla proporzione di metano nella sua composizione.
Per riferimento. In pratica è stato verificato che per riscaldare una casa coibentata situata nella corsia centrale occorrono circa 45 m3 di combustibile biologico per 1 m2 di superficie per stagione di riscaldamento.
Per sua natura, è organizzato in modo tale che il biogas dal letame si formi spontaneamente e indipendentemente dal fatto che lo si voglia ricevere o meno. Il letamaio marcisce entro un anno, uno e mezzo, solo all'aria aperta e anche a temperature sotto lo zero. Per tutto questo tempo emette biogas, ma solo in piccole quantità, poiché il processo si prolunga nel tempo. Il motivo sono centinaia di specie di microrganismi trovati negli escrementi animali. Cioè, non è necessario nulla per iniziare a gasare, accadrà da solo. Ma per ottimizzare il processo e accelerarlo, saranno necessarie attrezzature speciali, di cui parleremo in seguito.
L'essenza della produzione efficiente è l'accelerazione del naturale processo di decomposizione delle materie prime organiche. Per fare questo, i batteri in esso devono creare migliori condizioni per la riproduzione e il riciclaggio dei rifiuti. E la prima condizione è mettere la materia prima in un contenitore chiuso - un reattore, altrimenti - un generatore di biogas. I rifiuti vengono frantumati e miscelati nel reattore con la quantità calcolata di acqua pura fino ad ottenere il substrato iniziale.
Nota. Acqua pura necessario per garantire che le sostanze che influiscono negativamente sull'attività vitale dei batteri non entrino nel substrato. Di conseguenza, il processo di fermentazione può essere notevolmente rallentato.
L'impianto industriale per la produzione di biogas è dotato di riscaldamento del substrato, impianti di miscelazione e controllo dell'acidità del mezzo. L'agitazione viene eseguita per rimuovere la crosta dura dalla superficie, che si verifica durante la fermentazione e interferisce con il rilascio di biogas. Durata processo tecnologico- almeno 15 giorni, durante i quali il grado di decomposizione raggiunge il 25%. Si ritiene che la massima resa di carburante si verifichi fino al 33% della decomposizione della biomassa.
La tecnologia prevede il rinnovo giornaliero del substrato, che garantisce un'intensa produzione di gas dal letame, negli impianti industriali ammonta a centinaia metri cubi in un giorno. Parte della massa esaurita nella quantità di circa il 5% del volume totale viene rimossa dal reattore e al suo posto viene caricata la stessa quantità di materie prime biologiche fresche. Il materiale di scarto viene utilizzato come fertilizzante organico per i campi.
Ottenendo il biogas a casa, è impossibile creare condizioni così favorevoli per i microrganismi come nella produzione industriale. E prima di tutto, questa affermazione riguarda l'organizzazione del riscaldamento del generatore. Come sapete, ciò richiede energia, il che comporta un aumento significativo del costo del carburante. È del tutto possibile controllare la conformità con l'ambiente leggermente alcalino inerente al processo di fermentazione. Ma come correggerlo in caso di deviazioni? Di nuovo costa.
Si consiglia ai proprietari di abitazioni private che desiderano produrre biogas con le proprie mani di realizzare un reattore dal design semplice con i materiali disponibili e quindi aggiornarlo al meglio delle proprie capacità. Cosa devi fare:
Di seguito è riportato uno schema di un impianto di biogas posto sotto il livello del suolo:
1 - generatore di carburante (serbatoio in metallo, plastica o cemento); 2 - bunker per versare il substrato; 3 - portello tecnico; 4 - una nave che svolge il ruolo di sigillo d'acqua; 5 - tubo di derivazione per lo scarico dei rifiuti; 6 – tubo prelievo biogas.
La prima operazione è la macinazione dei rifiuti in una frazione la cui dimensione non è superiore a 10 mm. Quindi è molto più facile preparare il substrato e sarà più facile per i batteri elaborare le materie prime. La massa risultante viene accuratamente miscelata con acqua, la sua quantità è di circa 0,7 l per 1 kg di materia organica. Come accennato in precedenza, dovrebbe essere utilizzata solo acqua pulita. Quindi il substrato viene riempito con un impianto di biogas fai-da-te, dopodiché il reattore viene sigillato ermeticamente.
Più volte durante il giorno è necessario visitare il contenitore per mescolare il contenuto. Il 5 ° giorno è possibile verificare la presenza di gas e, se compare, pomparlo periodicamente con un compressore in una bombola. Se ciò non viene fatto in tempo, la pressione all'interno del reattore aumenterà e la fermentazione rallenterà o addirittura si fermerà del tutto. Dopo 15 giorni è necessario scaricare parte del supporto e aggiungere la stessa quantità di nuovo. I dettagli possono essere trovati guardando il video:
E 'probabile che semplice installazione produrre biogas non soddisferà tutte le vostre esigenze. Ma, dato l'attuale costo delle risorse energetiche, questo sarà già un notevole aiuto in casa, perché non devi pagare le materie prime. Nel tempo, strettamente impegnato nella produzione, sarai in grado di cogliere tutte le funzionalità e apportare i miglioramenti necessari all'installazione.
Per smaltire il letame è necessario non solo un luogo appositamente designato, ma anche molti soldi. Se i commercianti privati lo utilizzano pienamente nei loro giardini in grandi quantità, le aziende agricole hanno da tempo iniziato a trasformare preziose materie prime in biogas. Il processo, a quanto pare, è disponibile per tutti. Sulla tecnologia di ottenimento e produzione, ulteriormente il nostro articolo.
Nella sua essenza, questo gas si riferisce a fonti di carburante rispettose dell'ambiente. Le sue caratteristiche sono tali che è abbastanza simile al gas naturale, prodotto da aziende industriali. La scala di questa risorsa è enorme.
Il biogas può essere considerato un combustibile alternativo, dal momento che la sua produzione richiede rifiuti animali, che sono sufficienti in agricoltura. Come risultato di una lavorazione di alta qualità, si ottiene un gas incolore che non ha un odore caratteristico e contiene circa il 70% di metano nella sua composizione.
Il potere calorifico di tale combustibile è piuttosto impressionante. Ad esempio, 1 cu. m di gas riciclato può fornire tanto calore quanto 1,5 kg di carbone.
Il biogas è prodotto da rifiuti animali
È certamente possibile. E farlo è abbastanza semplice. Prima di tutto, devi attrezzare un luogo appositamente designato e dotarlo del serbatoio necessario. Ma va ricordato che per la lavorazione sarà necessaria molta biomassa. Per riferimento, 1 tonnellata di letame può trasformarsi in 100 metri cubi. m di carburante richiesto.
Come viene prodotto il biogas?:
Il biocarburante può essere prodotto nel paese o direttamente sul tuo sito. Per fare questo, scegliamo il luogo più spazioso e sicuro per la costruzione della struttura. Quindi devi costruire un contenitore speciale di cemento. Con la sua corretta disposizione e l'assenza di crepe, fungerà da vero reattore.
Prima di iniziare la costruzione, è necessario tenere conto del fatto che il letame esaurito deve essere rimosso liberamente dopo la lavorazione. La via d'uscita è semplice: prepara in anticipo un foro speciale, possibilmente con una pipa. Deve essere attrezzato in modo da osservare la completa tenuta dell'intera struttura. Sarà efficace solo se i gas non evaporano.
La scelta della dimensione del serbatoio dipende dalla quantità di letame che appare in azienda ogni giorno. Che si tratti di un normale cortile con un piccolo numero di bestiame o di un'azienda agricola a tutti gli effetti, in ogni caso il bioreattore dovrebbe essere riempito per non più di due terzi del suo intero volume. Solo così il processo di fermentazione procederà correttamente.
Dopo la costruzione, è necessario verificare la funzionalità dell'impianto. Una volta caricata la biomassa, inizia la lavorazione. Puoi velocizzare un po' il processo. Per questo viene utilizzato un metodo molto efficace: riscaldare la materia prima.
Ogni tipo di attrezzatura è progettata per l'uso in un'area specifica. La scelta è solitamente influenzata da tempo atmosferico. Se il clima è caldo, puoi cavartela con un'installazione economica e semplificata. In condizioni difficili, saranno necessari meccanismi aggiuntivi.
Schema per l'ottenimento di biogas in condizioni agricole Tipi principali:
Il funzionamento di tutte le apparecchiature è il seguente:
Schema di installazione fatto in casa
Rendere l'intera struttura di elaborazione è abbastanza semplice. Bisogno di fare:
Un dispositivo fatto in casa dimostrerà le massime prestazioni, soggette a diverse regole. Il primo è la rigidità. Il secondo è il riscaldamento adeguato. Il terzo è il riempimento del serbatoio entro l'intervallo normale.
Con l'ausilio di questo tipo di combustibile, che verrà costantemente prodotto in loco, è possibile riscaldare completamente la casa e alcune altre strutture. Se c'è molto bestiame, la quantità di letame dell'anatra produrrà abbastanza gas ecologico "gratuito" per riscaldare anche un edificio a due piani.
Il secondo utilizzo è il consumo di anidride carbonica. Questo è facile da fare con l'acqua.
Ogni proprietario privato che possiede un'azienda agricola può acquistare attrezzature produttive per la produzione di biogas. Inoltre, puoi progettarlo tu stesso. È necessario tenere conto delle condizioni climatiche e dei volumi di materie prime. Di conseguenza, i vantaggi dell'utilizzo di questo carburante saranno molto tangibili.
Nel mondo.
"Di solito le persone, quando vedono un mucchio di letame, vedono solo un mucchio di letame. La vediamo come un'opportunità per gli agricoltori, per i servizi pubblici, per tutta la California, ha affermato David Elbers, comproprietario della Vintage Dairy da 5.000 vacche vicino a Fresno, che ha chiamato il suo nuovo sviluppo Progetto Vintage Dairy Biogas.
La decomposizione dello sterco di mucca rilascia metano, un gas serra più dannoso dell'anidride carbonica. Gli scienziati affermano che il controllo delle emissioni di metano da mucche e altri animali domestici svolgerà un ruolo enorme nella prevenzione del cambiamento climatico.
Il metano può essere catturato e utilizzato per produrre un gas rinnovabile che può essere utilizzato al posto del carbone per generare elettricità: dalle feci di una mucca possono essere generati 100 watt di potenza.
Mentre altre aziende agricole della California stanno già estraendo gas naturale dallo sterco di vacca, questa è la prima volta che il gas così prodotto viene trasportato via gasdotto alla PGE.
Il gasdotto consentirà a PGE di alimentare quotidianamente 1.200 abitazioni nella regione agricola della California." - .
Oggi, il 44% degli impianti di digestione anaerobica del mondo si trova in Europa, Nord America- quattordici%. Gli impianti industriali di biogas operanti nei paesi dell'UE possono essere suddivisi in diversi gruppi in base all'origine dei rifiuti utilizzati. I tre principali sono: il gruppo agroalimentare (67,5%), il gruppo dell'industria non alimentare (15%) e il gruppo non industriale (9,6%).
In Danimarca, a ottobre 1999, c'erano 20 impianti di biogas centralizzati, messi in servizio tra il 1984 e il 1998.
Il concetto di impianti di biogas centralizzati (fabbriche) prevede il trasporto di biomassa da diversi fornitori - fattorie vicine, nonché in parte da aziende municipali e imprese industriali. Tale impianto prevede lo stoccaggio centralizzato del letame e dei fanghi digeriti. Il fango digerito viene raccolto dagli agricoltori in primavera e in autunno per essere utilizzato come fertilizzante. Dei 20 impianti, solo 4 operano in perdita: due a causa di una cattiva progettazione, che non consente un funzionamento sostenibile e comporta costi operativi elevati, il resto - a causa di ingenti pagamenti sui prestiti contratti per la ricostruzione. Va notato che il governo danese approva e sostiene finanziariamente la costruzione di tali impianti (il contributo statale è in media pari a circa il 20% del preventivo di costruzione). Oltre agli impianti di biogas centralizzati, dal 1994 è stato sviluppato il concetto di costruire impianti agricoli su piccola scala con un volume del digestore di 150-200 m3.
Nel 1997 in Danimarca esistevano 20 impianti agricoli che generavano sia calore che elettricità.
In Italia, a partire dalla fine degli anni '80, hanno iniziato a introdurre una nuova generazione di impianti a biogas incentrati sul trattamento dei reflui degli allevamenti di suini. Nel 1998 sono stati realizzati 5 impianti biogas centralizzati e circa 50 aziende agricole. Per ridurre i costi di capitale, come corpo dei digestori vengono utilizzati serbatoi di cemento esistenti, che sono coperti da una cupola di plastica. Di norma, il volume di un tale digestore è di circa 600 m3, il biogas risultante viene utilizzato negli impianti di cogenerazione per generare circa 50 kWh di elettricità e 120 kWh di calore. Attualmente non disponibile in Italia programma statale sviluppo di impianti a biogas, ma l'azienda elettrica italiana è obbligata ad acquistare l'elettricità prodotta da biogas a un prezzo superiore dell'80% rispetto al prezzo per i consumatori.
In Germania ci sono circa 400 impianti agricoli di biogas con un volume del digestore di 600-800 m3. Dal 1995 al 1998 sono stati realizzati 8 impianti di biogas centralizzati. All'inizio del 1998 la capacità totale di tutti i digestori in funzione era di 190.000 m3. Secondo gli esperti, in Germania c'è la necessità di costruire almeno 220mila impianti di biogas, di cui l'86% deve lavorare il letame. Con l'attuazione di questi piani, la quota di biogas può raggiungere l'11% del consumo totale di gas in Germania.
Fino al 1997 in Austria operavano 46 impianti di biogas prevalentemente di tipo agricolo. Nel 1997 sono state messe in funzione 10 unità agricole e 5 grandi unità. Si prevede di aumentare il numero di impianti di biogas a 150.
L'Austria non dispone di un programma di sostegno nazionale per la costruzione di impianti di biogas, ma la loro costruzione è sostenuta dal Ministero dell'Agricoltura e dell'Ambiente. Il sostegno finanziario è fornito dalle organizzazioni agricole federali e dalle banche.
A causa della crisi energetica che ha attanagliato la California dall'autunno del 2000, gli agricoltori locali hanno iniziato a generare elettricità dal letame.
Va tenuto presente che nei paesi della CEE vengono stanziati annualmente fondi significativi per affrontare le questioni della bioenergia e fino al 40% dell'importo totale viene speso per la ricerca scientifica e il 30% per la dimostrazione degli sviluppi.
Le tecnologie del biogas sono state ampiamente sviluppate in Cina, vengono introdotte attivamente in numerosi paesi in Europa, America, Asia e Africa. A Europa occidentale, ad esempio, in Romania, Italia, più di 10 anni fa, hanno iniziato a utilizzare in modo massiccio impianti di biogas di piccole dimensioni con un volume di materie prime lavorate di 6-12 metri cubi.
In India, Vietnam, Nepal e altri paesi si stanno costruendo piccoli impianti di biogas (unifamiliari). Il gas che producono viene utilizzato per cucinare.
La maggior parte dei piccoli impianti di biogas si trova in Cina - più di 10 milioni (alla fine degli anni '90). Producono circa 7 miliardi di m3 di biogas all'anno, che fornisce carburante a circa 60 milioni di agricoltori. Alla fine del 2010, in Cina erano operativi circa 40 milioni di impianti di biogas. L'industria cinese del biogas impiega 60.000 persone.
In India, tra il 1981 e il 2006, sono stati installati 3,8 milioni di piccoli impianti di biogas.
In Nepal esiste un programma per sostenere lo sviluppo dell'energia da biogas, grazie al quale entro la fine del 2009 sono stati realizzati 200.000 piccoli impianti di biogas nelle zone rurali.
In Russia.
Circa 150 milioni di tonnellate di rifiuti organici vengono generati ogni anno nell'industria russa del bestiame e del pollame. Fino a poco tempo fa, queste cifre caratterizzavano solo l'acutezza dei problemi ambientali. Secondo i servizi ambientali, solo milioni di tonnellate di effluenti tossici possono entrare nei serbatoi che alimentano la capitale.
Di conseguenza, per rendere potabile l'acqua di Mosca, è necessario un intervento chimico costoso e non innocuo.
Intorno ad altre città di grandi e medie dimensioni in Russia, la situazione non è molto migliore.
Già nei primi anni '90 si calcolava che l'utilizzo delle tecnologie del biogas per la lavorazione della materia organica non solo può eliminarla completamente pericolo ambientale, ma ricevono anche ogni anno ulteriori 95 milioni di tonnellate di combustibile standard (circa 60 miliardi di m3 di metano o, bruciando biogas, 190 miliardi di kWh di elettricità), oltre a più di 140 milioni di tonnellate di produzione ad alta efficienza energetica fertilizzanti minerali(circa il 30% di tutta l'elettricità consumata dall'agricoltura). ( )
Notevole (almeno economicamente) è il secondo prodotto della bioinstallazione: fertilizzanti organici liquidi. Il regime tecnologico è scelto in modo che risultino assolutamente puliti dal punto di vista ambientale - senza la minima traccia di nitriti e nitrati, microflora patogena e persino semi di erbe infestanti (rispetto al normale letame).
E nell'efficacia di questi fertilizzanti (1 tonnellata equivale a 60 tonnellate di letame, senza contare i vantaggi indicati), dimostrata in test triennali sui più culture differenti(pomodori, cetrioli, fragole, carote, ribes, uva spina, ecc.), all'inizio era difficile da credere. Rispetto a quelli convenzionali, aumentano la resa di almeno 2-4 volte.
Una spiegazione scientifica per questo è stata data solo l'anno scorso. In una delle relazioni al Simposio internazionale di San Pietroburgo, è stata espressa l'idea che, in determinate condizioni, le cosiddette auxine, sostanze che promuovono lo sviluppo e la crescita accelerati delle piante, possono essere sintetizzate nel reattore dell'impianto. Ulteriori studi su questo meccanismo, come ritengono gli scienziati, apriranno opportunità per la produzione pre-programmata di fertilizzanti ultra efficienti. Ma finora, un altro fatto piacevole rimane inspiegabile: non si sa dove (fortunatamente!) L'idrogeno solforato scompaia nel biogas, un compagno indispensabile della decomposizione della materia organica e il più forte acceleratore di corrosione delle strutture metalliche.
Le bioimpianti, che fungono contemporaneamente da fabbriche di fertilizzanti, ne producono fino a 70 tonnellate all'anno, mentre una tonnellata è sufficiente per lavorare un intero ettaro di terreno. Le fabbriche di Tula e della regione di Kemerovo hanno già prodotto le prime 65 unità di questo tipo. Di conseguenza, in queste regioni, così come in Altai e nella regione di Mosca, sta iniziando a prendere forma un mercato dei fertilizzanti. Come dimostra l'esperienza, in sei mesi l'attrezzatura si ripaga completamente.
Secondo una ricerca di mercato, il fabbisogno di impianti a biogas di questo tipo, in grado di operare in qualsiasi condizione climatica, sarà di circa 50mila pezzi nella sola Russia per i prossimi 5 anni.
Infatti, qualsiasi rifiuto organico antropogenico e di origine antropica è idoneo.
Vitamine-minerali
Il processo di bioconversione, oltre all'energia, ci permette di risolvere altri due problemi. In primo luogo, il letame fermentato aumenta i raccolti del 10-20% rispetto al letame convenzionale.
Ciò è spiegato dal fatto che la mineralizzazione e la fissazione dell'azoto si verificano durante l'elaborazione anaerobica. Con i metodi tradizionali di preparazione dei fertilizzanti organici (tramite compostaggio), le perdite di azoto arrivano fino al 30-40%. La lavorazione anaerobica del letame aumenta il contenuto di azoto ammonico di quattro volte, rispetto al letame non fermentato (il 20-40% dell'azoto viene convertito in forma di ammonio). Il contenuto di fosforo assimilabile raddoppia e costituisce il 50% del fosforo totale.
Inoltre, durante la fermentazione, i semi delle piante infestanti, che sono sempre contenuti nel letame, vengono completamente uccisi, le associazioni microbiche, le uova di elminti vengono distrutte, l'odore sgradevole viene neutralizzato, ad es. l'effetto ambientale che è rilevante oggi è raggiunto. -" Vestnik KRSU "
Di conseguenza, si ottengono fertilizzanti biologicamente attivi.
Ecologia
La produzione di biogas aiuta a prevenire le emissioni di metano in atmosfera. Il metano ha un effetto serra 21 volte maggiore della CO2 e rimane nell'atmosfera per 12 anni. La cattura del metano è il miglior modo a breve termine per prevenire il riscaldamento globale.
Letame lavorato, bard e altri rifiuti sono usati come fertilizzanti in agricoltura. Ciò riduce l'uso di fertilizzanti chimici, riduce il carico sulle acque sotterranee.
La struttura e la qualità del suolo migliorano ei batteri allevati, con proprietà antisettiche e battericide, proteggono il raccolto dai danni di virus, funghi e altre malattie.
Trasporto automobilistico
Volvo e Scania producono autobus con motori a biogas. Tali autobus sono utilizzati attivamente nelle città svizzere: Berna, Basilea, Ginevra, Lucerna e Losanna. Secondo le previsioni dell'Associazione svizzera dell'industria del gas, entro il 2010 il 10% dei veicoli in Svizzera funzionerà a biogas.
Il comune di Oslo ha convertito 80 autobus urbani al biogas all'inizio del 2009. Il costo del biogas è di € 0,4 - € 0,5 al litro in equivalente benzina. Una volta completate con successo le prove sul biogas, 400 autobus saranno convertiti.
Potenziale
La Russia accumula ogni anno fino a 300 milioni di tonnellate di equivalente secco di rifiuti organici: 250 milioni di tonnellate nella produzione agricola, 50 milioni di tonnellate sotto forma di rifiuti domestici. Questi rifiuti possono essere materie prime per la produzione di biogas. Il volume potenziale di biogas prodotto annualmente può essere di 90 miliardi di m3.
Negli Stati Uniti vengono allevate circa 8,5 milioni di mucche. Il biogas prodotto dal loro letame sarà sufficiente per alimentare 1 milione di automobili.
Il potenziale dell'industria tedesca del biogas è stimato a 100 miliardi di kWh di energia entro il 2030, che rappresenteranno circa il 10% del consumo energetico del paese.
La resa in biogas dipende dal contenuto di sostanza secca e dal tipo di materia prima utilizzata. Da una tonnellata di letame bovino si ottengono 50-65 m3 di biogas con un contenuto di metano del 60%, 150-500 m3 di biogas da vari tipi impianti con contenuto di metano fino al 70%. La quantità massima di biogas è di 1300 m3 con un contenuto di metano fino all'87% - può essere ottenuto dai grassi.
Esistono uscite di gas teoriche (fisicamente possibili) e tecnicamente realizzabili. Negli anni '50-'70 la resa in gas tecnicamente possibile era solo del 20-30% di quella teorica. Oggi l'utilizzo di enzimi, booster per la degradazione artificiale delle materie prime (ad esempio cavitatori a ultrasuoni o liquidi) e altri dispositivi consente di aumentare la resa di biogas in un impianto tipico dal 60% al 95%.
Nei calcoli del biogas viene utilizzato il concetto di sostanza secca (CB o inglese TS) o residuo secco (CO). L'acqua contenuta nella biomassa non produce gas.
In pratica da 1 kg di sostanza secca si ottengono dai 300 ai 500 litri di biogas.
Per calcolare la resa di biogas da una specifica materia prima, è necessario condurre test di laboratorio o guardare dati di riferimento e determinare il contenuto di grassi, proteine e carboidrati. Nella determinazione di quest'ultimo è importante conoscere la percentuale di sostanze rapidamente degradabili (fruttosio, zucchero, saccarosio, amido) e difficilmente decomponibili (ad esempio cellulosa, emicellulosa, lignina).
