Tecnologia de produção de biogás. Complexos pecuários modernos fornecem altas taxas de produção. As soluções tecnológicas aplicadas permitem cumprir integralmente os requisitos das normas sanitárias e higiénicas em vigor nas instalações dos próprios complexos.
No entanto, grandes quantidades de esterco líquido concentradas em um único local criam problemas ambientais significativos para os territórios adjacentes ao complexo. Por exemplo, estrume fresco de suínos e excrementos são classificados como resíduos de classe de perigo 3. As questões ambientais estão sob o controle das autoridades supervisoras, os requisitos da legislação sobre essas questões são constantemente reforçados.
A Biocomplex oferece uma solução abrangente para o descarte de esterco líquido, que inclui processamento acelerado em modernas usinas de biogás (BGU). No processo de beneficiamento, de modo acelerado, procedem-se os processos naturais de decomposição da matéria orgânica com a liberação de gases, entre eles: metano, CO2, enxofre, etc. Apenas o gás resultante não é lançado na atmosfera, causando Efeito estufa, mas é enviado para instalações geradoras de gás especial (cogeração) que produzem energia elétrica e térmica.
Biogás - gás combustível, formado durante a digestão anaeróbica de metano da biomassa e consistindo principalmente de metano (55-75%), dióxido de carbono (25-45%) e impurezas de sulfeto de hidrogênio, amônia, óxidos de nitrogênio e outros (menos de 1%).
A decomposição da biomassa ocorre como resultado de processos químicos e físicos e da atividade simbiótica dos 3 principais grupos de bactérias, enquanto os produtos metabólicos de alguns grupos de bactérias são produtos alimentares de outros grupos, em uma determinada sequência.
O primeiro grupo - bactérias hidrolíticas, o segundo - formador de ácido, o terceiro - formador de metano.
Como matéria-prima para a produção de biogás pode ser utilizado como agroindustrial orgânico ou lixo doméstico e materiais vegetais.
Os tipos mais comuns de resíduos do complexo agroindustrial utilizados para a produção de biogás são:
|
Fonte de matéria-prima |
Tipo de matéria-prima |
Quantidade de matérias-primas por ano, m3 (toneladas) |
Quantidade de biogás, m3 |
| 1 vaca leiteira | Estrume líquido sem cama | ||
| 1 porco de engorda | Estrume líquido sem cama | ||
| 1 touro de engorda | cama esterco sólido | ||
| 1 cavalo | cama esterco sólido | ||
| 100 galinhas | Cama seca | ||
| 1 ha de terra cultivável | silagem de milho fresco | ||
| 1 ha de terra cultivável | beterraba sacarina | ||
| 1 ha de terra cultivável | Silagem de grãos frescos | ||
| 1 ha de terra cultivável | Silagem de capim fresco |
O número de substratos (tipos de resíduos) utilizados para produção de biogás dentro de uma usina de biogás (UBG) pode variar de um a dez ou mais.
Os projetos de biogás no setor agroindustrial podem ser realizados de acordo com uma das seguintes opções:
A forma mais comum de aproveitamento energético do biogás é a combustão em motores a pistão a gás como parte de uma mini-cogeração, com produção de eletricidade e calor.
Existir várias opções esquemas tecnológicos estações de biogás- em função dos tipos e número de tipos de suportes utilizados. A utilização de preparações preliminares, em vários casos, permite aumentar a taxa e o grau de decomposição de matérias-primas em biorreatores e, consequentemente, aumentar o rendimento total de biogás. No caso de utilização de vários substratos que diferem em propriedades, por exemplo, resíduos líquidos e sólidos, a sua acumulação, preparação preliminar (separação em frações, trituração, aquecimento, homogeneização, tratamento bioquímico ou biológico, etc.) os quais são misturados antes da alimentação em biorreatores ou são alimentados em fluxos separados.
Os principais elementos estruturais de um layout típico de usina de biogás são:
Os esquemas tecnológicos da BGU variam em função do tipo e número de substratos processados, do tipo e qualidade dos produtos finais alvo, de um ou outro “know-how” do fornecedor de soluções tecnológicas utilizadas, e uma série de outros fatores. Os mais comuns hoje são os esquemas com fermentação em estágio único de vários tipos de substratos, um dos quais geralmente é o esterco.
Com o desenvolvimento das tecnologias de biogás, a soluções técnicas tornam-se mais complicados na direção de esquemas de dois estágios, o que em alguns casos é justificado pela necessidade tecnológica de processamento eficiente de certos tipos de substratos e aumento da eficiência geral do uso do volume de trabalho dos biorreatores.
Característica da produção de biogásé que ele só pode ser produzido por bactérias do metano a partir de substâncias orgânicas absolutamente secas. Portanto, a tarefa da primeira etapa da produção é criar uma mistura de substrato com alto teor de matéria orgânica e, ao mesmo tempo, ser bombeada. Este é um substrato com um teor de sólidos de 10-12%. A solução é obtida separando o excesso de umidade usando separadores de parafuso.
O esterco líquido vem de instalações industriais no tanque, homogeneizado com um misturador submersível, e a bomba submersível é alimentada na oficina de separação para separadores de parafuso. A fração líquida é coletada em um tanque separado. A fração sólida é carregada no alimentador de matéria-prima sólida.
De acordo com o cronograma de carregamento do substrato no fermentador, de acordo com o programa desenvolvido, a bomba é ligada periodicamente, fornecendo a fração líquida ao fermentador, e ao mesmo tempo é ligado o carregador da matéria-prima sólida. Alternativamente, a fração líquida pode ser alimentada em um alimentador sólido com uma função de mistura e, em seguida, a mistura acabada é alimentada no fermentador de acordo com o programa de carregamento desenvolvido. Isso é feito para evitar entrada excessiva de substrato orgânico no fermentador, pois isso pode perturbar o equilíbrio de substâncias e causar desestabilização do processo no fermentador. Ao mesmo tempo, também são ligadas bombas que bombeiam o digerido do fermentador para o pós-fermentador e do pós-fermentador para o acumulador de digestato (lagoa), a fim de evitar o transbordamento do fermentador e do pós-fermentador.
As massas digeridas localizadas no fermentador e no pós-fermentador são misturadas para garantir uma distribuição uniforme de bactérias ao longo do volume dos recipientes. Para misturar, são utilizados misturadores de baixa velocidade de design especial.
No processo de encontrar o substrato no fermentador, as bactérias liberam até 80% do total de biogás produzido pela usina de biogás. O restante do biogás é liberado no condicionador.
Um papel importante na garantia de uma quantidade estável de biogás liberado é desempenhado pela temperatura do líquido dentro do fermentador e pós-fermentador. Via de regra, o processo ocorre no modo mesófilo com uma temperatura de 41-43°C. A manutenção de uma temperatura estável é alcançada usando aquecedores tubulares especiais dentro dos fermentadores e fermentadores, bem como isolamento térmico confiável de paredes e tubulações. O biogás que sai do digerido tem um alto teor de enxofre. A purificação do biogás a partir do enxofre é realizada com a ajuda de bactérias especiais que habitam a superfície do isolamento colocado sobre uma abóbada de vigas de madeira dentro dos fermentadores e pós-fermentadores.
A acumulação de biogás é realizada em um recipiente de gás, que é formado entre a superfície do digerido e o material elástico de alta resistência que cobre o fermentador e o fermentador por cima. O material tem a capacidade de esticar fortemente (sem reduzir a resistência), o que aumenta significativamente a capacidade do tanque de gás com o acúmulo de biogás. Para evitar transbordamento do tanque de gás e rompimento do material, existe uma válvula de segurança.
O biogás então entra na planta de cogeração. Uma usina de cogeração (CHP) é uma unidade na qual a energia elétrica é gerada por geradores acionados por motores de pistão a gás movidos a biogás. Os cogeradores movidos a biogás apresentam diferenças estruturais em relação aos motores geradores a gás convencionais, uma vez que o biogás é um combustível muito empobrecido. A energia elétrica gerada pelos geradores alimenta os equipamentos elétricos da própria usina de biogás, e o que sobra é liberado para os consumidores próximos. A energia do líquido utilizado para resfriar os cogeradores é a energia térmica gerada menos as perdas nos aparelhos das caldeiras. A energia térmica gerada é parcialmente utilizada para aquecer fermentadores e pós-fermentadores, e o restante também é enviado para consumidores próximos. vai para
É possível instalar equipamentos adicionais para limpar o biogás ao nível do gás natural, no entanto, esse equipamento é caro e é usado apenas se o objetivo da usina de biogás não for produzir calor e eletricidade, mas produzir combustível para motores a pistão a gás . As tecnologias de tratamento de biogás comprovadas e mais comumente usadas são absorção de água, adsorção de suporte pressurizado, precipitação química e separação por membrana.
A eficiência energética da operação da usina de biogás depende muito da tecnologia escolhida, materiais e design das estruturas principais e das condições climáticas na área de sua localização. O consumo médio de energia térmica para aquecimento de biorreatores em zona climática igual a 15-30% da energia gerada pelos cogeradores (bruta).
A eficiência energética geral de um complexo de biogás com CHP acionado por biogás é de 75 a 80% em média. Numa situação em que todo o calor recebido de uma central de cogeração na produção de eletricidade não pode ser consumido (situação comum devido à falta de consumidores externos de calor), este é descarregado para a atmosfera. Nesse caso, a eficiência energética de uma usina termelétrica a biogás é de apenas 35% da energia total do biogás.
Os principais indicadores de desempenho das usinas de biogás podem variar significativamente, o que é determinado em grande parte pelos substratos utilizados, pelas normas tecnológicas adotadas, pelas práticas operacionais e pelas tarefas realizadas por cada instalação individual.
O processo de processamento de estrume não é superior a 40 dias. O digerido obtido como resultado do processamento é inodoro e é um excelente fertilizante orgânico, no qual foi alcançado o maior grau de mineralização. nutrientes absorvido pelas plantas.
O digerido é geralmente separado em frações líquidas e sólidas usando separadores de parafuso. A fração líquida é enviada para as lagoas, onde fica acumulada até o período de aplicação no solo. A fração sólida também é utilizada como fertilizante. Se secagem, granulação e embalagem adicionais forem aplicadas à fração sólida, ela será adequada para armazenamento a longo prazo e transporte por longas distâncias.
Produção e uso de energia de biogás tem uma série de vantagens razoáveis e confirmadas pela prática mundial, a saber:
BSU 75 kWel. ~ 9.000€/kWh.
BSU 150 kWel. ~ 6.500€/kWh.
BSU 250 kWel. ~ 6.000€/kWh.
BSU é de 500 kWel. ~ 4.500€/kWh.
BGU 1 MWtel. ~ 3.500€/kWh.
A energia elétrica e térmica gerada pode suprir não só as necessidades do complexo, mas também a infraestrutura adjacente. Além disso, as matérias-primas para usinas de biogás são gratuitas, o que garante alta eficiência econômica após o término do período de retorno (4-7 anos). O custo da energia gerada na BSU não aumenta com o tempo, pelo contrário, diminui.
O aumento dos preços da energia nos faz pensar na possibilidade de autossuficiência. Uma opção é uma usina de biogás. Com sua ajuda, o biogás é obtido a partir de esterco, lixo e resíduos vegetais, que, após a limpeza, pode ser usado para aparelhos a gás (fogão, caldeira), bombeado para cilindros e usado como combustível para carros ou geradores elétricos. Em geral, o processamento de esterco em biogás pode suprir todas as necessidades energéticas de uma casa ou fazenda.
Construir uma usina de biogás é uma forma de fornecer recursos energéticos de forma independente
O biogás é um produto obtido a partir da decomposição da matéria orgânica. No processo de decomposição/fermentação são libertados gases, recolhendo os quais poderá satisfazer as necessidades da sua própria casa. O equipamento no qual ocorre esse processo é chamado de “usina de biogás”.
O processo de formação do biogás ocorre devido à atividade vital de vários tipos de bactérias que estão contidas no próprio resíduo. Mas para que eles "funcionem" ativamente, eles precisam criar certas condições: umidade e temperatura. Para criá-los, uma usina de biogás está sendo construída. Trata-se de um complexo de aparelhos, cuja base é um biorreator, no qual ocorre a decomposição dos resíduos, que é acompanhada pela formação de gás.
Existem três modos de processamento de esterco em biogás:
A coisa mais difícil nas usinas de biogás é o regime termofílico. Isso requer isolamento térmico de alta qualidade de uma usina de biogás, aquecimento e um sistema de controle de temperatura. Mas na saída obtemos a quantidade máxima de biogás. Outra característica do processamento termofílico é a impossibilidade de recarregar. Os dois modos restantes - psicofílico e mesófilo - permitem que você adicione diariamente uma nova porção de matérias-primas preparadas. Mas, no modo termofílico, um curto tempo de processamento permite dividir o biorreator em zonas nas quais sua parcela de matéria-prima será processada com termos diferentes Transferências.
A base de uma usina de biogás é um biorreator ou bunker. O processo de fermentação ocorre nele e o gás resultante se acumula nele. Existe também um bunker de carga e descarga, o gás gerado é descarregado através de um tubo inserido na parte superior. Em seguida vem o sistema de refino de gás - sua limpeza e aumento da pressão no gasoduto para o de trabalho.
Para regimes mesofílicos e termofílicos, também é necessário um sistema de aquecimento do biorreator para atingir os regimes necessários. Para isso, geralmente são usadas caldeiras a gás. A partir dele, o sistema de dutos segue para o biorreator. Geralmente são tubos de polímero, pois toleram melhor estar em um ambiente agressivo.
Outra usina de biogás precisa de um sistema para misturar a substância. Durante a fermentação, uma crosta dura se forma no topo, as partículas pesadas se depositam. Tudo isso junto piora o processo de formação de gás. Para manter um estado homogêneo da massa processada, são necessários agitadores. Podem ser mecânicos ou mesmo manuais. Pode ser iniciado por temporizador ou manualmente. Tudo depende de como é feita a usina de biogás. Sistema automato mais caro durante a instalação, mas requer um mínimo de atenção durante a operação.
A usina de biogás por tipo de localização pode ser:
Mais caro para instalar enterrado - é necessária uma grande quantidade de trabalho de terra. Mas ao operar em nossas condições, eles são melhores - é mais fácil organizar o isolamento, menos custos de aquecimento.
Uma usina de biogás é essencialmente onívora - qualquer matéria orgânica pode ser processada. Qualquer esterco e urina, resíduos de plantas são adequados. Detergentes, antibióticos, produtos químicos afetam negativamente o processo. É desejável minimizar sua ingestão, pois matam a flora envolvida no processamento.
O esterco bovino é considerado ideal, pois contém microrganismos em grande quantidade. Se não houver vacas na fazenda, ao carregar o biorreator, é desejável adicionar um pouco da cama para preencher o substrato com a microflora necessária. Os resíduos vegetais são pré-triturados, diluídos em água. No biorreator, matérias-primas vegetais e excrementos são misturados. Esse “reabastecimento” leva mais tempo para processar, mas na saída, com o modo certo, temos o maior rendimento do produto.
Para minimizar o custo de organização do processo, faz sentido localizar uma usina de biogás perto da fonte de resíduos - perto de edifícios onde são mantidos pássaros ou animais. É desejável desenvolver um projeto para que o carregamento ocorra por gravidade. De um estábulo ou pocilga, uma tubulação pode ser colocada sob uma encosta, através da qual o estrume fluirá por gravidade para o bunker. Isso simplifica muito a tarefa de manutenção do reator e também a limpeza do esterco.
É mais aconselhável localizar a usina de biogás para que os resíduos da fazenda possam fluir por gravidade
Normalmente, os edifícios com animais estão localizados a alguma distância de um edifício residencial. Portanto, o gás gerado precisará ser repassado aos consumidores. Mas esticar um cano de gás é mais barato e fácil do que organizar uma linha para transportar e carregar esterco.
Requisitos bastante rigorosos são impostos ao tanque de processamento de esterco:
Todos esses requisitos para a construção de uma usina de biogás devem ser atendidos, pois garantem a segurança e criam condições normais para o processamento de esterco em biogás.
A resistência a ambientes agressivos é o principal requisito para os materiais com os quais os contêineres podem ser feitos. O substrato no biorreator pode ser ácido ou alcalino. Consequentemente, o material do qual o recipiente é feito deve ser bem tolerado por vários meios.
Não são muitos os materiais que atendem a esses pedidos. A primeira coisa que vem à mente é o metal. É durável, pode ser usado para fazer um recipiente de qualquer formato. O bom é que você pode usar um recipiente pronto - algum tipo de tanque antigo. Nesse caso, a construção de uma usina de biogás levará muito pouco tempo. A falta de metal é que ele reage com substâncias quimicamente ativas e começa a se decompor. Para neutralizar esse sinal de menos, o metal é coberto com uma camada protetora.
Uma excelente opção é a capacidade de um biorreator de polímero. O plástico é quimicamente neutro, não apodrece, não enferruja. Você só precisa escolher entre materiais que resistam ao congelamento e ao aquecimento a uma temperatura suficiente temperaturas altas. As paredes do reator devem ser espessas, preferencialmente reforçadas com fibra de vidro. Esses contêineres não são baratos, mas duram muito tempo.
Uma opção mais barata é uma usina de biogás com tanque de tijolos, blocos de concreto e pedra. Para que a alvenaria resista a altas cargas, é necessário reforçar a alvenaria (em cada 3-5 filas, dependendo da espessura da parede e do material). Após a conclusão do processo de construção da parede, é necessário o tratamento multicamadas subsequente das paredes, tanto no interior como no exterior, para garantir a impermeabilidade à água e ao gás. As paredes são rebocadas com uma composição de cimento e areia com aditivos (aditivos) que fornecem as propriedades necessárias.
O volume do reator depende da temperatura selecionada para processar o estrume em biogás. Na maioria das vezes, o mesofílico é escolhido - é mais fácil de manter e implica a possibilidade de carregamento adicional diário do reator. A produção de biogás após atingir o modo normal (cerca de 2 dias) é estável, sem picos e quedas (quando são criadas condições normais). Nesse caso, faz sentido calcular o volume da usina de biogás em função da quantidade de esterco gerado na fazenda por dia. Tudo é facilmente calculado com base nos dados médios.
Decomposição de esterco em mesofílica as temperaturas vão 10 a 20 dias. Assim, o volume é calculado multiplicando por 10 ou 20. No cálculo, é necessário levar em consideração a quantidade de água necessária para levar o substrato ao estado ideal - sua umidade deve ser de 85 a 90%. O volume encontrado é aumentado em 50%, pois a carga máxima não deve ultrapassar 2/3 do volume do tanque - o gás deve se acumular sob o teto.
Por exemplo, a fazenda tem 5 vacas, 10 porcos e 40 galinhas. Na verdade, 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg são formados. Para levar o esterco de galinha a um teor de umidade de 85%, é necessário adicionar um pouco mais de 5 litros de água (são mais 5 kg). A massa total é de 331,8 kg. Para processar em 20 dias é necessário: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - cerca de 7 cubos apenas para o substrato. Multiplicamos o valor encontrado por 1,5 (aumento de 50%), obtemos 10,5 metros cúbicos. Este será o valor calculado do volume do reator da usina de biogás.
As escotilhas de carga e descarga levam diretamente ao tanque do biorreator. Para que o substrato seja distribuído uniformemente por toda a área, eles são feitos em extremidades opostas do recipiente.
Com o método de instalação enterrada da usina de biogás, os tubos de carga e descarga se aproximam do corpo em um ângulo agudo. Além disso, a extremidade inferior do tubo deve estar abaixo do nível do líquido no reator. Isso evita que o ar entre no recipiente. Além disso, válvulas rotativas ou de fechamento são instaladas nos tubos, que são fechados na posição normal. Eles estão abertos apenas para carga ou descarga.
Uma vez que o estrume pode conter grandes fragmentos (elementos de cama, talos de relva, etc.), os tubos de pequeno diâmetro ficam frequentemente entupidos. Portanto, para carga e descarga, devem ter um diâmetro de 20 a 30 cm e devem ser instalados antes do início dos trabalhos de isolamento da usina de biogás, mas após a instalação do contêiner no local.
O modo de operação mais conveniente de uma usina de biogás é com carregamento e descarregamento regular do substrato. Esta operação pode ser realizada uma vez por dia ou uma vez a cada dois dias. O esterco e outros componentes são pré-recolhidos em um tanque de armazenamento, onde são levados ao estado necessário - triturados, se necessário, umedecidos e misturados. Por conveniência, este recipiente pode ter um agitador mecânico. O substrato preparado é despejado na escotilha receptora. Se você colocar o recipiente receptor ao sol, o substrato será pré-aquecido, o que reduzirá o custo de manutenção da temperatura necessária.
É desejável calcular a profundidade de instalação da tremonha receptora para que os resíduos fluam para ela por gravidade. O mesmo se aplica ao descarregamento no biorreator. O melhor caso é se o substrato preparado se mover por gravidade. E um amortecedor irá bloqueá-lo durante a preparação.
Para garantir a estanqueidade da usina de biogás, as escotilhas na moega de recebimento e na área de descarga devem ter uma vedação de borracha de vedação. Quanto menos ar houver no tanque, mais limpo ficará o gás na saída.
A remoção do biogás do reator ocorre por meio de um tubo, cuja extremidade fica sob o teto e a outra geralmente é abaixada em um selo d'água. Trata-se de um recipiente com água no qual é descarregado o biogás resultante. Existe um segundo tubo no selo d'água - ele está localizado acima do nível do líquido. Mais biogás puro sai dele. Uma válvula de gás de fechamento é instalada na saída de seu biorreator. A melhor opção- esférico.
Quais materiais podem ser usados para o sistema de transmissão de gás? Tubos de metal galvanizado e canos de gás de HDPE ou PPR. Eles devem garantir que a estanqueidade, costuras e juntas sejam verificadas com espuma de sabão. Toda a tubulação é montada a partir de tubos e conexões do mesmo diâmetro. Sem contrações ou expansões.
A composição aproximada do biogás resultante é a seguinte:
Para que o biogás não tenha cheiro e queime bem, é necessário remover dele dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e vapor d'água. Remoção dióxido de carbono ocorre em um selo d'água se cal apagada for adicionada ao fundo da instalação. Esse marcador terá que ser trocado periodicamente (como o gás começa a queimar pior, é hora de trocá-lo).
A desidratação do gás pode ser feita de duas maneiras - fazendo vedações hidráulicas no gasoduto - inserindo seções curvas sob as vedações hidráulicas no tubo, nas quais o condensado se acumulará. A desvantagem desse método é a necessidade de esvaziamento regular do selo d'água - com grande quantidade de água coletada, pode bloquear a passagem do gás.
A segunda forma é colocar um filtro com sílica gel. O princípio é o mesmo do selo d'água - o gás é alimentado no gel de sílica, seco por baixo da tampa. Com este método de secagem do biogás, a sílica gel deve ser seca periodicamente. Para fazer isso, ele precisa ser aquecido por algum tempo no microondas. Aquece, a umidade evapora. Você pode adormecer e usar novamente.
Para remover o sulfeto de hidrogênio, é usado um filtro carregado com aparas de metal. Você pode carregar panos de metal velhos no recipiente. A purificação ocorre exatamente da mesma maneira: o gás é fornecido para a parte inferior do recipiente cheio de metal. Passando, é limpo de sulfeto de hidrogênio, coletado na parte livre superior do filtro, de onde é descarregado por outro tubo / mangueira.
O biogás purificado entra no tanque de armazenamento - tanque de gás. Pode ser um saco plástico lacrado, um recipiente plástico. A condição principal é a estanqueidade do gás, a forma e o material não importam. O biogás é armazenado no tanque de gás. A partir dele, com a ajuda de um compressor, já é fornecido gás a uma determinada pressão (definida pelo compressor) ao consumidor - a um fogão ou caldeira a gás. Este gás também pode ser usado para gerar eletricidade usando um gerador.
Para criar uma pressão estável no sistema após o compressor, é desejável instalar um receptor - um pequeno dispositivo para nivelar picos de pressão.
Para que a usina de biogás funcione normalmente, é necessário misturar regularmente o líquido no biorreator. Este processo simples resolve muitos problemas:
Normalmente, uma pequena usina caseira de biogás possui agitadores mecânicos acionados por força muscular. Em sistemas de grande volume, os agitadores podem ser acionados por motores que são acionados por temporizador.
A segunda forma é misturar o líquido passando por ele parte do gás gerado. Para isso, após a saída do metatanque, é colocado um tee e parte do gás é despejado na parte inferior do reator, de onde sai por um tubo com furos. Essa parte do gás não pode ser considerada um consumo, pois ainda entra novamente no sistema e, com isso, vai parar no botijão.
O terceiro método de mistura é bombear o substrato da parte inferior com a ajuda de bombas fecais, despejar na parte superior. A desvantagem desse método é a dependência da disponibilidade de eletricidade.
Sem aquecer a pasta processada, as bactérias psicofílicas se multiplicarão. O processo de processamento neste caso levará de 30 dias e o rendimento do gás será pequeno. No verão, na presença de isolamento térmico e pré-aquecimento da carga, é possível atingir temperaturas de até 40 graus, quando se inicia o desenvolvimento de bactérias mesófilas, mas no inverno tal instalação fica praticamente inoperável - os processos são muito lentos. Em temperaturas abaixo de +5°C, eles praticamente congelam.
O calor é usado para obter melhores resultados. O mais racional é o aquecimento de água da caldeira. A caldeira pode funcionar com eletricidade, sólido ou combustível líquido, também é possível executá-lo com o biogás gerado. Temperatura máxima, para o qual é necessário aquecer a água - + 60 ° C. Tubos mais quentes podem fazer com que as partículas adiram à superfície, resultando em eficiência de aquecimento reduzida.
Você também pode usar aquecimento direto - insira elementos de aquecimento, mas em primeiro lugar, é difícil organizar a mistura e, em segundo lugar, o substrato grudará na superfície, reduzindo a transferência de calor, os elementos de aquecimento queimarão rapidamente
Uma usina de biogás pode ser aquecida usando radiadores de aquecimento padrão, simplesmente tubos torcidos em uma bobina, registros soldados. É melhor usar tubos de polímero - metal-plástico ou polipropileno. Tubos corrugados de aço inoxidável também são adequados, são mais fáceis de colocar, especialmente em biorreatores verticais cilíndricos, mas a superfície corrugada provoca acúmulo de sedimentos, o que não é muito bom para a transferência de calor.
Para reduzir a possibilidade de deposição de partículas nos elementos de aquecimento, eles são colocados na zona do agitador. Só neste caso é necessário projetar tudo para que o misturador não toque nos tubos. Muitas vezes parece que é melhor colocar os aquecedores por baixo, mas a prática mostrou que, devido aos sedimentos no fundo, esse aquecimento é ineficiente. Portanto, é mais racional colocar os aquecedores nas paredes do metatanque da usina de biogás.
De acordo com a localização dos tubos, o aquecimento pode ser externo ou interno. Quando localizado dentro de casa, o aquecimento é eficiente, mas o reparo e a manutenção dos aquecedores são impossíveis sem desligar e bombear o sistema. Portanto, atenção especial é dada à seleção de materiais e à qualidade das conexões.
O aquecimento aumenta a produtividade da usina de biogás e reduz o tempo de processamento das matérias-primas
Quando os aquecedores estão localizados ao ar livre, é necessário mais calor (o custo de aquecer o conteúdo de uma usina de biogás é muito maior), pois muito calor é gasto no aquecimento das paredes. Mas o sistema está sempre disponível para reparo, e o aquecimento é mais uniforme, já que o meio é aquecido pelas paredes. Outra vantagem desta solução é que os agitadores não podem danificar o sistema de aquecimento.
No fundo do poço, primeiro é despejada uma camada niveladora de areia e, em seguida, uma camada isolante de calor. Pode ser argila misturada com palha e argila expandida, escória. Todos esses componentes podem ser misturados, podem ser derramados em camadas separadas. Eles são nivelados no horizonte, a capacidade da usina de biogás está instalada.
As laterais do biorreator podem ser isoladas com materiais modernos ou métodos clássicos antiquados. Dos métodos antiquados - revestimento com argila e palha. É aplicado em várias camadas.
A partir de materiais modernos você pode usar espuma de poliestireno extrudado de alta densidade, blocos de concreto aerado de baixa densidade. Mais avançado tecnologicamente este caso espuma de poliuretano (PPU), mas os serviços para sua aplicação não são baratos. Mas acontece um isolamento térmico perfeito, o que minimiza os custos de aquecimento. Existe outro material isolante de calor - espuma de vidro. Em placas, é muito caro, mas sua batalha ou miolo custa um pouco, e em termos de características é quase perfeito: não absorve umidade, não tem medo de congelar, tolera bem cargas estáticas e tem baixa condutividade térmica .
A questão da obtenção do metano interessa aos proprietários de fazendas particulares que criam aves ou porcos e também criam gado. Via de regra, essas fazendas produzem uma quantidade significativa de dejetos orgânicos de animais, e são elas que podem trazer benefícios consideráveis, tornando-se uma fonte de combustível barato. O objetivo deste material é dizer a você como obter biogás em casa usando esses mesmos resíduos.
Derivado de vários estercos e excrementos de pássaros, o biogás doméstico consiste principalmente em metano. Lá é de 50 a 80%, dependendo de quais resíduos foram usados para produção. O mesmo metano que queima em nossos fogões e caldeiras, e pelo qual às vezes pagamos muito dinheiro de acordo com as leituras do medidor.
Para se ter uma ideia da quantidade de combustível que teoricamente se pode obter mantendo os animais em casa ou no campo, apresentamos uma tabela com dados sobre o rendimento do biogás e o teor de metano puro nele contido:
Como pode ser entendido na tabela, para a produção eficiente de gás de esterco de vaca e resíduos de silagem precisarão de bastante um grande número de matérias-primas. É mais lucrativo extrair combustível de esterco de porco e excrementos de peru.
O restante das substâncias (25-45%) que compõem o biogás doméstico são dióxido de carbono (até 43%) e sulfeto de hidrogênio (1%). Também na composição do combustível há nitrogênio, amônia e oxigênio, mas em pequenas quantidades. A propósito, é graças à liberação de sulfeto de hidrogênio e amônia que o esterco emite um cheiro "agradável" tão familiar. Quanto ao conteúdo de energia, 1 m3 de metano pode teoricamente liberar até 25 MJ (6,95 kW) de energia térmica durante a combustão. O calor específico de combustão do biogás depende da proporção de metano em sua composição.
Para referência. Na prática, verificou-se que para aquecer uma casa isolada localizada na faixa do meio, são necessários cerca de 45 m3 de combustível biológico por 1 m2 de área por estação de aquecimento.
Por natureza, ele é organizado de forma que o biogás do esterco seja formado espontaneamente e independentemente de querermos recebê-lo ou não. O monte de esterco apodrece em um ano - um ano e meio, apenas ao ar livre e mesmo em temperaturas abaixo de zero. Todo esse tempo, emite biogás, mas apenas em pequenas quantidades, já que o processo é prolongado no tempo. A razão são centenas de espécies de microrganismos encontrados em excrementos de animais. Ou seja, nada é necessário para iniciar a gaseificação, ela ocorrerá por conta própria. Porém, para otimizar o processo e agilizá-lo, serão necessários equipamentos especiais, que serão discutidos posteriormente.
A essência da produção eficiente é a aceleração do processo natural de decomposição das matérias-primas orgânicas. Para fazer isso, as bactérias nele devem criar melhores condições para a reprodução e reciclagem de resíduos. E a primeira condição é colocar a matéria-prima em um recipiente fechado - um reator, caso contrário - um gerador de biogás. O resíduo é triturado e misturado no reator com a quantidade calculada de água pura até a obtenção do substrato inicial.
Observação. Água pura necessário para garantir que as substâncias que afetam adversamente a atividade vital das bactérias não entrem no substrato. Como resultado, o processo de fermentação pode ser bastante retardado.
A planta industrial para a produção de biogás está equipada com aquecimento de substrato, instalações de mistura e controle de acidez do meio. A agitação é realizada para retirar a crosta dura da superfície, que ocorre durante a fermentação e interfere na liberação do biogás. Duração processo tecnológico- pelo menos 15 dias, tempo durante o qual o grau de decomposição atinge 25%. Acredita-se que o rendimento máximo do combustível ocorra até 33% da decomposição da biomassa.
A tecnologia prevê a renovação diária do substrato, o que garante a produção intensiva de gás a partir do esterco, em instalações industriais chega a centenas metros cúbicos Em um dia. Parte da massa gasta na quantidade de cerca de 5% do volume total é removida do reator, e a mesma quantidade de matérias-primas biológicas frescas é carregada em seu lugar. O material residual é usado como adubo orgânico para os campos.
Ao obter biogás em casa, é impossível criar condições tão favoráveis para microorganismos quanto na produção industrial. E antes de tudo, esta afirmação diz respeito à organização do aquecimento do gerador. Como você sabe, isso requer energia, o que leva a um aumento significativo no custo do combustível. É bem possível controlar a conformidade com o ambiente levemente alcalino inerente ao processo de fermentação. Mas como corrigi-lo em caso de desvios? Novamente custos.
Proprietários de residências particulares que desejam produzir biogás com as próprias mãos são aconselhados a fazer um reator de design simples com os materiais disponíveis e, em seguida, atualizá-lo da melhor maneira possível. O que precisa fazer:
Abaixo está um diagrama de uma usina de biogás localizada abaixo do nível do solo:
1 - gerador de combustível (tanque de metal, plástico ou concreto); 2 - bunker para despejar o substrato; 3 - escotilha técnica; 4 - uma embarcação que desempenha o papel de selo d'água; 5 - tubo de derivação para descarga de resíduos; 6 – tubo de amostragem de biogás.
A primeira operação é a trituração dos resíduos até uma fração cujo tamanho não ultrapasse 10 mm. Portanto, é muito mais fácil preparar o substrato e será mais fácil para as bactérias processar as matérias-primas. A massa resultante é bem misturada com água, sua quantidade é de cerca de 0,7 l por 1 kg de matéria orgânica. Como mencionado acima, apenas água limpa deve ser usada. Em seguida, o substrato é preenchido com uma usina de biogás faça você mesmo, após o que o reator é hermeticamente fechado.
Várias vezes durante o dia você precisa visitar o recipiente para misturar o conteúdo. No 5º dia, pode-se verificar a presença de gás e, se aparecer, bombeá-lo periodicamente com um compressor para um cilindro. Se isso não for feito a tempo, a pressão dentro do reator aumentará e a fermentação diminuirá ou até mesmo parará completamente. Após 15 dias, é necessário descarregar parte do substrato e adicionar a mesma quantidade de novo. Os detalhes podem ser encontrados assistindo ao vídeo:
É provável que instalação simples produzir biogás não suprirá todas as suas necessidades. Mas, dado o custo atual dos recursos energéticos, isso já será uma ajuda considerável na casa, pois você não precisa pagar pela matéria-prima. Com o tempo, envolvido de perto na produção, você poderá capturar todos os recursos e fazer as melhorias necessárias na instalação.
Para descartar o esterco, você precisa não apenas de um local especialmente designado, mas também de muito dinheiro. Se os comerciantes privados o usam totalmente em seus jardins em grandes quantidades, as empresas agrícolas há muito começaram a processar matérias-primas valiosas em biogás. O processo, como se vê, está disponível para todos. Sobre a tecnologia de obtenção e produção, continue nosso artigo.
Em sua essência, esse gás refere-se a fontes de combustível ecologicamente corretas. Suas características são tais que é bastante semelhante ao gás natural, que é produzido por empresas industriais. A escala deste recurso é enorme.
O biogás pode ser considerado um combustível alternativo, pois sua produção requer dejetos animais, suficientes para agricultura. Como resultado do processamento de alta qualidade, obtém-se um gás incolor que não possui odor característico e contém cerca de 70% de metano em sua composição.
O valor calorífico desse combustível é bastante impressionante. Por exemplo, 1 cu. m de gás reciclado pode fornecer tanto calor quanto 1,5 kg de carvão.
O biogás é produzido a partir de dejetos animais
Certamente é possível. E fazer isso é bem simples. Em primeiro lugar, é necessário equipar um local especialmente designado e equipá-lo com o reservatório necessário. Mas deve-se lembrar que muita biomassa será necessária para o processamento. Para referência, 1 tonelada de esterco pode se transformar em 100 metros cúbicos. m de combustível necessário.
Como é produzido o biogás?:
O biocombustível pode ser produzido no país ou diretamente no seu site. Para isso, escolhemos o local mais espaçoso e seguro para a construção da estrutura. Então você precisa construir um contêiner especial de concreto. Com seu arranjo adequado e ausência de rachaduras, servirá como um reator real.
Antes de iniciar a construção, deve-se levar em consideração que o estrume usado deve ser removido livremente após o processamento. A saída é simples - prepare um furo especial com antecedência, possivelmente com um cano. Deve ser equipado de forma que seja observada a estanqueidade total de toda a estrutura. Só será eficaz se os gases não evaporarem.
A escolha do tamanho do tanque depende da quantidade de esterco que aparece na fazenda todos os dias. Seja um quintal comum com um pequeno número de animais ou uma fazenda completa, em qualquer caso, o biorreator não deve ser preenchido com mais de dois terços de seu volume total. Só assim o processo de fermentação prosseguirá adequadamente.
Após a construção, é necessário verificar a funcionalidade da instalação. Uma vez que a biomassa é carregada, o processamento começa. Você pode acelerar um pouco o processo. Para isso, é utilizado um método muito eficaz - o aquecimento da matéria-prima.
Cada tipo de equipamento é projetado para uso em uma área específica. A escolha é geralmente influenciada por tempo. Se o clima estiver quente, você pode fazer uma instalação simplificada e barata. Sob condições adversas, serão necessários mecanismos adicionais.
Regime de obtenção de biogás em condições agrícolas Tipos principais:
O funcionamento de todos os equipamentos é o seguinte:
Esquema de instalação caseira
Fazer toda a estrutura de processamento é bastante simples. Necessário fazer:
Um dispositivo feito em casa demonstrará desempenho máximo, sujeito a várias regras. O primeiro é o aperto. O segundo é o aquecimento adequado. A terceira é o enchimento do reservatório dentro da faixa normal.
Com a ajuda desse tipo de combustível, que será produzido constantemente no local, é possível aquecer totalmente a casa e algumas outras estruturas. Se houver muito gado, a quantidade de esterco de pato produzirá gás "gratuito" suficiente para aquecer até mesmo um prédio de dois andares.
O segundo uso é o consumo de dióxido de carbono. Isso é fácil de fazer com água.
Cada proprietário privado que possui uma fazenda pode adquirir equipamentos produtivos para a produção de biogás. Além disso, você mesmo pode projetá-lo. É necessário levar em conta as condições climáticas e os volumes de matérias-primas. Como resultado, os benefícios do uso desse combustível serão muito tangíveis.
No mundo.
"Geralmente as pessoas, quando veem uma pilha de esterco, veem apenas uma pilha de esterco. Vemos isso como uma oportunidade para os agricultores, para os serviços públicos, para toda a Califórnia, disse David Elbers, co-proprietário da Vintage Dairy de 5.000 vacas perto de Fresno, que nomeou seu novo desenvolvimento Projeto Vintage Dairy Biogás.
A decomposição do esterco de vaca libera metano, um gás de efeito estufa que é mais prejudicial do que o dióxido de carbono. Os cientistas dizem que o controle das emissões de metano de vacas e outros animais domésticos desempenhará um papel importante na prevenção das mudanças climáticas.
O metano pode ser capturado e usado para produzir um gás renovável que pode ser usado no lugar do carvão para gerar eletricidade: 100 watts de energia podem ser gerados a partir das fezes de uma vaca.
Enquanto outras fazendas da Califórnia já estão extraindo gás natural de esterco de vaca, esta é a primeira vez que o gás produzido dessa maneira é transportado por gasoduto até a concessionária de serviços públicos PGE.
O oleoduto permitirá que a PGE forneça energia para 1.200 residências na região agrícola da Califórnia diariamente." - .
Hoje, 44% das usinas de digestão anaeróbica do mundo estão localizadas na Europa, América do Norte- quatorze%. As instalações industriais de biogás que operam nos países da UE podem ser divididas em vários grupos de acordo com a origem dos resíduos utilizados. Os três principais são: o grupo agroalimentar (67,5%), o grupo da indústria não alimentar (15%) e o grupo não industrial (9,6%).
Na Dinamarca, em outubro de 1999, havia 20 usinas centralizadas de biogás, comissionadas entre 1984 e 1998.
O conceito de usinas centralizadas de biogás (fábricas) prevê o transporte de biomassa de vários fornecedores - fazendas vizinhas, bem como parte de municípios e empresas industriais. Tal planta fornece armazenamento centralizado de esterco e lodo digerido. O lodo digerido é coletado pelos agricultores na primavera e no outono para ser usado como fertilizante. Das 20 usinas, apenas 4 operam com prejuízo: duas devido ao mau projeto, que não permite uma operação sustentável e acarreta altos custos operacionais, o restante - devido a grandes pagamentos de empréstimos contraídos para reconstrução. Deve-se notar que o governo dinamarquês aprova e apoia financeiramente a construção dessas usinas (o subsídio do estado é em média aproximadamente 20% da estimativa de construção). Além das usinas de biogás centralizadas, desde 1994, foi desenvolvido o conceito de construção de instalações agrícolas de pequena escala com um volume de digestor de 150-200 m3.
Em 1997, havia 20 instalações agrícolas na Dinamarca que geravam calor e eletricidade.
Na Itália, desde o final dos anos 80, começaram a introduzir uma nova geração de usinas de biogás focadas no processamento de dejetos de granjas de suínos. Em 1998, foram construídas 5 usinas centralizadas de biogás e cerca de 50 fazendas. A fim de reduzir os custos de capital, os tanques de concreto existentes são usados como o corpo dos digestores, que são cobertos com uma cúpula de plástico. Como regra, o volume desse digestor é de cerca de 600 m3, o biogás resultante é usado em usinas de cogeração para gerar cerca de 50 kWh de eletricidade e 120 kWh de calor. Atualmente não disponível na Itália programa estadual desenvolvimento de usinas de biogás, mas a empresa italiana de eletricidade é obrigada a comprar eletricidade gerada a partir do biogás a um preço 80% superior ao preço para os consumidores.
Na Alemanha, existem cerca de 400 usinas de biogás agrícola com um volume de digestor de 600-800 m3. De 1995 a 1998, foram construídas 8 usinas centralizadas de biogás. No início de 1998, a capacidade total de todos os digestores em operação era de 190.000 m3. Segundo especialistas, na Alemanha é preciso construir pelo menos 220 mil usinas de biogás, das quais 86% devem processar esterco. Com a implementação desses planos, a participação do biogás pode chegar a 11% do consumo total de gás na Alemanha.
Até 1997, 46 usinas de biogás predominantemente agrícolas operavam na Áustria. Em 1997, foram colocadas em operação 10 unidades tipo fazenda e 5 unidades de grande porte. Prevê-se aumentar o número de usinas de biogás para 150.
A Áustria não possui um programa nacional de apoio à construção de usinas de biogás, mas sua construção é apoiada pelo Ministério da Agricultura e Meio Ambiente. O apoio financeiro é fornecido por organizações agrícolas federais e bancos.
Devido à crise energética que atingiu a Califórnia desde o outono de 2000, os agricultores locais começaram a gerar eletricidade a partir do esterco.
Deve-se levar em consideração que nos países da CEE são alocados anualmente fundos significativos para tratar de questões de bioenergia, sendo que até 40% do valor total é gasto em pesquisa científica e 30% na demonstração de desenvolvimentos.
As tecnologias de biogás foram amplamente desenvolvidas na China e estão sendo introduzidas ativamente em vários países da Europa, América, Ásia e África. NO Europa Ocidental, por exemplo, na Romênia, na Itália, há mais de 10 anos, eles começaram a usar massivamente usinas de biogás de pequeno porte com um volume de matéria-prima processada de 6 a 12 metros cúbicos.
Na Índia, Vietnã, Nepal e outros países, pequenas usinas de biogás (unifamiliares) estão sendo construídas. O gás que produzem é usado para cozinhar.
A maioria das pequenas usinas de biogás está localizada na China - mais de 10 milhões (no final da década de 1990). Eles produzem cerca de 7 bilhões de m3 de biogás por ano, o que fornece combustível para cerca de 60 milhões de agricultores. No final de 2010, cerca de 40 milhões de usinas de biogás estavam operando na China. A indústria de biogás da China emprega 60.000 pessoas.
Na Índia, 3,8 milhões de pequenas usinas de biogás foram instaladas entre 1981 e 2006.
No Nepal, existe um programa de apoio ao desenvolvimento da energia do biogás, graças ao qual 200.000 pequenas usinas de biogás foram criadas em áreas rurais até o final de 2009.
Na Rússia.
Cerca de 150 milhões de toneladas de resíduos orgânicos são gerados anualmente na indústria russa de gado e aves. Até recentemente, esses números caracterizavam apenas a gravidade dos problemas ambientais. Segundo os serviços ambientais, apenas milhões de toneladas de efluentes tóxicos podem entrar nos reservatórios que alimentam a capital.
Como resultado, para tornar a água de Moscou potável, é necessária uma intervenção química cara e também não inofensiva.
Em outras cidades grandes e médias da Rússia, a situação não é muito melhor.
No início dos anos 90, calculou-se que o uso de tecnologias de biogás para o processamento de matéria orgânica pode não apenas eliminá-la completamente nocivo ao meio ambiente, mas também recebe anualmente 95 milhões de toneladas adicionais de combustível padrão (cerca de 60 bilhões de m3 de metano ou, queimando biogás, 190 bilhões de kWh de eletricidade), bem como mais de 140 milhões de toneladas de produção intensiva de energia altamente eficiente fertilizantes minerais(cerca de 30% de toda a eletricidade consumida pela agricultura). ( )
Notável (pelo menos economicamente) é o segundo produto da bioinstalação - fertilizantes orgânicos líquidos. O regime tecnológico é escolhido para que se tornem ambientalmente absolutamente limpos - sem o menor vestígio de nitritos e nitratos, microflora patogênica e até sementes de ervas daninhas (em comparação com o esterco comum).
E na eficácia desses fertilizantes (1 tonelada equivale a 60 toneladas de esterco, sem contar as vantagens indicadas), demonstrada em testes de três anos nas mais culturas diferentes(tomates, pepinos, morangos, cenouras, groselhas, groselhas, etc.), a princípio foi difícil de acreditar. Em comparação com os convencionais, eles aumentam o rendimento em pelo menos 2 a 4 vezes.
Uma explicação científica para isso só foi dada no ano passado. Em um dos relatórios do Simpósio Internacional de São Petersburgo, foi expressa a ideia de que, sob certas condições, as chamadas auxinas, substâncias que promovem o desenvolvimento e crescimento acelerado das plantas, podem ser sintetizadas no reator da instalação. Novos estudos desse mecanismo, acreditam os cientistas, abrirão oportunidades para a produção pré-programada de fertilizantes ultraeficientes. Mas até agora, mais um fato agradável permanece inexplicado: não se sabe onde (felizmente!) O sulfeto de hidrogênio desaparece no biogás - um companheiro indispensável da decomposição da matéria orgânica e o mais forte acelerador da corrosão de estruturas metálicas.
As bioinstalações, que funcionam simultaneamente como fábricas de fertilizantes, chegam a produzir até 70 toneladas por ano, ao mesmo tempo que uma tonelada é suficiente para processar um hectare de terra. As fábricas em Tula e na região de Kemerovo já produziram as primeiras 65 unidades desse tipo. Assim, nessas regiões, assim como em Altai e na região de Moscou, um mercado de fertilizantes está começando a se formar. Como mostra a experiência, em meio ano o equipamento compensa totalmente.
Segundo pesquisas de marketing, a necessidade de usinas de biogás desse tipo, capazes de operar em quaisquer condições climáticas, será de cerca de 50 mil unidades somente na Rússia nos próximos 5 anos.
Na verdade, qualquer resíduo orgânico antropogênico e feito pelo homem é adequado.
vitaminas-minerais
O processo de bioconversão, além da energia, permite resolver mais dois problemas. Em primeiro lugar, o estrume fermentado aumenta o rendimento das culturas em 10-20% em comparação com o estrume convencional.
Isso é explicado pelo fato de que a mineralização e a fixação de nitrogênio ocorrem durante o processamento anaeróbico. Com métodos tradicionais de preparação de fertilizantes orgânicos (por compostagem), as perdas de nitrogênio chegam a 30-40%. O processamento anaeróbico do esterco aumenta o teor de nitrogênio amoniacal em quatro vezes - em comparação com o esterco não fermentado (20-40% do nitrogênio é convertido em forma de amônio). O conteúdo de fósforo assimilável dobra e representa 50% do fósforo total.
Além disso, durante a fermentação, as sementes de ervas daninhas, que estão sempre contidas no esterco, são completamente mortas, associações microbianas, ovos de helmintos são destruídos, um odor desagradável é neutralizado, ou seja, o efeito ambiental que é relevante hoje é alcançado. -" Vestnik KRSU "
Como resultado, são obtidos fertilizantes biologicamente ativos.
Ecologia
A produção de biogás ajuda a evitar a emissão de metano na atmosfera. O metano tem um efeito estufa 21 vezes maior que o CO2 e permanece na atmosfera por 12 anos. Capturar o metano é a melhor maneira de prevenir o aquecimento global a curto prazo.
Estrume processado, bardo e outros resíduos são usados como fertilizantes na agricultura. Isso reduz o uso de fertilizantes químicos, reduz a carga nas águas subterrâneas.
A estrutura e a qualidade do solo melhoram e as bactérias criadas, com propriedades anti-sépticas e bactericidas, protegem a cultura de danos causados por vírus, fungos e outras doenças.
transporte automóvel
A Volvo e a Scania fabricam ônibus com motores a biogás. Esses ônibus são usados ativamente nas cidades suíças: Berna, Basel, Genebra, Lucerna e Lausanne. De acordo com as previsões da Associação Suíça da Indústria do Gás, até 2010, 10% dos veículos na Suíça serão movidos a biogás.
O município de Oslo converteu 80 ônibus urbanos em biogás no início de 2009. O custo do biogás é de € 0,4 - € 0,5 por litro de gasolina equivalente. Após a conclusão bem-sucedida dos testes de biogás, 400 ônibus serão convertidos.
Potencial
A Rússia acumula anualmente até 300 milhões de toneladas de equivalente seco de resíduos orgânicos: 250 milhões de toneladas na produção agrícola, 50 milhões de toneladas na forma de lixo doméstico. Esses resíduos podem ser matérias-primas para a produção de biogás. O volume potencial de biogás produzido anualmente pode chegar a 90 bilhões de m3.
Cerca de 8,5 milhões de vacas são criadas nos EUA. O biogás produzido a partir de seu esterco será suficiente para abastecer 1 milhão de carros.
O potencial da indústria alemã de biogás é estimado em 100 bilhões de kWh de energia até 2030, o que representará cerca de 10% do consumo de energia do país.
O rendimento do biogás depende do teor de matéria seca e do tipo de matéria-prima utilizada. De uma tonelada de estrume de gado obtém-se 50-65 m3 de biogás com um teor de metano de 60%, 150-500 m3 de biogás de vários tipos plantas com teor de metano de até 70%. A quantidade máxima de biogás é de 1300 m3 com um teor de metano de até 87% - pode ser obtido a partir de gordura.
Existem saídas de gás teóricas (fisicamente possíveis) e tecnicamente realizáveis. Nos anos 1950-70, o rendimento de gás tecnicamente possível era de apenas 20-30% do teórico. Hoje, o uso de enzimas, impulsionadores para a degradação artificial de matérias-primas (por exemplo, cavitadores ultrassônicos ou líquidos) e outros dispositivos permitem aumentar o rendimento de biogás em uma planta típica de 60% para 95%.
Nos cálculos de biogás, o conceito de matéria seca (CB ou inglês TS) ou resíduo seco (CO) é usado. A água contida na biomassa não produz gás.
Na prática, 300 a 500 litros de biogás são obtidos a partir de 1 kg de matéria seca.
Para calcular o rendimento de biogás de uma matéria-prima específica, é necessário realizar testes de laboratório ou consultar dados de referência e determinar o teor de gorduras, proteínas e carboidratos. Ao determinar este último, é importante saber a porcentagem de substâncias rapidamente degradáveis (frutose, açúcar, sacarose, amido) e dificilmente decomponíveis (por exemplo, celulose, hemicelulose, lignina).
