Qu'est-ce que le biogaz et comment faire une usine de biogaz de vos propres mains

Une usine de biogaz vous permet d'utiliser les déchets des fermes privées, tout en recevant de l'électricité ou du carburant bon marché pour le chauffage domestique et d'autres besoins ménagers. L'appareil est assemblé à partir de matériaux de rebut ou de composants d'usine.

Description et propriétés du biogaz

Le biogaz est généré lorsque méthanisation anaérobie (sans air) de biomasse... Le mélange contient jusqu'à 55-75% méthane, 25-45% gaz carbonique, quantité différente impuretés sulfure d'hydrogène, oxydes d'azote, ammoniac et autres composés.

Les propriétés du mélange dépendent des constituants Composants:

• méthane explosif et extrêmement inflammable, n'a ni couleur ni odeur, les propriétés de consommation sont associées à un dégagement important de chaleur lors de la combustion;
• gaz carbonique (le dioxyde de carbone) inhalé provoque une perte d'attention et de la fatigue, réduisant la saturation en oxygène du sang;
• sulfure d'hydrogène dans la concentration qui se trouve dans le produit fini, il n'est pas sujet à explosion, mais est toxique pour le corps humain ;
• ammoniac Il a une odeur désagréable, mais en quantités dangereuses pouvant endommager les muqueuses des yeux et des organes respiratoires, il est rarement produit dans les installations.

Propriétés physiques:

• réserve d'énergie de 5 à 6,5 kW / h dans un mètre cube;
• pouvoir calorifique jusqu'à 7500 kcal / m³;
• température d'inflammation - 680–750 ° ;
• pression dans le réacteur de 0,05 atm.

La répartition des paramètres est prédéterminée par la composition différente des matières premières, le choix de la technologie de traitement et les conditions climatiques au cours de la réaction.

Matières premières pour la production de biogaz

Une installation de biogaz pour une maison privée utilise une grande variété de déchets agricoles comme matières premières. La station de biogaz traite :

• fumier de toute fraction, fientes d'oiseaux;
• résidus végétaux - mauvaises herbes, paille, ensilage;
• pulpe et pulpe;
• vinasse de bière;
• récoltes de céréales de qualité inférieure;
• déchets de production de poisson;
• mélasses d'origines diverses;
• les restes de l'abattoir ;
• gros;
• racines qui ont perdu leur valeur nutritive.

La quantité exacte de biocarburant pour chaque type de matière première dépend de la technologie de traitement.

Méthodes d'extraction

La matière première passe par une étape de préparation pour rendre le processus de fermentation plus actif et productif.

Fumier peut être de deux types : naturel et auto-allié. La première espèce est prélevée sous l'animal avec la litière. L'espèce auto-alliée est retirée de la ferme par un jet d'eau.

Pâte et pulpe - ce sont des parties broyées de légumes, de fruits et de racines, à partir desquelles le jus est extrait.

Vinaigrette de bière, mélasse - un sous-produit des brasseries, les sucreries, sont un additif alimentaire précieux, donc la faisabilité de l'utilisation pour la production de gaz est déterminée par le coût du produit.

Résidus végétaux soumis à la coupe ou à l'ensilage.

Combien de temps est assez

Le rendement approximatif en gaz de différents substrats est collecté dans le tableau.

Le tableau suivant résume la quantité de matières premières pouvant être obtenues à partir d'animaux et d'un hectare de terre arable.

Les données fournies dans les tableaux ne peuvent servir de base à des calculs précis, les indicateurs sont moyennés sur l'industrie.

Efficacité

Les bénéfices du biogaz sont évalués par les bénéfices de son utilisation et production d'énergie thermique ou électrique.

L'indicateur d'efficacité dépend de la quantité de méthane dans le mélange, qui peut contenir de 45 à 75 %. En moyenne, en brûlant 1 m³ de biogaz, en tenant compte des pertes et de l'efficacité du générateur, 1,5 à 2 kW / électricité peuvent être obtenus.

Comparaison avec d'autres sources d'énergie

Par ses propriétés de consommation, le biogaz peut être comparé à d'autres sources d'énergie : gaz naturel et liquéfié, méthane comprimé.

Le principe de fonctionnement d'une installation de biogaz

Les principes biochimiques qui sous-tendent la technologie de production de gaz sont activité vitale de trois groupes de bactéries... Utiliser hydrolyse, formation d'acide et formation de méthane bactéries. Au cours du traitement à plusieurs niveaux, le produit final est produit - un mélange combustible gazeux.

En pratique, deux types de production de biocarburants se sont généralisés : « sec » et « humide ».

Mouiller

La méthode est la plus répandue, car elle convient à la production de biocarburants à partir de matières premières à haute teneur en humidité... C'est ainsi que le gaz est obtenu à partir du fumier.

Les matières premières sont saturées d'eau jusqu'à 90 % d'humidité. Le fumier auto-alliant (retiré des fermes par les cours d'eau) est déjà prêt à être transformé. Dans les installations industrielles, la substance est introduite dans les réacteurs par des convoyeurs à vis ou des pompes fécales. Le réservoir est isolé et la biomasse y est constamment mélangée.

Au fur et à mesure que la décomposition progresse, un mélange gazeux est généré, qui est déchargé dans l'accumulateur. La teneur en soufre est réduite par des bactéries spéciales qui colonisent les parois du réservoir. Après nettoyage, le combustible entre dans le département de cogénération, où l'électricité est produite par des générateurs à piston à gaz. Dans d'autres variantes de stations, le gaz est amené à la pression de fonctionnement requise par des compresseurs et pénètre dans le réseau de distribution.

Une partie de l'énergie est prélevée pour chauffer la biomasse dans le réacteur à 41-43 ° C.

Les sédiments sont éliminés au fur et à mesure qu'ils s'accumulent.

Dans les modèles domestiques, il n'y a pas de système de cogénération, tout le gaz est utilisé pour les besoins de génération de chaleur. Le chargement et le déchargement du réacteur sont effectués manuellement.

Sec

Permet d'obtenir du gaz à partir de matières premières à faible teneur en humidité. La dilution du substrat avec de l'eau n'est pas prévue, mais la fermentation a lieu à 50% humidité dans la zone de réaction.

Au fur et à mesure de la fermentation, la fraction liquide est collectée dans un système de drainage et, à l'aide de pompes de circulation, est pulvérisée sur un substrat semi-sec.Il n'y a pas d'agitation et de retournement, ce qui réduit la consommation d'énergie pour la production.

La fermentation a lieu à une température de 34 à 37 ° C. Le chauffage externe est minime, de la chaleur est dégagée lors des réactions chimiques des matières premières organiques.

Les deux méthodes peuvent être appliquées lors de l'exploitation d'une usine de biogaz auto-construite.

Champ d'application

Les objectifs de transformation diffèrent pour les grandes industries et les fermes privées.

Pour une maison privée

Dans les ménages privés, en règle générale, il n'y a pas assez de déchets organiques pour chauffer un immeuble résidentiel. Cependant, le fumier d'une vache et de quelques porcs suffit pour obtenir du gaz. pour chauffer les lieux de détention des animaux et pour la préparation des aliments... Des brûleurs infrarouges à gaz sont utilisés pour la combustion.

La masse fermentée est répartie dans le jardin ou la cour.

Pour l'agriculture

Il y aura assez de gaz dans la ferme pour chauffer toutes les pièces avec des chaudières à gazqui sont plus sûrs que les brûleurs et peuvent fonctionner 24 heures sur 24.

Le coût des installations d'usine avec un générateur d'électricité approche le million de roubles, ils sont donc rarement achetés.

La transformation du fumier en une masse fermentée est bénéfique pour l'agriculteur, car elle réduit le coût de livraison de l'engrais résultant dans les champs.

Pour l'entreprise

Les grandes entreprises agricoles reçoivent des matières premières pour les installations de biogaz toute l'année.

Le biogaz qui en résulte est utilisé pour produire de l'électricité et du combustible pour les chaudières. Les déchets sont granulés et répartis sur les terres arables. Certaines entreprises produisent des engrais liquides, qui sont vendus dans de petits conteneurs de 5 litres ou plus.

Parallèlement à la production de gaz, les exploitations agricoles résolvent le problème de l'utilisation du fumier et des fientes de volaille.

Station de biogaz bricolage

Manquant d'expérience dans la construction de systèmes d'ingénierie complexes, ils essaient d'adhérer au principe : plus la conception est simple, plus elle est fiable et durable... Les instructions de production de biogaz de bricolage comprennent plusieurs étapes:

• conception en tenant compte de la quantité de matières premières disponibles et de la productivité ;
• choix et préparation du chantier placement de l'équipement;
• Vide appareils, assemblages, assemblages;
• installation conteneurs;
• lien équipement auxiliaire;
• installation de gazoducs;
• démarrage, configuration et réglage.

Après un démarrage réussi, les défauts identifiés sont éliminés et le système est mis en service à pleine charge.

Conception

Installations de biogaz simples faites maison ne diffèrent pas par leur haute efficacité en raison du fait que les réactions sont dans le mauvais mode.

Sur cette base, on suppose que un mètre cube la cuve de fermentation émet suffisamment de gaz pour le chauffage 10 m² de logements... Ainsi, pour chauffer une maison de campagne d'une superficie de 50 m², vous aurez besoin d'un ballon de 5 m³.

Chargement et déchargement des matières premières dans les installations domestiques produites en même temps, environ une fois tous les 15-25 jours, en fonction de la consommation. L'entrée en mode de fonctionnement peut prendre jusqu'à 5 jours.

À cette époque, ils assurent le chauffage de la maison par d'autres moyens ou construisent un réservoir de 1 à 2 m³.

Emplacement

Place pour le conteneur la fermentation est choisie en fonction de plusieurs conditions :

• facilité de livraison des matières premières et d'élimination des déchets;
• stockage sûr des matières premières et des déchets loin des habitations ;
• coûts minimaux pour la fourniture de réseaux d'ingénierie.

L'emplacement correct doit être commodément situé en tenant compte de l'infrastructure du site.

Matériaux pour fabriquer un bioréacteur

La base d'une station de biogaz dans les ménages privés est bunker... Utilisé comme réservoir :

• bunker en béton ou en briques ;
• contenants scellés en plastique et en fibre de verre;
• manchons en polyéthylène, polypropylène et chlorure de polyvinyle;
• barils en acier, cubes, colonnes.

Exigences du réacteur :

• imperméabilité;
• assez solide pour supporter le poids du substrat humide et la pression effective du sol;
• facilité de service;
• résistance aux environnements agressifs.

Pour la fabrication du système d'approvisionnement en matières premières, choisissez tuyaux en plastiquequi sont utilisés dans les égouts. Il est plus rentable d'utiliser Tuyaux PEHD - ils sont connectés sans utiliser de soudage au gaz.

Système de collecte et d'évacuation des gaz

Au point le plus haut de la trémie de fermentation, faites tuyau d'échappement pour gaz d'échappement... Si possible, le tuyau est monté en l'air, mais protégé du soleil. Fournissez une petite augmentation de 1 à 2 %. Dans ce cas, la sortie est un réfrigérateur et le condensat se dépose sur les parois intérieures et s'écoule dans le réservoir.

Une dérivation menant au réservoir de stockage de gaz est raccordée au tuyau de sortie.

Dans les petites stations, les gazomètres sont en film polymère renforcé.

Purification des impuretés

Pour le fonctionnement des chaudières à eau chaude sanitaire ou des plaques de cuisson, du gaz purifié est nécessaire.

A la maison, le nettoyage et la déshumidification s'effectuent en faisant passer du carburant réservoir avec joint d'eau... Une autre façon est d'utiliser boîtiers de filtres à eau domestiques avec du gel de silice versé dedans. Le deuxième filtre est rempli de limaille ou de débarbouillettes - c'est une protection fiable contre l'excès de soufre.

Matériel de mélange

Les agitateurs électriques fabriqués en usine avec des boîtes de vitesses complexes sont rarement utilisés dans les installations de biogaz à faire soi-même en raison de leur prix élevé et de leurs coûts d'électricité.

D'autres s'appliquent façons:

• mélanger à la main;
• mise en marche périodique des pompes fécales, pompage de la fraction liquide du fond vers la surface;
• l'utilisation d'un compresseur, qui pompe le gaz sous le couvercle du réservoir dans le substrat, déplace les couches inférieures.

Il n'est pas nécessaire de remuer 24 heures sur 24 ; pour automatiser le processus de démarrage, les pompes, les compresseurs ou les mélangeurs sont connectés via des minuteries de puissance appropriée.

Chauffage et isolation

La réaction de fermentation se déroule activement à des températures de 34 à 43°C. Aucune des méthodes connues de production de biogaz ne pourra maintenir de tels paramètres de manière indépendante tout au long de l'année. Même dans les régions les plus méridionales, les chauffage et isolation de haute qualité.

Méthodes de conservation de la chaleur:

• approfondir le réacteur dans le sol avec isolation simultanée des parois ;
• isolation du bunker extérieur avec des matériaux modernes - polystyrène, polystyrène expansé, laine de roche, mousse expansée.

Parfois, des équipements sont installés dans des dépendances ou des pavillons en bois ou en polycarbonate sont érigés autour des réacteurs. Le chauffage est assuré par des résistances électriques ou une chaudière est mise en route, qui consomme une partie du gaz produit.

Lorsque la température du substrat descend en dessous de 30 °C, la fermentation peut prendre jusqu'à 30 jours ou s'arrêter complètement.

Calcul du coût estimé

Avant de procéder à la conception de l'installation, il est nécessaire de calculer soigneusement tous les coûts impliqués. Dans certains cas - climat rigoureux, peu de matières premières disponibles - il est plus rentable d'abandonner la construction.

Coûts de production de biogaz

Les coûts de production de biogaz se composent de le coût des équipements, les frais d'installation et de maintenance... Si des matières premières achetées sont utilisées, les frais de livraison sont pris en compte.

L'installation elle-même est achetée fabriqué en usine ou faites-le vous-même... Les produits fabriqués sont installés, configurés et entretenus par des organismes spécialisés. Pour certains modèles, vous devrez acheter Consommables - activateurs de fermentation ou bactéries.

Pendant l'exploitation, les coûts se composent de frais d'électricité pour mélanger le substrat et chauffer le réacteur.

Le coût d'une installation de biogaz prête à l'emploi et faite maison

L'industrie produit des installations de biogaz pour les fermes. Le volume du bioréacteur varie de 0,5 à 30 m³... Système complet avec réservoir sur 1m³, par exemple, BUG-M, contenant tous les composants nécessaires, coûte environ 180 mille roubles... Installations pour exploitations avec troupeaux de bovins 12 têtes ou 1000 oiseaux coûtera 2 millions de roubles.

Peu de ménages peuvent se permettre l'achat d'un tel équipement, ils préfèrent donc faire l'installation eux-mêmes.

Générateurs domestiques peut coûter le montant à partir de 50 mille roubles, ce qui vous permet d'économiser considérablement sur votre achat.