Come produrre metano in casa. Impianto biogas fai da te per la casa

28.08.2023

Molti proprietari di case sono preoccupati su come ridurre i costi per il riscaldamento domestico, la cucina e la fornitura di elettricità. Alcuni di loro hanno già costruito impianti di biogas con le proprie mani e si sono parzialmente o completamente isolati dai fornitori di energia. Si scopre che ottenere carburante quasi gratuito in una famiglia privata non è molto difficile.

Cos’è il biogas e come può essere utilizzato?

I proprietari di aziende agricole lo sanno: accumulando materiale vegetale, escrementi di uccelli e letame, col tempo si ottiene prezioso fertilizzante organico. Ma pochi di loro sanno che la biomassa non si decompone da sola, ma sotto l'influenza di vari batteri.

Elaborando il substrato biologico, questi minuscoli microrganismi rilasciano prodotti di scarto, inclusa una miscela di gas. La maggior parte (circa il 70%) è metano, lo stesso gas che brucia nei bruciatori delle stufe domestiche e delle caldaie per il riscaldamento.

L’idea di utilizzare tali ecocarburanti per varie esigenze economiche non è nuova. I dispositivi per la sua estrazione venivano utilizzati nell'antica Cina. Anche gli innovatori sovietici esplorarono la possibilità di utilizzare il biogas negli anni ’60 del secolo scorso. Ma la tecnologia ha conosciuto un vero e proprio risveglio all’inizio degli anni 2000. Attualmente, gli impianti di biogas vengono utilizzati attivamente in Europa e negli Stati Uniti per il riscaldamento delle case e per altre esigenze.

Come funziona un impianto di biogas?

Il principio di funzionamento del dispositivo di produzione di biogas è abbastanza semplice:

La biomassa diluita con acqua viene caricata in un contenitore sigillato, dove inizia a “fermentare” e a rilasciare gas;
il contenuto del serbatoio viene aggiornato regolarmente: le materie prime lavorate dai batteri vengono drenate e aggiunte quelle fresche (in media circa il 5-10% al giorno);
Il gas accumulato nella parte superiore del serbatoio viene fornito attraverso un apposito tubo al collettore del gas e quindi agli elettrodomestici.

Schema di un impianto di biogas.

Quali materie prime sono adatte per il bioreattore?

Gli impianti per la produzione di biogas sono redditizi solo dove vi è un rifornimento quotidiano di materia organica fresca - letame o escrementi di bestiame e pollame. È inoltre possibile aggiungere nel bioreattore erba tritata, cime, foglie e rifiuti domestici (in particolare bucce di verdure).

L'efficienza dell'impianto dipende in gran parte dal tipo di materia prima caricata. È stato dimostrato che, a parità di massa, la resa maggiore di biogas si ottiene dalle deiezioni dei suini e dalle deiezioni dei tacchini. A loro volta, gli escrementi delle mucche e gli scarti degli insilati producono meno gas per lo stesso carico.

Utilizzo di materie prime biologiche per il riscaldamento domestico.

Cosa non può essere utilizzato in un impianto di biogas?

Esistono fattori che possono ridurre significativamente l’attività dei batteri anaerobici o addirittura arrestare completamente il processo di produzione di biogas. Materie prime contenenti:

antibiotici;
muffa;
detergenti sintetici, solventi e altri “prodotti chimici”;
resine (compresa la segatura di conifere).

È inefficace utilizzare letame già in decomposizione: è possibile caricare solo rifiuti freschi o pre-essiccati. Inoltre non si dovrebbe permettere che le materie prime si impregnano d'acqua: un indicatore del 95% è già considerato critico. È tuttavia necessario aggiungere ancora una piccola quantità di acqua pulita alla biomassa per facilitarne il caricamento e accelerare il processo di fermentazione. Letame e rifiuti vengono diluiti fino alla consistenza del porridge di semola sottile.

Impianto biogas per uso domestico

Oggi l’industria già realizza impianti per la produzione di biogas su scala industriale. La loro acquisizione e installazione è costosa; tali apparecchiature nelle abitazioni private si ammortizzano non prima di 7-10 anni, a condizione che per la lavorazione vengano utilizzati grandi volumi di materia organica. L'esperienza dimostra che, se lo desidera, un proprietario esperto può costruire con le proprie mani un piccolo impianto di biogas per una casa privata e con i materiali più convenienti.

Preparazione del bunker di lavorazione

Innanzitutto vi servirà un contenitore cilindrico a chiusura ermetica. Naturalmente è possibile utilizzare pentole grandi o bollitori, ma il loro piccolo volume non consentirà di ottenere una produzione di gas sufficiente. Pertanto, per questi scopi, vengono spesso utilizzati fusti di plastica con un volume compreso tra 1 m³ e 10 m³.

Puoi crearne uno tu stesso. Sono disponibili in commercio fogli in PVC; con sufficiente robustezza e resistenza agli ambienti aggressivi, possono essere facilmente saldati nella struttura della configurazione desiderata. Come bunker può essere utilizzato anche un barile di metallo di volume sufficiente. È vero, dovrai adottare misure anticorrosione: coprirlo all'interno e all'esterno con vernice resistente all'umidità. Se il serbatoio è in acciaio inossidabile, ciò non è necessario.

Sistema di scarico del gas

Il tubo di uscita del gas è montato nella parte superiore della canna (solitamente nel coperchio): è qui che si accumula, secondo le leggi della fisica. Attraverso un tubo collegato, il biogas viene fornito al sifone, quindi al serbatoio di stoccaggio (opzionalmente, utilizzando un compressore in una bombola) e agli elettrodomestici. Si consiglia inoltre di installare una valvola di rilascio vicino all'uscita del gas: se la pressione all'interno del serbatoio diventa troppo alta, rilascerà il gas in eccesso.

Sistema di approvvigionamento e scarico delle materie prime

Per garantire una produzione continua della miscela di gas, i batteri presenti nel substrato devono essere costantemente (quotidiani) “nutriti”, ovvero deve essere aggiunto letame fresco o altra sostanza organica. A loro volta, le materie prime già lavorate dal bunker devono essere rimosse in modo che non occupino spazio utile nel bioreattore.

Per fare ciò, nella canna vengono praticati due fori: uno (per lo scarico) quasi vicino al fondo, l'altro (per il caricamento) più in alto. Al loro interno vengono saldati (saldati, incollati) tubi con un diametro di almeno 300 mm. La tubazione di carico è diretta verso l'alto e dotata di un imbuto, e lo scarico è disposto in modo tale da poter raccogliere comodamente il liquame lavorato (che potrà successivamente essere utilizzato come fertilizzante). Le giunture sono sigillate.

Sistema di riscaldamento

Isolamento termico del bunker.

Se il bioreattore viene installato all'aperto o in un locale non riscaldato (cosa necessaria per motivi di sicurezza), deve essere dotato di isolamento termico e riscaldamento del substrato. La prima condizione si ottiene “avvolgendo” la botte con eventuale materiale isolante oppure approfondendola nel terreno.

Per quanto riguarda il riscaldamento, puoi considerare una varietà di opzioni. Alcuni artigiani installano all'interno dei tubi attraverso i quali circola l'acqua dall'impianto di riscaldamento e li installano lungo le pareti della botte sotto forma di una serpentina. Altri collocano il reattore in un serbatoio più grande con acqua all'interno, riscaldato da riscaldatori elettrici. La prima opzione è più conveniente e molto più economica.

Per ottimizzare il funzionamento del reattore è necessario mantenere la temperatura del suo contenuto ad un certo livello (almeno 38⁰C). Ma se supera i 55⁰C, i batteri che formano gas semplicemente “cuoceranno” e il processo di fermentazione si fermerà.

Sistema di miscelazione

Come dimostra la pratica, nei progetti un agitatore manuale di qualsiasi configurazione aumenta significativamente l'efficienza del bioreattore. L'asse a cui sono saldate (avvitate) le pale del “miscelatore” viene rimosso attraverso il coperchio della botte. Successivamente viene posizionata la maniglia del cancello e il foro viene accuratamente sigillato. Tuttavia, gli artigiani domestici non sempre dotano i fermentatori di tali dispositivi.

Produzione di biogas

Dopo che l'impianto è pronto, al suo interno viene caricata la biomassa diluita con acqua in un rapporto di circa 2:3. I rifiuti di grandi dimensioni devono essere frantumati: la dimensione massima della frazione non deve superare i 10 mm. Successivamente si chiude il coperchio: tutto quello che devi fare è attendere che la miscela inizi a “fermentare” e rilasciare biogas. In condizioni ottimali, la prima fornitura di carburante viene osservata diversi giorni dopo il caricamento.

Il fatto che il gas sia "iniziato" può essere giudicato dal caratteristico suono gorgogliante nel sigillo dell'acqua. Allo stesso tempo, la canna dovrebbe essere controllata per eventuali perdite. Questo viene fatto utilizzando una normale soluzione di sapone: viene applicata su tutte le articolazioni e osservata per vedere se compaiono bolle.

Il primo aggiornamento delle materie prime bio dovrebbe essere effettuato tra circa due settimane. Dopo che la biomassa è stata versata nell'imbuto, dal tubo di scarico fuoriuscirà lo stesso volume di materia organica di scarto. Quindi questa procedura viene eseguita quotidianamente o ogni due giorni.

Quanto dura il biogas risultante?

In una piccola azienda agricola, un impianto di biogas non sarà un’alternativa assoluta al gas naturale e alle altre fonti energetiche disponibili. Ad esempio, utilizzando un dispositivo con una capacità di 1 m³, puoi ottenere carburante solo per un paio d'ore di cucina per una piccola famiglia.

Ma con un bioreattore da 5 m³ è già possibile riscaldare una stanza con una superficie di 50 m², ma il suo funzionamento dovrà essere mantenuto caricando quotidianamente materie prime del peso di almeno 300 kg. Per fare questo, devi avere una decina di maiali, cinque mucche e un paio di dozzine di polli nella fattoria.

Gli artigiani che sono riusciti a far funzionare autonomamente gli impianti di biogas condividono video con corsi di perfezionamento su Internet:

Materiali obbligatori richiesti:

due contenitori;
tubi di collegamento;
valvole;
filtro del gas;
mezzi per garantire la tenuta (colla, resina, sigillante, ecc.);

Auspicabile:

agitatore con motore elettrico;
termometro;
misuratore di pressione;

La sequenza seguente è adatta per le regioni meridionali. Per il funzionamento in qualsiasi condizione, dovrebbe essere aggiunto un sistema di riscaldamento del reattore, che garantirà il riscaldamento della nave a 40 gradi Celsius e aumenterà l'isolamento termico, ad esempio racchiudendo la struttura con una serra. Si consiglia di coprire la serra con pellicola nera. Si consiglia inoltre di aggiungere alla tubazione un dispositivo di drenaggio della condensa.

Realizzazione di un semplice impianto di biogas:

Crea un contenitore per la conservazione. Selezioniamo un serbatoio in cui verrà immagazzinato il biogas risultante. Il serbatoio è fissato con una valvola e dotato di manometro. Se il consumo di gas è costante, non è necessario un serbatoio di gas.
Isolare la struttura all'interno della fossa.
Installare i tubi. Posare i tubi nella fossa per caricare le materie prime e scaricare l'humus del compost. Nel serbatoio del reattore sono realizzati un foro di ingresso e uno di uscita. Il reattore è posto in una fossa. I tubi sono collegati ai fori. I tubi vengono fissati saldamente mediante colla o altri mezzi idonei. I diametri dei tubi inferiori a 30 cm contribuiranno al loro intasamento. Il luogo di carico dovrebbe essere scelto sul lato soleggiato.
Installa il portello. Il rettore, dotato di portello, rende più convenienti i lavori di riparazione e manutenzione. Il portello e il recipiente del reattore devono essere sigillati con gomma. È inoltre possibile installare sensori di temperatura, pressione e livello delle materie prime.
Seleziona un contenitore per il bioreattore. Il contenitore selezionato deve essere durevole, poiché la fermentazione rilascia una grande quantità di energia; avere un buon isolamento termico; essere aria e impermeabile. I vasi a forma di uovo sono i più adatti. Se la costruzione di un reattore di questo tipo risultasse problematica, una buona alternativa sarebbe un recipiente cilindrico con bordi arrotondati. I contenitori di forma quadrata sono meno efficienti perché la biomassa indurita si accumula negli angoli, rendendo difficile la fermentazione.
Preparare la fossa.
Selezionare una posizione per montare l'installazione futura. Si consiglia di scegliere un luogo abbastanza lontano dalla casa e in modo da poter scavare una buca. Posizionarlo all'interno di una fossa permette di risparmiare notevolmente sull'isolamento termico, utilizzando materiali economici come l'argilla.
Controllare la tenuta della struttura risultante.
Avviare il sistema.
Aggiungi materie prime. Aspettiamo circa due settimane affinché avvengano tutti i processi necessari: una condizione necessaria per la combustione del gas è l'eliminazione dell'anidride carbonica. A questo scopo basterà un normale filtro acquistato in un negozio di ferramenta. Un filtro fatto in casa è costituito da un pezzo di tubo del gas lungo 30 cm riempito con legno secco e trucioli di metallo.

Composizione e tipologie

Il biogas è un gas ottenuto come risultato di un processo biochimico trifase sulla biomassa, che avviene in condizioni sigillate.

Il processo di decomposizione della biomassa è sequenziale: prima viene esposta ai batteri idrolitici, poi ai batteri che formano acidi e infine ai batteri che formano metano. Il materiale per i microrganismi in ogni fase è il prodotto dell'attività della fase precedente.

All'uscita, la composizione approssimativa del biogas si presenta così:

metano (dal 50 al 70%);
anidride carbonica (dal 30 al 40%);
idrogeno solforato (~2%);
idrogeno (~1%);
ammoniaca (~1%);

L'accuratezza delle proporzioni è influenzata dalle materie prime utilizzate e dalla tecnologia di produzione del gas. Il metano ha un potenziale di combustione; maggiore è la sua percentuale, meglio è.

Culture antiche risalenti a più di tremila anni fa (India, Persia o Assiria) hanno esperienza nell'uso di gas di palude infiammabili. La base scientifica si è formata molto più tardi. La formula chimica del metano CH 4 è stata scoperta dallo scienziato John Dalton e la presenza di metano nel gas di palude è stata scoperta da Humphry Davy. La Seconda Guerra Mondiale ha svolto un ruolo importante nello sviluppo dell’industria delle energie alternative, richiedendo alle parti in guerra un enorme bisogno di risorse energetiche.

Il possesso da parte dell'URSS di enormi riserve di petrolio e gas naturale portò ad una mancanza di domanda per altre tecnologie di produzione energetica; lo studio del biogas era principalmente oggetto di interesse per la scienza accademica. Al momento la situazione è cambiata così tanto che, oltre alla produzione industriale di vari tipi di carburante, chiunque può creare un impianto di biogas per i propri scopi.

Dispositivo di installazione

– un insieme di apparecchiature progettate per produrre biogas da materie prime organiche.

In base alla tipologia di materia prima fornita si distinguono le seguenti tipologie di impianti biogas:

con alimentazione porzionata;
con alimentazione continua;

Gli impianti di biogas con una fornitura costante di materie prime sono più efficienti.

Per tipo di lavorazione della materia prima:

Nessuna agitazione automatica materie prime e mantenimento della temperatura richiesta - complessi con attrezzature minime, adatti a piccole aziende agricole (Diagramma 1).
Con agitazione automatica, ma senza mantenere la temperatura richiesta - serve anche le piccole aziende agricole, in modo più efficiente rispetto al tipo precedente.
Con supporto per la temperatura richiesta, ma senza miscelazione automatica.
Con miscelazione automatica delle materie prime e supporto della temperatura.

Principio di funzionamento

Il processo di conversione delle materie prime organiche in biogas è chiamato fermentazione. Le materie prime vengono caricate in un contenitore speciale che fornisce una protezione affidabile della biomassa dall'ossigeno. Un evento che avviene senza l'intervento dell'ossigeno è detto anaerobico.

Sotto l'influenza di batteri speciali, la fermentazione inizia a avvenire in un ambiente anaerobico. Man mano che la fermentazione procede, la materia prima si ricopre di una crosta, che deve essere periodicamente distrutta. La distruzione viene effettuata mediante miscelazione accurata.

È necessario mescolare i contenuti almeno due volte al giorno, senza violare la tenuta del processo. Oltre a rimuovere la crosta, l'agitazione permette di distribuire uniformemente acidità e temperatura all'interno della massa organica. Come risultato di queste manipolazioni si produce biogas.

Il gas risultante viene raccolto in un serbatoio e da lì viene consegnato al consumatore tramite tubi. I biofertilizzanti ottenuti dopo la lavorazione della materia prima possono essere utilizzati come additivo alimentare per animali o aggiunti al terreno. Questo fertilizzante si chiama humus di compost.

L’impianto di biogas comprende i seguenti elementi:

vasca di omogeneizzazione;
reattore;
agitatori;
serbatoio di stoccaggio (deposito gas);
complesso di riscaldamento e miscelazione dell'acqua;
complesso gassoso;
complesso di pompe;
separatore;
sensori di controllo;
Strumentazione e automazione con visualizzazione;
sistema di sicurezza;

Un esempio di impianto biogas di tipo industriale è mostrato nel Diagramma 2.

Materie prime utilizzate

La decomposizione di qualsiasi materia animale o vegetale rilascerà gas infiammabili a vari livelli. Miscele di varia composizione sono adatte per le materie prime: letame, paglia, erba, rifiuti vari, ecc. La reazione chimica richiede un'umidità del 70%, quindi la materia prima deve essere diluita con acqua.

La presenza di detergenti, cloro e detersivi nella biomassa organica è inaccettabile poiché interferiscono con le reazioni chimiche e possono danneggiare il reattore. Inoltre non sono adatte per il reattore le materie prime con segatura di conifere (contenente resine), con un'elevata percentuale di lignina e che supera la soglia di umidità del 94%.

Verdura. Le materie prime vegetali sono eccellenti per la produzione di biogas. L'erba fresca fornisce la massima resa di carburante: da una tonnellata di materia prima si ottengono circa 250 m 3 di gas con una percentuale di metano del 70%. L'insilato di mais è leggermente più piccolo: 220 m3. Cime di barbabietola – 180 m3.

Quasi tutte le piante, fieno o alghe possono essere utilizzate come biomassa. Lo svantaggio dell'applicazione è la lunghezza del ciclo produttivo. Il processo per ottenere il biogas dura fino a due mesi. Le materie prime devono essere macinate finemente.

Animale. Rifiuti provenienti da impianti di lavorazione, caseifici, macelli, ecc. Adatto per impianti biogas. La resa massima di combustibile è fornita dai grassi animali: 1500 m 3 di biogas con una quota di metano dell'87%. Lo svantaggio principale è la carenza. Anche le materie prime animali devono essere macinate.

Escrementi. Il vantaggio principale del letame è la sua economicità e facile disponibilità. Svantaggio: la quantità e la qualità del biogas sono inferiori rispetto ad altri tipi di materie prime. Gli escrementi di cavallo e mucca possono essere trattati immediatamente. Il ciclo produttivo durerà circa due settimane e produrrà una capacità di 60 m3 con il 60% di metano.

Il letame di pollo e quello di maiale non possono essere utilizzati direttamente perché sono tossici. Per avviare il processo di fermentazione, devono essere miscelati con insilato. Possono essere utilizzati anche i rifiuti umani, ma le acque reflue non sono adatte poiché il contenuto fecale è basso.

Schemi di lavoro

Schema 1 – impianto di biogas senza miscelazione automatica delle materie prime:

Schema 2 – impianto di biogas industriale:

Infine ecco un elenco di informazioni utili che ti aiuteranno ad evitare ulteriori problemi nella realizzazione di un impianto di biogas:

La pratica dice che per riscaldare uno spazio abitativo con una superficie di 50 m2 è necessario consumare 3,5 m3 di gas all'ora.
Non è consigliabile utilizzare il biogas direttamente per cucinare, perché il sapore potrebbe cambiare.
È necessario evitare di introdurre oggetti solidi (dadi, bulloni, ecc.) nelle materie prime perché l'attrezzatura potrebbe deteriorarsi.

Affinché il biogas possa bruciare in modo stabile, deve soddisfare determinati standard:

contenuto di metano almeno 65% (contenuto ottimale dal 90 al 95%);
non dovrebbero esserci vapore acqueo, idrogeno e anidride carbonica;
pressione normale di alimentazione del gas 12,5 bar;

Se il gas si esaurisce a causa di un aumento di pressione o per altri motivi e la sua fornitura continua, ciò può portare a conseguenze tragiche. Pertanto, dovrebbero essere utilizzate apparecchiature moderne con sensori di monitoraggio del gas.

Puoi ottenere una fonte di energia economica da solo, a casa: devi solo assemblare un impianto di biogas. Se comprendi il principio del suo funzionamento e della sua struttura, non è difficile da fare. La miscela che produce contiene una grande quantità di metano (a seconda della materia prima caricata - fino al 70%), quindi ha una vasta gamma di applicazioni.

La ricarica delle bombole di automobili funzionanti a gas come combustibile per il riscaldamento delle caldaie non è un elenco completo di tutte le possibili opzioni per l'utilizzo del prodotto finito. La nostra storia parla di come installare un impianto di biogas con le proprie mani.

Esistono diversi modelli dell'unità. Quando si sceglie una particolare soluzione ingegneristica, è necessario comprendere quanto sia adatta questa installazione alle condizioni locali. Questo è il criterio principale per valutare la fattibilità dell'installazione. Inoltre, hai le tue capacità, cioè che tipo di materie prime e in quale volume puoi utilizzare, cosa puoi fare con le tue mani.

Il biogas è prodotto dalla decomposizione della sostanza organica, ma la sua “resa” (in termini volumetrici), e quindi l'efficienza dell'impianto, dipende esattamente da cosa vi viene caricato. La tabella fornisce informazioni rilevanti (dati indicativi), che aiuteranno a determinare la scelta di una specifica soluzione ingegneristica. Sarebbero utili anche alcuni grafici esplicativi.

Opzioni di progettazione

Con caricamento manuale delle materie prime, senza riscaldamento e agitazione

Per uso domestico, questo modello è considerato il più conveniente. Con una capacità del reattore compresa tra 1 e 10 m³, saranno necessari circa 50–220 kg di letame al giorno. Questo è ciò da cui bisogna procedere per decidere la dimensione del contenitore.

L'installazione è installata nel terreno, quindi richiederà una piccola fossa. Una posizione sul sito viene selezionata in base alle sue dimensioni calcolate. La composizione e lo scopo di tutti gli elementi del circuito non sono difficili da comprendere.

Funzionalità di installazione

Dopo aver installato il reattore in cantiere è necessario verificarne la tenuta. Quindi il metallo deve essere verniciato (preferibilmente con una composizione resistente al gelo) e isolato.

La rimozione dei rifiuti avviene in modo naturale, sia durante il processo di aggiunta di una nuova porzione, sia quando c'è un eccesso di gas nel reattore con la valvola chiusa. Pertanto la capacità del contenitore per la raccolta dei rifiuti non dovrà essere inferiore a quella di quello funzionante.
Nonostante la semplicità del dispositivo e l'attrattiva per l'assemblaggio fai-da-te, poiché non sono previsti la miscelazione e il riscaldamento della massa, è consigliabile questa opzione di installazione per operare in regioni con clima mite, cioè principalmente nel sud della Russia. Sebbene, con un isolamento termico di alta qualità, in condizioni in cui gli strati d'acqua sotterranei sono profondi, questo design è abbastanza adatto per la zona centrale.

Senza riscaldamento, ma mescolando

Quasi la stessa cosa, solo una piccola modifica che aumenta notevolmente le prestazioni dell'impianto.

Come realizzare un meccanismo? Per chi l'ha assemblato con le proprie mani, ad esempio, questo non è un problema. Nel reattore dovrà essere montato un albero con pale. Pertanto, è necessario installare cuscinetti di supporto. È bene utilizzare una catena come collegamento di trasmissione tra l'albero e la leva.

L'impianto di biogas può essere utilizzato in quasi tutte le regioni, ad eccezione di quelle settentrionali. Ma a differenza del modello precedente, richiede supervisione.

Agitazione + riscaldamento

L'effetto termico sulla biomassa aumenta l'intensità dei processi di decomposizione e fermentazione che si verificano in essa. L'unità di biogas è più versatile nell'uso, poiché può funzionare in due modalità: mesofila e termofila, ovvero nell'intervallo di temperatura (circa) 25 - 65 ºС (vedere i grafici sopra).

Nello schema sopra la caldaia funziona con il gas risultante, sebbene questa non sia l'unica opzione. Il riscaldamento della biomassa può essere effettuato in diversi modi, a seconda di come è più conveniente per il proprietario organizzarlo.

Opzioni automatizzate

La differenza tra questo schema è che è collegato all'installazione. Ciò consente di accumulare riserve di gas anziché utilizzarlo immediatamente per lo scopo previsto. La facilità d'uso è dovuta anche al fatto che quasi tutti i regimi di temperatura sono adatti per la fermentazione intensiva.

Questa installazione è ancora più produttiva. È in grado di trattare fino a 1,3 tonnellate di materie prime al giorno con un volume di reattore simile. Caricamento, miscelazione: la pneumatica è responsabile di questo. Il canale di scarico consente di rimuovere i rifiuti in un bunker per lo stoccaggio a breve termine o in contenitori mobili per la rimozione immediata. Ad esempio, per concimare i campi.

Queste opzioni di impianti di biogas sono difficilmente adatte all’uso domestico. Installarli, soprattutto con le tue mani, è molto più difficile. Ma per una piccola azienda agricola è una buona soluzione.

Impianto biogas meccanizzato

La differenza rispetto ai modelli precedenti sta nel serbatoio aggiuntivo in cui avviene la preparazione preliminare della massa della materia prima.

Il biogas compresso viene immesso nella tramoggia di carico e quindi nel reattore. Viene utilizzato anche per il riscaldamento.

L'unica cosa necessaria quando si assembla una qualsiasi installazione con le proprie mani sono calcoli ingegneristici accurati. Potrebbe essere necessario consultare uno specialista. Altrimenti tutto è abbastanza semplice. Se almeno uno dei lettori si interessa a un'unità di biogas e la installa da solo, l'autore non ha lavorato invano su questo articolo. Buona fortuna!

Le aziende agricole hanno bisogno di combustibile per i sistemi di riscaldamento, per la generazione di elettricità e per altre necessità quotidiane. Poiché i prezzi dell'energia aumentano costantemente anno dopo anno, ogni proprietario di casa o di piccola impresa ha pensato almeno una volta a come produrre biogas in casa.

Gli impianti di biogas vengono sempre più utilizzati nelle aziende agricole, consentendo loro di risparmiare sul riscaldamento

Un impianto di biogas per una casa privata ti consente di organizzare la produzione di biogas direttamente nel tuo giardino, risolvendo il problema del carburante. Poiché una percentuale significativa dei residenti del villaggio ha competenze nel lavoro con strumenti di saldatura e idraulici, la questione dell'autoproduzione di un impianto di produzione di gas sembra logica. In questo modo puoi risparmiare non solo sul lavoro, ma anche sui materiali se usi mezzi improvvisati.

Cos'è il biogas e come si forma: ottenimento e produzione

Il biogas è una sostanza che si forma durante la fermentazione dei rifiuti organici, che contiene metano in quantità sufficiente per essere utilizzata come combustibile. Quando bruciato, il biogas rilascia calore, sufficiente per riscaldare una casa o fare rifornimento di carburante per un'auto. la fonte di energia è il letame, facilmente accessibile ed economico o addirittura gratuito se si tratta di un'azienda zootecnica o di una grande azienda agricola privata.

Il biogas è un biocarburante ecologico che puoi produrre con le tue mani; il gas biologico è legato al gas naturale. Il gas è prodotto dalla lavorazione degli scarti da parte di batteri anaerobici. La fermentazione avviene in un contenitore senz'aria chiamato bioreattore. Il tasso di produzione di biogas dipende dalla quantità di rifiuti caricati nel biogeneratore. Sotto l'influenza dei batteri, dalla materia prima viene rilasciata una miscela di metano e anidride carbonica con alcune miscele di altre sostanze gassose. Il gas risultante viene rimosso dal bioreattore, purificato e utilizzato per i propri bisogni. Le materie prime lavorate al termine del processo diventano fertilizzante, che viene utilizzato per migliorare la fertilità del suolo. La produzione di biogas è vantaggiosa per le aziende zootecniche che hanno accesso gratuitamente al letame e ad altri rifiuti organici.

Vantaggi della combustione di combustibile dal letame (fertilizzante agricolo) per il riscaldamento: elettricità dal metano

I vantaggi del biogas come combustibile includono:

Riciclaggio dei rifiuti efficiente ed ecologico
Disponibilità di materie prime per la produzione di gas nelle aree rurali
Possibilità di organizzare un ciclo chiuso di produzione senza sprechi di gas e fertilizzanti dal letame
Fonte di materie prime inesauribile e autorigenerante

Come costruire un bioreattore (installazione) con le tue mani

Gli impianti di biogas che producono gas dal letame possono essere facilmente assemblati con le proprie mani sul proprio sito. Prima di assemblare un bioreattore per la lavorazione del letame, vale la pena disegnare disegni e studiare attentamente tutte le sfumature, perché un contenitore contenente una grande quantità di gas esplosivo può costituire fonte di grave pericolo se utilizzato in modo errato o se vi sono errori nella progettazione dell'impianto.

Schema di produzione di biogas

La capacità del bioreattore viene calcolata in base alla quantità di materia prima utilizzata per produrre metano. Affinché le condizioni operative siano ottimali, la capacità del reattore è riempita di rifiuti per almeno due terzi. Per questi scopi viene utilizzata una fossa profonda. Per garantire un'elevata tenuta, le pareti della fossa sono rinforzate con cemento o rinforzate con plastica e talvolta nella fossa vengono installati anelli di cemento. La superficie delle pareti è trattata con soluzioni antiumidità. La tenuta è una condizione necessaria per il funzionamento efficiente dell'impianto. Migliore è l'isolamento del contenitore, maggiori saranno la qualità e la quantità. Inoltre, i prodotti della decomposizione dei rifiuti sono velenosi e, se fuoriusciti, possono essere dannosi per la salute.

Nel contenitore dei rifiuti è installato un agitatore. Ha il compito di mescolare gli scarti durante la fermentazione, prevenendo la distribuzione non uniforme delle materie prime e la formazione di una crosta. Dopo il miscelatore, nel letame viene installata una struttura di drenaggio che facilita la rimozione del gas nel serbatoio di stoccaggio e previene le perdite. È necessario rimuovere il gas per ragioni di sicurezza, nonché per migliorare la qualità dei fertilizzanti rimasti nel reattore dopo la lavorazione. Sul fondo del reattore viene praticato un foro per. Il foro è dotato di un coperchio ermetico in modo che l'attrezzatura rimanga sigillata.

Come garantire la fermentazione attiva della biomassa in casa utilizzando un generatore e altre attrezzature: trattamento, composizione ed estrazione dei rifiuti

Affinché il processo di lavorazione in un bioreattore proceda più velocemente, è necessario il riscaldamento. La temperatura ambiente è sufficiente affinché la lavorazione del letame avvenga senza aiuto esterno. Ma in condizioni meteorologiche sfavorevoli, in inverno, un mini impianto di biogas ha bisogno di una fonte di calore aggiuntiva, altrimenti la produzione di gas diventa impossibile. Affinché i batteri possano convertire i rifiuti in gas, la temperatura nel reattore deve essere superiore a 38 gradi Celsius. Non è difficile ottenere il biogas con le proprie mani, l'importante è conoscere alcune regole di produzione.

Il contenitore viene riscaldato utilizzando una serpentina, che si trova sotto il reattore, oppure installando riscaldatori elettrici per riscaldare direttamente il serbatoio. , che trasformano i rifiuti in gas, sono già presenti nelle materie prime. Per attivare i microrganismi e avviare il processo di produzione di biogas, la temperatura nel contenitore deve essere sufficiente per la fermentazione. Per facilitare il controllo del rispetto delle condizioni di temperatura, il riscaldamento automatico è collegato al reattore. Riscalda il contenitore quando viene caricato il carburante alla temperatura desiderata e spegne il riscaldamento quando viene raggiunto il segno desiderato sul termometro. Un dispositivo di controllo della temperatura, facile da trovare in un negozio di apparecchiature a gas, può svolgere il ruolo di un riscaldatore automatico.

Modulo di controllo della temperatura. Può essere acquistato in qualsiasi negozio di ferramenta

Corretta rimozione del gas da un bioreattore: disegni, uso della tecnologia

Per rimuovere facilmente il gas formatosi dal serbatoio, gli impianti di biogas sono dotati di una serie di dispositivi:

Tubi in plastica disposti verticalmente con un gran numero di fori per facilitare la separazione del gas dalla materia prima. La parte superiore del tubo dovrebbe sporgere sopra la massa di scarico, consentendo al gas di fuoriuscire liberamente.
Una pellicola stesa sul contenitore crea una sorta di effetto serra. Mantiene la temperatura desiderata all'interno del contenitore e impedisce inoltre al gas di mescolarsi con l'aria.

A volte il contenitore è coperto da una cupola di cemento o altro materiale. Per evitare che una tale cupola voli via sotto la pressione del gas risultante, viene accuratamente fissata alla struttura e legata con cavi.
Un tubo di scarico del gas è posizionato nella parte superiore del reattore. Il tubo è dotato di un meccanismo di bloccaggio ermetico per non violare la tenuta della struttura. Il biogas appena rilasciato, entrando nel tubo di scarico, è saturo di vapore acqueo e contiene molte impurità. avviene per condensazione: una volta raffreddata a temperatura ambiente, l'acqua si deposita sotto forma di condensa sulle pareti del tubo. Per evitare fenomeni di corrosione, il tubo di scarico è installato in modo da facilitare l'evacuazione della condensa attraverso il separatore.
Per rimuovere le impurità di idrogeno solforato dal biogas, nel percorso verso l'impianto di stoccaggio viene installato un filtro realizzato con carbone attivo appositamente trattato, dove la miscela viene ossidata in zolfo e depositata nell'assorbente.

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Un impianto di biogas autoassemblato, che trasforma il letame in biogas a casa, riduce significativamente i costi di riscaldamento ed elettricità. Tale installazione ridurrà i costi di fornitura di calore a una casa privata, ridurrà il costo dei prodotti agricoli, aumentando così la redditività dell'azienda agricola. – la capacità di trasformare i rifiuti in una fonte di energia alternativa al gas naturale. Il biogas è ecologico e moderno.

Tra le componenti importanti della nostra vita, di grande importanza sono le risorse energetiche, i cui prezzi aumentano quasi ogni mese. Ogni stagione invernale crea un buco nei bilanci familiari, costringendoli a sostenere le spese di riscaldamento e, quindi, di combustibile per stufe e caldaie. Ma cosa fare, dopo tutto, l'elettricità, il gas, il carbone o la legna da ardere costano, e più le nostre case sono lontane dalle principali autostrade energetiche, più costoso costerà il riscaldamento... Nel frattempo, il riscaldamento alternativo, indipendente da qualsiasi fornitore e tariffa , può essere costruito sul biogas, la cui produzione non richiede esplorazione geologica, perforazione di pozzi o costose attrezzature di pompaggio.

Il biogas può essere ottenuto quasi in condizioni domestiche, sostenendo costi minimi e rapidamente recuperabili: la maggior parte delle risposte su questo problema sono contenute in questo articolo.

Riscaldamento a biogas - storia

L'interesse per il gas infiammabile formato nelle paludi durante la stagione calda dell'anno è sorto tra i nostri lontani antenati: culture avanzate di India, Cina, Persia e Assiria hanno sperimentato il biogas più di 3mila anni fa. Negli stessi tempi antichi, nell'Europa tribale, gli Svevi Alemanni notarono che il gas rilasciato nelle paludi bruciava bene: lo usavano per riscaldare le loro capanne, fornendo loro gas attraverso tubi di cuoio e bruciandoli nei focolari. Gli Svevi consideravano il biogas il “soffio dei draghi”, che credevano vivessero nelle paludi.

Secoli e millenni dopo, il biogas conobbe la sua seconda scoperta: nel XVII e XVIII secolo due scienziati europei gli prestarono immediatamente attenzione. Il famoso chimico del suo tempo, Jan Baptista van Helmont, stabilì che la decomposizione di qualsiasi biomassa produce un gas infiammabile, e il famoso fisico e chimico Alessandro Volta stabilì una relazione diretta tra la quantità di biomassa in cui avvengono i processi di decomposizione e la quantità di biogas rilasciato. Nel 1804 il chimico inglese John Dalton scoprì la formula del metano e quattro anni dopo l'inglese Humphry Davy lo scoprì come parte del gas di palude. L'interesse per l'uso pratico del biogas sorse con lo sviluppo dell'illuminazione stradale a gas - alla fine del Nel 19° secolo, le strade di un quartiere della città inglese di Exeter erano illuminate dal gas ottenuto dal collettore delle acque reflue.

Nel XX secolo, la domanda energetica causata dalla Seconda Guerra Mondiale costrinse gli europei a cercare fonti energetiche alternative. Gli impianti di biogas, in cui il gas veniva prodotto dal letame, si diffusero in Germania e Francia, e in parte nell'Europa dell'Est. Tuttavia, dopo la vittoria dei paesi della coalizione anti-Hitler, il biogas fu dimenticato: elettricità, gas naturale e prodotti petroliferi coprivano completamente il fabbisogno delle industrie e della popolazione.

Oggi, l'atteggiamento nei confronti delle fonti energetiche alternative è cambiato radicalmente: sono diventate interessanti, poiché il costo delle risorse energetiche convenzionali aumenta di anno in anno. Fondamentalmente, il biogas è un modo reale per evitare tariffe e costi per le fonti energetiche classiche, per ottenere la propria fonte di carburante, per qualsiasi scopo e in quantità sufficiente.

Il maggior numero di impianti di biogas sono stati realizzati e gestiti in Cina: 40 milioni di impianti di media e bassa potenza, il volume di metano prodotto è di circa 27 miliardi di m3 all'anno.

Biogas: cos'è

Si tratta di una miscela di gas costituita principalmente da metano (contenuto dal 50 all'85%), anidride carbonica (contenuto dal 15 al 50%) e altri gas in percentuali molto minori. Il biogas è prodotto da un gruppo di tre tipi di batteri che si nutrono di biomassa: batteri dell'idrolisi, che producono cibo per i batteri che formano acidi, che a loro volta forniscono cibo per i batteri che producono metano, che formano il biogas.

La fermentazione del materiale organico originale (ad esempio letame), il cui prodotto sarà il biogas, avviene senza accesso all'atmosfera esterna ed è chiamata anaerobica. Un altro prodotto di tale fermentazione, chiamato humus di compost, è ben noto agli abitanti delle zone rurali che lo utilizzano per concimare campi e orti, ma il biogas e l'energia termica prodotti nei cumuli di compost di solito non vengono utilizzati - e invano!

Quali fattori determinano la resa di biogas con un maggiore contenuto di metano?

Innanzitutto dipende dalla temperatura. Maggiore è la temperatura del loro ambiente, maggiore è l'attività dei batteri che fermentano la materia organica; a temperature inferiori allo zero, la fermentazione rallenta o si arresta completamente. Per questo motivo, la produzione di biogas è più comune nei paesi dell’Africa e dell’Asia, situati nelle zone subtropicali e tropicali. Nel clima russo, la produzione di biogas e il passaggio completo ad esso come combustibile alternativo richiederà l’isolamento termico del bioreattore e l’introduzione di acqua calda nella massa di materia organica quando la temperatura dell’atmosfera esterna scende sotto lo zero. il materiale organico immesso nel bioreattore deve essere biodegradabile, è necessario introdurlo e contiene una quantità significativa di acqua, fino al 90% della massa di materia organica. Un punto importante sarà la neutralità dell'ambiente organico, l'assenza nella sua composizione di componenti che impediscono lo sviluppo di batteri, come detergenti e detergenti, ed eventuali antibiotici. Il biogas può essere ottenuto da quasi tutti i rifiuti di origine economica e vegetale, acque reflue, letame, ecc.

Il processo di fermentazione anaerobica della materia organica funziona meglio quando il valore del pH è compreso tra 6,8 e 8,0: l'elevata acidità rallenterà la formazione di biogas, perché i batteri saranno impegnati a consumare acidi e a produrre anidride carbonica, che neutralizza l’acidità.

Il rapporto tra azoto e carbonio nel bioreattore deve essere calcolato da 1 a 30: in questo caso i batteri riceveranno la quantità di anidride carbonica di cui hanno bisogno e il contenuto di metano nel biogas sarà il più alto.

La migliore resa di biogas con un contenuto di metano sufficientemente elevato si ottiene se la temperatura nella sostanza organica fermentabile è compresa tra 32 e 35 ° C; a temperature sempre più basse aumenta il contenuto di anidride carbonica nel biogas e la sua qualità diminuisce. I batteri che producono metano si dividono in tre gruppi: psicrofili, efficaci a temperature da +5 a +20 °C; mesofili, il loro intervallo di temperatura va da +30 a +42 °C; termofilo, operante nella modalità da +54 a +56 °C. Per i consumatori di biogas sono di grande interesse i batteri mesofili e termofili, che fermentano la materia organica con una maggiore resa di gas.

La fermentazione mesofila è meno sensibile alle variazioni di temperatura di un paio di gradi rispetto all'intervallo di temperatura ottimale e richiede meno energia per riscaldare il materiale organico nel bioreattore. I suoi svantaggi, rispetto alla fermentazione termofila, sono una minore produzione di gas, un periodo più lungo di lavorazione completa del substrato organico (circa 25 giorni) e il materiale organico decomposto risultante può contenere flora dannosa, perché la bassa temperatura nel bioreattore non garantisce la sterilità al 100%.

L'aumento e il mantenimento della temperatura all'interno del reattore ad un livello accettabile per i batteri termofili garantirà la massima resa di biogas, la fermentazione completa della materia organica avverrà in 12 giorni, i prodotti di decomposizione del substrato organico saranno completamente sterili. Caratteristiche negative: un cambiamento di temperatura di 2 gradi al di fuori dell'intervallo accettabile per i batteri termofili ridurrà la resa di gas; elevata necessità di riscaldamento, di conseguenza: costi energetici significativi.

Il contenuto del bioreattore deve essere agitato due volte al giorno, altrimenti sulla sua superficie si formerà una crosta che creerà una barriera al biogas. Oltre ad eliminarlo, l'agitazione permette di equalizzare la temperatura e il livello di acidità all'interno della massa organica. Nei bioreattori a ciclo continuo, la massima resa in biogas avviene con il contemporaneo scarico della sostanza organica fermentata e il caricamento di un volume di nuova materia organica in quantità pari al volume scaricato. Nei bioreattori di piccolo volume, di quelli solitamente utilizzati nelle dacie, ogni giorno è necessario estrarre e introdurre sostanza organica in un volume pari a circa il 5% del volume interno della camera di fermentazione.

La resa in biogas dipende direttamente dal tipo di substrato organico immesso nel bioreattore (di seguito sono riportati i dati medi per kg di peso del substrato secco):

lo sterco equino produce 0,27 m3 di biogas, contenuto di metano 57%;
le deiezioni bovine producono 0,3 m3 di biogas, contenuto di metano 65%;
le deiezioni bovine fresche producono 0,05 m3 di biogas con il 68% di metano;
letame di pollo - 0,5 m3, il contenuto di metano sarà del 60%;
letame suino - 0,57 m3, la quota di metano sarà del 70%;
letame di pecora - 0,6 m3 con un contenuto di metano del 70%;
paglia di grano - 0,27 m3, con contenuto di metano del 58%;
paglia di mais - 0,45 m3, contenuto di metano 58%;
erba - 0,55 m3, con contenuto di metano al 70%;
fogliame del legno - 0,27 m3, quota di metano 58%;
grasso - 1,3 m3, contenuto di metano 88%.

Impianti di biogas

Tali dispositivi sono costituiti dai seguenti elementi principali: un reattore, una tramoggia di carico dell'organico, una uscita del biogas e una tramoggia di scarico della sostanza organica fermentata.

In base alla tipologia di progettazione, gli impianti di biogas sono delle seguenti tipologie:

senza riscaldamento e senza agitazione della materia organica fermentata nel reattore;
senza riscaldamento, ma con agitazione della massa organica;
con riscaldamento e agitazione;
con riscaldamento, con agitazione e con dispositivi che permettono di controllare e gestire il processo di fermentazione.

Il primo tipo di impianto di biogas è adatto per una piccola azienda agricola ed è progettato per batteri psicrofili: il volume interno del bioreattore è di 1-10 m3 (tratta 50-200 kg di letame al giorno), attrezzatura minima, il biogas risultante non è immagazzinato: va immediatamente agli elettrodomestici che lo consumano. Questa installazione può essere utilizzata solo nelle regioni meridionali; è progettata per una temperatura interna di 5-20°C.

La rimozione della materia organica fermentata (fermentata) viene effettuata contemporaneamente al caricamento di un nuovo lotto; la spedizione viene effettuata in un contenitore, il cui volume deve essere uguale o superiore al volume interno del bioreattore. Il contenuto del contenitore viene conservato al suo interno fino all'introduzione nel terreno fertilizzato. Il design del secondo tipo è progettato anche per le piccole aziende agricole, la sua produttività è leggermente superiore a quella degli impianti di biogas del primo tipo - è dotato di un dispositivo di miscelazione con azionamento manuale o meccanico.

La terza tipologia di impianti a biogas è dotata, oltre al dispositivo di miscelazione, del riscaldamento forzato del bioreattore; la caldaia per l'acqua calda funziona con combustibile alternativo prodotto dall'impianto a biogas. La produzione di metano in tali impianti viene effettuata da batteri mesofili e termofili, a seconda dell'intensità del riscaldamento e del livello di temperatura nel reattore.

L'ultimo tipo di impianti di biogas è il più complesso ed è progettato per più consumatori di biogas; la progettazione degli impianti comprende un manometro a contatto elettrico, una valvola di sicurezza, una caldaia per l'acqua calda, un compressore (miscelazione pneumatica della materia organica), un ricevitore, un serbatoio del gas, un riduttore di gas e un'uscita per caricare il biogas nel trasporto. Questi impianti funzionano continuamente, consentono l'impostazione di tre condizioni di temperatura grazie al riscaldamento regolabile con precisione e la selezione del biogas viene effettuata automaticamente.

Impianto biogas fai da te

Il potere calorifico del biogas prodotto negli impianti di biogas è di circa 5.500 kcal/m3, leggermente inferiore al potere calorifico del gas naturale (7.000 kcal/m3). Per riscaldare 50 m2 di un edificio residenziale e utilizzare per un'ora una stufa a gas a quattro fuochi, saranno necessari in media 4 m3 di biogas.

Gli impianti di produzione di biogas industriale offerti sul mercato russo costano da 200.000 rubli. - Nonostante il costo apparentemente elevato, vale la pena notare che queste installazioni sono calcolate esattamente in base al volume del substrato organico caricato e sono coperte dalle garanzie dei produttori.

Se preferisci realizzare tu stesso un impianto di biogas, allora ulteriori informazioni sono per te!

Forma del bioreattore

La forma migliore sarebbe ovale (a forma di uovo), ma costruire un reattore del genere è estremamente difficile. Un bioreattore cilindrico, le cui parti superiore e inferiore sono realizzate sotto forma di cono o semicerchio, sarà più facile da progettare. I reattori quadrati o rettangolari in mattoni o cemento saranno inefficaci perché... Con il passare del tempo si formeranno delle crepe negli angoli, causate dalla pressione del substrato; frammenti induriti di materia organica si accumuleranno negli angoli, interferendo con il processo di fermentazione. I serbatoi di acciaio dei bioreattori sono ermetici, resistenti all'alta pressione e non sono così difficili da costruire. Il loro svantaggio è la scarsa resistenza alla ruggine; necessitano di un rivestimento protettivo, ad esempio resina, da applicare sulle pareti interne. L'esterno del bioreattore in acciaio deve essere accuratamente pulito e verniciato in due strati.

I contenitori dei bioreattori in cemento, mattoni o pietra devono essere accuratamente rivestiti all'interno con uno strato di resina in grado di garantirne un'efficace impermeabilità all'acqua e ai gas, resistere a temperature di circa 60°C e all'aggressione dell'idrogeno solforato e degli acidi organici. Oltre alla resina, per proteggere le superfici interne del reattore, è possibile utilizzare paraffina, diluita con olio motore al 4% (nuovo) o cherosene e riscaldata a 120-150 °C - le superfici del bioreattore devono essere riscaldate con un bruciatore prima di applicare uno strato di paraffina su di essi.

Quando si crea un bioreattore, è possibile utilizzare contenitori di plastica non soggetti a ruggine, ma solo plastica dura con pareti sufficientemente resistenti. La plastica morbida può essere utilizzata solo nella stagione calda, perché... Con l'inizio del freddo, sarà difficile attaccarlo all'isolamento e le sue pareti non saranno abbastanza resistenti. I bioreattori in plastica possono essere utilizzati solo per la fermentazione psicrofila della materia organica.

Posizione del bioreattore

Il suo posizionamento è pianificato in base allo spazio disponibile su un determinato sito, alla distanza sufficiente dagli edifici residenziali, alla distanza dal sito di smaltimento dei rifiuti, dai siti di collocamento degli animali, ecc. La pianificazione di un bioreattore a terra, completamente o parzialmente sommerso, dipende dal livello delle acque sotterranee e dalla comodità di introdurre e rimuovere il substrato organico nel serbatoio del reattore. Sarebbe ottimale posizionare il recipiente del reattore sotto il livello del suolo: si ottengono risparmi sulle attrezzature per l'introduzione di un substrato organico nel serbatoio del reattore, l'isolamento termico è significativamente aumentato, per il quale è possibile utilizzare materiali poco costosi (paglia, argilla).

Attrezzatura del bioreattore

Il serbatoio del reattore deve essere dotato di un portello che può essere utilizzato per eseguire lavori di riparazione e manutenzione. È necessario interporre tra il corpo del bioreattore e il coperchio del portello una guarnizione in gomma o uno strato di sigillante. È facoltativo, ma estremamente conveniente, dotare il bioreattore di un sensore di temperatura, pressione interna e livello del substrato organico.

Isolamento termico del bioreattore

La sua assenza non consentirà all'impianto di biogas di funzionare tutto l'anno, ma solo durante i mesi più caldi. Per isolare un bioreattore sepolto o semisepolto vengono utilizzati argilla, paglia, letame secco e scorie. L'isolamento è posato a strati: quando si installa un reattore interrato, la fossa viene ricoperta da uno strato di pellicola in PVC, che impedisce il contatto diretto del materiale termoisolante con il terreno. Prima di installare il bioreattore, sul fondo della fossa viene versata la paglia con un film in PVC steso, sopra viene posto uno strato di argilla, quindi viene posizionato il bioreattore. Successivamente, tutte le aree libere tra il serbatoio del reattore e la fossa di fondazione rivestita con pellicola in PVC vengono riempite di paglia quasi fino all'estremità del serbatoio e sopra uno strato di 300 mm viene versato uno strato di argilla mista a scorie.

Carico e scarico del substrato organico

Il diametro dei tubi di carico e scarico dal bioreattore deve essere almeno di 300 mm, altrimenti si intasano. Per mantenere condizioni anaerobiche all'interno del reattore, ciascuno di questi tubi dovrebbe essere dotato di valvole a vite o a mezzo giro. Il volume del bunker per la fornitura di materia organica, a seconda del tipo di impianto di biogas, dovrebbe essere pari al volume giornaliero delle materie prime in ingresso. La tramoggia di alimentazione dovrebbe essere posizionata sul lato soleggiato del bioreattore, perché ciò contribuirà ad aumentare la temperatura nel substrato organico introdotto, accelerando i processi di fermentazione. Se l'impianto di biogas è collegato direttamente all'azienda agricola, il bunker dovrebbe essere posizionato sotto la sua struttura in modo che il substrato organico vi entri sotto l'influenza della gravità.

Le condutture per il carico e lo scarico del substrato organico dovrebbero essere posizionate sui lati opposti del bioreattore: in questo caso, le materie prime in ingresso saranno distribuite uniformemente e la materia organica fermentata verrà facilmente rimossa sotto l'influenza delle forze gravitazionali e della massa del substrato fresco. I fori e l'installazione della tubazione per il carico e lo scarico della materia organica devono essere completati prima di installare il bioreattore nel sito di installazione e prima di posizionare su di esso strati di isolamento termico. La tenuta del volume interno del bioreattore è ottenuta dal fatto che gli ingressi dei tubi di carico e scarico del substrato si trovano ad angolo acuto, mentre il livello del liquido all'interno del reattore è più alto dei punti di ingresso dei tubi - una guarnizione idraulica blocca l'accesso dell'aria.

È più semplice introdurre materiale organico nuovo e rimuovere materiale fermentato utilizzando il principio di traboccamento, ad es. un aumento del livello della sostanza organica all'interno del reattore quando viene introdotta una nuova porzione, rimuoverà il substrato attraverso il tubo di scarico in un volume pari al volume del materiale introdotto.