Kuidas valmistada biokütust oma kätega sõnnikust kodustes tingimustes

Kaasaegsed tehnoloogiad mitmesuguste toorainete töötlemiseks avavad perspektiivi edukaks lahenduseks biokütuse tootmiseks sõnnikust otse kodustes tingimustes. Pealegi, biokütust oma kätega kodus valmistades, tänu uutele jäätmete töötlemise põhimõtetele, on võimalik samaaegselt toota väetisi põllukultuuridele.

Ja mida selleks vaja on ning kuidas korralikult bioreaktorit valmistada – neid küsimusi käsitleme põhjalikult meie artiklis. Esitame soovitusi parima tooraine valikuks biogaasi tootmiseks, analüüsime saadud kütuse kasutamise iseärasusi majapidamisvajaduste jaoks.

Muidugi, lihtsaim tee on valmis tööstuslike seadmete ostmine. Kuid nende kõrge hind sunnib kaaluma võimalusi tootmissüsteemide oma kätega valmistamiseks.

Lühidalt biogaasi määratlusest

Vastavalt teaduslikele määratlustele on biogaas toode, mis saadakse bioloogiliste jäätmete käärimisprotsessi tulemusena. Seejuures on käärimisproduktiks metaan või vesinik.

Metaani (või vesiniku) teke toimub kolme tüüpi bakterite elutegevuse tulemusena:

• hüdrolüütilised;
• happeid moodustavad;
• metaani moodustavad.

Kvaliteetseks käärimissaaduseks loetakse gaasisegu, mille koostis jaguneb vahekorras: 50–85% metaani, 15–50% süsihappegaasi ja vähem kui 5% vesiniksulfiidi.

Nii näeb ligikaudu välja alternatiivenergia tootmise struktuurskeem. Seejuures kasutatakse traditsioonilisi olmeallikaid, mis sobivad hästi alternatiivenergia – biokütuse saamiseks.

See gaasisegu lastakse läbi filtrite, et puhastada see CO² ja H²S sisaldusest, mille järel jääb alles puhas bioloogiline metaan. Selline gaas ei erine kuidagi majapidamis- ja tööstussektoris kasutatavast maagaasist.

Kvaliteetse bioloogilise gaasisegu saamise tooraineteks on tavaliselt:

• sõnnik ja lindude väljaheited;
• alkoholitootmise jäätmed (raba);
• õlletootmise ülejäägid (õllekestad);
• fekaalimassid ja kalatootmise jäätmed;
• peedipulp, olmejäätmed, rohi ja nii edasi.

See on vaid osa kõigist lubatavatest toorainetest. Kuid isegi see loetelu näitab, kui mitmekesine on tooraine valik, et oleks võimalik rajada biogaasi tootmine püsivalt.

Biokütuse tootmise seade, mis on valmistatud ühe paljudest tegutsevatest taludest tarbeks. Mahult väike jaam, kuid täiesti piisav eratalu vajaduste rahuldamiseks.

Gaasisegu väljundmahud sõltuvad otseselt kasutatava tooraine liigist ja selle kuivainesisaldusest. Nii saab veisesõnnikut kasutades ühest tonnist sõnnikust reaalselt 50–60 m³ biokütust, mis sisaldab kuni 60% metaani.

Arvatakse, et parimaks tooraineks on suure rasvasisaldusega jäätmed. Ühe tonni rasvajäätmete töötlemine klassikalise biokütuse tootmisseadmega võib anda kuni 1300 m³ gaasisegu, milles metaanisisaldus ulatub 90%-ni.

Kuidas valmistada töötlevat talumoodulit?

Selleks et valmistada jäätmete biokütuseks töötlemise süsteem, peab vähemalt teadma selliste seadmete tööpõhimõtet ning omama ettekujutust skeemitehnikast.

Bioreaktorseadme skeem: 1 – bioreaktor; 2 – segur; 3 – soojendaja; 4 – pump; 5 – filtri element; 6 – gaasikompressor; 7 – gaasimahuti; 8 – sõnnikukoguja; 9 – väetise (läga) väljalase; 10 – soojenduse juhtpult

Vaatleme nii üht kui ka teist, kuid tuleb märkida: täisväärtusliku seadme ehitamine on üsna tülikas ja kulukas ettevõtmine. Kodustes tingimustes õnnestub tavaliselt teha vaid midagi sarnast töötlemisjaamadele. Sellegipoolest on mõned katsed olnud edukad.

Bioseadme tööpõhimõte

Biokütuse tootmistehnoloogia järgib tavaliselt järgmist süsteemset lähenemist:

1. Bioreaktor (anum) laaditakse sõnnikuga.
2. Teatud aja jooksul toimub reaktoris käärimisprotsess.
3. Tekib gaasikeskkond.
4. Gaasid eemaldatakse reaktorist.
5. Gaasisegu puhastatakse ja suunatakse kasutamiseks kütusena.

Saadud gaasisegu koostist iseloomustab üsna kõrge küllastus erinevate ainetega. Kõige rohkem on protsentuaalselt metaan (60%), süsihappegaas (35%) ja muud ained, sealhulgas vesiniksulfiid (5%).

Selline näeb välja segu gaaside jaotuse diagramm: 1 – metaanisisaldus umbes 63-65%; 2 – süsihappegaasi sisaldus umbes 30-33%; 3 – vesiniksulfiidi sisaldus umbes 2%; 4 – ammoniaagi sisaldus umbes 1%; 5 – vesiniku sisaldus umbes 1%.

Samas on gaasi tootva koduse jaama tõhusaks tööks vaja märkimisväärseid loomade elutegevuse jäätmete varusid.

Seetõttu on esimene asi, millele tuleb tähelepanu pöörata biokütuse tootmise ülesande lahendamisel kodustes (suvilatingimustes), tooraineallikate olemasolu töötlemisseadme jaoks.

Bioreaktori valmistamine oma kätega

Kui tooraineallikad on kindlaks määratud, tuleb edasi otsustada kodu- (või suvila) bioreaktori paigutusala üle. Reaktor ise on piisavalt tugev hermeetiline anum, mille maht on arvestatud igapäevase sõnniku tooraine koguse järgi töötlemiseks (teadmiseks: 100 m³ gaasisegu saamiseks on vaja ligikaudu 1 tonn sõnnikut).

Sõnnikuliigi ja saadava biogaasi koguse suhte tabel

Tabel, mis näitab erinevate bioloogiliste jäätmeliikide efektiivsust saadava gaasi mahu seisukohalt. Nagu tabelist näha, on kõige tõhusam sea sõnnik, mis suudab anda kõige rohkem biokütust.

Selline anum tuleb paigaldada tugevale vundamendile, varustada sulgarmatuuriga ja muu tehnilise varustusega vastavalt klassikalisele skeemile. Anuma ülemine osa teha soovitatavalt eemaldatav, poltkinnituste ja tihendiga.

Tsükli järjepidevuse tagamiseks tuleb kogumisanum varustada tehiskütte mooduliga. Kui suveperioodil tagab sõnniku käärimise efektiivsuse ja gaasi moodustumise kiiruse täielikult välistemperatuuritingimused, siis talvel olukord muutub.

Bioreaktori talviseks kasutamiseks on tingimata vajalik kunstlik soojendamine, arvestades, et käärimisbakterite tegevus lakkab juba 4–10 °C juures. Seetõttu peab mahuti olema kvaliteetse soojustusega. Selleks sobib hästi klassikaline mineraalvillaga isoleerimise meetod.

Illustreeriv näide bioreaktori talviseks kasutamiseks isoleerimisest. Isoleermaterjalina kasutati siin mineraalvilla. Pealt on villakiht kaetud fooliummaterjaliga.

Soojenduse korraldamiseks on mitmeid variante. Näiteks elektriküttekehade kasutamine või vesiküttega küttesüsteem (vesisärk).

Küttekontuuri võimsus tuleks arvutada lähtudes reaktori sisetemperatuuri optimaalsest normist 25–40 °C, mis on vajalik biomassi tõhusa käärimisprotsessi saavutamiseks.

Lisaks soojenditele mõjutab biomassi käärimise aktiivsust selle seisakusaste. Sisuliselt peab mahuti sees sõnnikutooraine pidevalt liikuma. Biomassi liikumine tugevdab käärimisprotsessi ja lühendab gaasilise komponendi saamise aega.

Suvepaigaldise variant sõnniku töötlemiseks ja biokütuse saamiseks. Sel juhul on soojendus tehtud betoonist vesivannina, kuhu on sukeldatud reaktorimahuti. Kuid see paigaldis ei saa töötada talvisel perioodil.

Liikumise korraldamise ülesanne lahendatakse bioreaktori konstruktsiooni spetsiaalse mehaanilise segisti lisamisega. Selle seadme võll ühendatakse madala pöörlemiskiirusega mootori võlliga, mis teostab pöörlemist. Segamisprotsessi sisse- ja väljalülitamist saab teha käsitsi või automaatselt.

Meie veebilehel on teine artikkel, kus on toodud juhised paigaldise ehitamiseks eramaja vajadusteks biogaasi tootmiseks.

Biogaasi ja väetiste saamise protsess

Kodus biokütuse saamise süsteemi konstruktsioon näeb tehnoloogiliselt ette anuma täitmist sõnnikuga umbes 1/3 mahust. Sõnniku laadimiseks tehakse laadimisluuk hermeetiliselt sulguva uksega. Ülejäänud vaba bioreaktori ülaosa kasutatakse eralduvate gaaside kogunemiseks.

Isetehtud miniatuurne bioreaktor, mis on valmistatud tavalise 200-liitrise tünni baasil. Põhimõtteliselt sobib see tagasihoidlike biokütuse vajaduste rahuldamiseks eramajapidamises kasutamiseks. See on see konstruktsioon, mida on tõesti võimalik kodus biokütuse saamiseks teha.

Anuma ülemisel ja alumisel tasandil tuleb teha väljalaskeavad. Üleval – gaasi väljalask, allpool väljalask töödeldud sõnniku (väetiste) ärajuhitmiseks. Samuti on soovitav paigaldada anuma ülemisse piirkonda vaatlusaken protsessi jälgimiseks.

Gaasisegu väljastamise toruühendus ühendatakse hermeetilise toruga seadmega, mis täidab üheaegselt separaatori ja hüdroluku funktsioone. Ühendamiseks kasutatakse väikese läbimõõduga (25-32 mm) metallist või polüetüleenist toru.

Separaator ise on suhteliselt väikese mahutavusega anum, mis täidetakse veega. Gaas, mis läbib veekihi, puhastatakse, juhitakse gaasihoidlasse ja seejärel suunatakse tarbijateni.

Näide kaheastmelise separaatori – hüdraulilise luku konstruktsioonist gaasisegu juhtimiseks bioreaktorist. Selline filtreerimisviis võimaldab saada kvaliteetselt puhastatud toodet.

Reaktori alumine toruühendus (töödeldud sõnniku – muda väljastamiseks) tuleks teha võimalikult suure läbimõõduga. Sellega ühendatakse sulgarmatuur (läbikeretorusti) ja tehakse äravool mudakogumismahutisse. Töödeldud massi saab majapidamises edukalt kasutada väetisena.

Üksikasjalikku teavet vajaliku mahutavuse määramise, samuti bioreaktori töö efektiivsuse arvutuste ja biogaasi kasutamise otstarbekuse kohta käsitlesime järgmises artiklis.

Milline peaks olema sõnnikumassi koostis?

Bioreaktorisse laaditavat sõnnikumassi ei tohiks pidada lihtsalt tooraineks, mis sobib igas kvaliteedis. Aine koostisosa on käärimisprotsessi jaoks põhimõttelise tähtsusega. Praktikas on täheldatud, et substraadi osakeste vähenemisega kaasneb protsessi parem efektiivsus.

Substraadi väljendunud kiulisus ja bakterite interaktsiooniala suurenemine – need on peamised kriteeriumid, mis soodustavad sõnnikumassi kiiret lagunemist. Sellises olekus sõnnikutoore ei tekita kuumutamisel ja segamisel setet ega kilet pinnal, mis oluliselt lihtsustab gaasisegu filtreerimist.

Sõnnikumassi ettevalmistamine reaktorisse laadimiseks. Sellele protseduurile pööratakse sama suurt tähelepanu kui kõigele muule, kui soovitakse saada märkimisväärses koguses biokütust lühikese aja jooksul.

Toormaterjali peenestusaste määrab käärimise kestuse, mis omakorda mõjutab saadava gaasi mahtu. Seega on käärimisaja lühendamiseks vaja toormaterjali hästi peenestada: mida parem peenestuskvaliteet, seda lühem käärimisperiood.

Biogaasi kasutamise iseärasused majapidamisvajaduste jaoks

Selle energialligi kasutusvaldkond on üsna lai. Biogaasi kasutamisel kütusena toodetakse elektrienergiat, saadakse sooja vett või auru. On mitmeid praktilisi näiteid, kus biokütusega tankitakse autotransporti.

Kuid selleks, et majapidamises sellise kütuse kasutamisel probleeme ei tekiks, on äärmiselt oluline korraldada saadud biogaasi jaoks hoidla, eraldades õige koha gaasipaagi jaoks krundil.

Sellist tüüpi biogaasiseadmed on seadmed, mille abil avanevad võimalused jäätmevaba tootmise loomiseks. Selles osas demonstreerivad edukat näidet mõned Lääne-Euroopa riigid.

Näiteks Taanis on selle kütuseliigi tootmine jõudnud peaaegu 20% -ni riigi energiaressursside kogumassist. Maailma suurtes piirkondades – Indias ja Hiinas – on biogaasiseadmete arv sadu tuhandeid.

Võimsad tööstuslikud biokütuse tootmise seadmed. Sellised konstruktsioonid suudavad varustada biokütusega täielikult suuri põllumajandusstruktuure. Üle maailma kasutatakse tohutul hulgal sarnaseid süsteeme. Ja kvantitatiivne kasv jätkub aktiivselt.

Mitte ilma põhjuseta märgitakse kogu maailmas märkimisväärset huvi kasvu biogaasi tootmisprotsesside vastu.

See on üks neist energiavariandidest, mida peetakse alternatiivseteks allikateks ja mille tulevikku usutakse, seetõttu jälgivad põllumajandustootjad ja elamu-majanduse juhid, eraettevõtete ja väikeettevõtete omanikud tähelepanelikult tehnoloogia arengut.

Järeldused ja kasulik video teemal

Biogaasi tootmise seadme ülevaade, mille valmistamisel on kasutatud plastikpaaki 127 l. Seadme omadused ja kasutusnõuanded.

Eriti huvi seadmete kasutamise vastu ilmneb restorani- ja toitlustussektori omanike seas, kus on jätkuvalt aktuaalne toidujäätmete töötlemise teema. Sellel baasil on hea võimalus luua odav orgaaniliste jäätmete utiliseerimine, mis toob kasu majandusele. Lõpuks, biokütuse tootmistehnoloogia on tegelik keskkonna säästmine, mida ei saa öelda teiste energiakandjate tootmise kohta.

Huvitate biokütuse valmistamisest ja soovite mõningaid punkte täpsustada? Esitage vaidlusi tekitavad küsimused kommentaarides – meie eksperdid püüavad selliseid punkte selgitada.

Või olete te bioreaktori valmistamise ja biogaasi saamise protsessiga tuttav mitte kuulujuttude põhjal? Jagage praktilisi teadmisi ja oma arvamust selle küsimuse kohta meie artikli all – paljudele majapidajatele on teie kogemus ja soovitused huvitavad.