Kako napraviti biogorivo vlastitim rukama od stajskog gnoja u kućnim uvjetima

Suvremene tehnologije prerade različitih vrsta sirovina otvaraju mogućnost uspješnog rješavanja problema dobivanja biogoriva iz stajskog gnoja izravno u kućnim uvjetima. Štoviše, izrađujući biogorivo vlastitim rukama kod kuće zahvaljujući novim načelima prerade otpada, istovremeno se mogu proizvoditi gnojiva za poljoprivredne nasade.

A što je za to potrebno i kako pravilno izraditi bioreaktor – ta ćemo pitanja detaljno razmotriti u našem članku. Navest ćemo preporuke za odabir najbolje sirovine za dobivanje bioplina te analizirati specifičnosti uporabe dobivenog goriva za kućanske potrebe.

Naravno, najlakši je put kupnja gotovih industrijskih postrojenja. Međutim, njihova visoka cijena tjera na razmatranje mogućnosti izrade proizvodnih sustava vlastitim rukama.

Ukratko o definiciji bioplina

Prema znanstvenim definicijama, bioplin je proizvod dobiven procesom fermentacije mase biološkog otpada. Pritom je proizvod fermentacije metan ili vodik.

Stvaranje metana (ili vodika) događa se kao rezultat aktivnosti tri vrste bakterija:

• hidrolitičkih;
• koje stvaraju kiseline;
• koje stvaraju metan.

Kvalitetnim proizvodom fermentacije smatra se sastav plinske smjese čiji se sadržaj raspoređuje u omjeru: 50 – 85 % metana, 15 – 50 % ugljičnog dioksida i manje od 5 % sumporovodika.

Približno tako izgleda strukturna shema dobivanja alternativne energije. Pritom se koriste izvori sirovina uobičajeni u kućanstvu, koji su prikladni za dobivanje alternativne energije – biogoriva

Ova plinska smjesa prolazi kroz filtre kako bi se uklonili CO² i H²S, nakon čega ostaje čisti biološki metan. Takav plin ni po čemu se ne razlikuje od prirodnog plina koji se koristi u kućanstvu i industriji.

Sirovine za dobivanje kvalitetne biološke plinske smjese obično su:

• stajski gnoj i ptičji izmet;
• otpad iz proizvodnje alkohola (džibra);
• viškovi iz pivarske proizvodnje (pivski trop);
• fekalne mase i otpad iz ribarske proizvodnje;
• repični rezanci, kućni otpad, trava i ostalo.

Ovo je samo dio ukupno dopuštenih sirovina za upotrebu. No čak i ovaj popis pokazuje koliko je raznolik asortiman sirovina da bi se mogla organizirati proizvodnja bioplina na stalnoj osnovi.

Postrojenje za proizvodnju biogoriva, izrađeno za potrebe jednog od mnogih postojećih poljoprivrednih gospodarstava. Stanica malog kapaciteta, ali sasvim dovoljna za potrebe privatnog poljoprivrednog gospodarstva.

Volumni pokazatelji izlaza plinske smjese izravno ovise o vrsti primjenjene sirovine i sadržaju suhe tvari u njoj. Tako, ako se koristi stajski gnoj goveda, stvarno se od jedne tone gnoja može dobiti 50-60 m³ biogoriva s udjelom metana do 60 %.

Smatra se da su najbolja sirovina otpaci s visokim postotkom masti. Prerada jedne tone masnih otpadaka kroz klasično postrojenje za dobivanje biogoriva može dati do 1300 m³ plinske smjese, gdje udio metana doseže 90 %.

Kako napraviti prerađivački modul za farmu?

Da biste napravili sustav za preradu otpada u biogorivo, potrebno je barem biti upoznat s principom rada takvih uređaja, kao i imati predodžbu o shemotehnici.

Shema bioreaktorskog postrojenja: 1 – bioreaktor; 2 – mješalica; 3 – grijač; 4 – crpka; 5 – filterski element; 6 – plinski kompresor; 7 – plinski spremnik; 8 – sabirnik gnoja; 9 – izlaz gnojiva (mulja); 10 – upravljačka jedinica za grijanje

Razmotrit ćemo oboje, ali treba napomenuti: izgradnja potpune instalacije prilično je zahtjevan i skup posao. U kućnim uvjetima obično se može napraviti samo nešto slično postrojenjima za preradu. Ipak, neki pokušaji su uspješni.

Princip rada biopostrojenja

Tehnologija proizvodnje biogoriva obično podržava sljedeći sustavni pristup:

1. Bioreaktor (spremnik) se puni stajnjakom.
2. Unutar reaktora određeno vrijeme odvija se proces fermentacije.
3. Stvara se plinska sredina.
4. Provodi se odvod plinova iz reaktora.
5. Plinska smjesa se pročišćava i usmjerava za upotrebu kao gorivo.

Sastav dobivene plinske smjese na izlazu karakterizira prilično visoka zasićenost različitim tvarima. Najviše u postotnom udjelu prisutno je metana (60%), ugljičnog dioksida (35%) i drugih tvari, uključujući sumporovodik (5%).

Ovako izgleda dijagram raspodjele plinova smjese: 1 – udio metana oko 63-65%; 2 – udio ugljičnog dioksida oko 30-33%; 3 – udio sumporovodika otprilike 2%; 4 – udio amonijaka oko 1%; 5 – udio vodika oko 1%

U međuvremenu, za učinkovit rad plinotvorne stanice kućne proizvodnje potrebne su značajne zalihe otpada iz životinjskog svijeta.

Stoga, prvo na što treba obratiti pozornost u rješavanju zadatka dobivanja biogoriva u kućnim (vikend) uvjetima, jest postojanje izvora sirovina za postrojenje za preradu.

Izrada bioreaktora vlastitim rukama

Nakon što se odredimo s izvorima sirovina, dalje treba odlučiti o mjestu postavljanja kućnog (ili vikend) bioreaktora. Sam reaktor je hermetički zatvorena posuda, dovoljno čvrsta, zapremine izračunate prema dnevnom unosu stajnjaka za preradu (za informaciju: za dobivanje 100 m³ plinske smjese potrebno je otprilike 1 tona stajnjaka).

Tablica odnosa vrste stajnjaka i količine dobivenog bioplina

Tablica koja prikazuje učinkovitost pojedine vrste biološkog otpada s obzirom na dobivenu količinu plina. Kao što se vidi iz tablice, najučinkovitiji je svinjski stajnjak, sposoban dati najveću količinu biogoriva.

Takav spremnik morat će se postaviti na čvrsti temelj, opremiti zapornom armaturom i ostalim tehničkim priborom prema klasičnoj shemi. Gornji dio posude poželjno je napraviti odvojivim, s vijčanim spojevima i brtvenom podlogom.

Kako bi se osigurao kontinuitet ciklusa, spremnik za skladištenje potrebno je opremiti modulom umjetnog zagrijavanja. Ako je ljeti učinkovitost fermentacije stajnjaka i brzina stvaranja plina u potpunosti osigurana vanjskim temperaturnim uvjetima, zimi se situacija mijenja.

Za zimsku eksploataciju bioreaktora nužno je umjetno zagrijavanje, s obzirom da aktivnost bakterija fermentacije prestaje već pri 4-10 °C iznad nule. Sukladno tome, spremnik mora imati kvalitetno izvedenu toplinsku izolaciju. Za to je prikladan klasičan način izolacije mineralnom vunom.

Ilustrativan primjer izolacije bioreaktora za zimsku eksploataciju. Kao izolacijski materijal ovdje je korištena mineralna vuna. Odozgo je sloj vune prekriven folijskim materijalom.

Postoji nekoliko varijanti organizacije zagrijavanja. Na primjer, korištenje električnih grijača ili sustava grijanja s vodenim toplinskim medijem (vodena jakna).

Snagu kruga grijanja treba izračunati na temelju optimalne temperature unutar reaktora od 25-40 °C, koja je potrebna za postizanje učinkovitog procesa fermentacije biomase.

Osim grijača, na aktivnost fermentacije biomase utječe stupanj njezine stagnacije. U suštini, unutar spremnika stajski gnoj mora biti stalno u pokretu. Kretanje biomase pojačava proces fermentacije i skraćuje vrijeme dobivanja plinske komponente.

Varijanta ljetne instalacije za preradu stajskog gnoja i dobivanje biogoriva. U ovom slučaju grijanje je izvedeno u obliku betonske vodene kupke u koju je uronjena reakcijska posuda. Međutim, ova instalacija ne može se koristiti u zimskom razdoblju.

Problem organizacije kretanja rješava se uvođenjem u konstrukciju bioreaktora posebne mehaničke mješalice. Vratilo ovog uređaja spojeno je na vratilo niskoobrtajnog motora koji omogućuje rotacijsko djelovanje. Uključivanje i isključivanje procesa miješanja može se obaviti ručno ili automatski.

Na našoj web stranici postoji drugi članak u kojem se nalazi uputa za izgradnju postrojenja za dobivanje bioplina za potrebe privatne kuće.

Proces dobivanja bioplina i gnojiva

Konstrukcija sustava za dobivanje biogoriva u kućnim uvjetima tehnički predviđa punjenje posude stajskim gnojem otprilike do 1/3 kapaciteta. Za punjenje gnojem izrađuje se otvor za punjenje s hermetički zatvorenim vratima. Preostali slobodni gornji dio bioreaktora koristi se za nakupljanje oslobođenih plinova.

Domaći minijaturni bioreaktor izrađen na bazi obične bačve od 200 litara. U principu, za zadovoljenje skromnih potreba za biološkim gorivom sasvim je prikladan za korištenje u privatnom gospodarstvu. To je upravo ona konstrukcija koju je stvarno moguće napraviti kod kuće za dobivanje biogoriva.

Na gornjoj i donjoj razini posude potrebno je napraviti izlazne otvore. Gore – plinski izlaz, dolje izlaz za odvod obrađenog stajskog gnoja (gnojiva). Također u području gornjeg dijela posude preporučljivo je montirati prozor za promatranje procesa.

Cijev za izvod plinske smjese spaja se hermetičkom cijevi s uređajem koji istovremeno obavlja funkcije separatora i hidrauličke brtve. Za povezivanje se koristi cijev (metalna ili polietilenska) malog promjera (25-32 mm).

Sam separator je posuda relativno malog kapaciteta koja se puni vodom. Plin koji prolazi kroz sloj vode pročišćava se, odvodi u plinski spremnik i dalje se dostavlja potrošačima.

Primjer uređaja dvostupanjskog separatora – hidrauličkog zatvarača za dovod plinske smjese koja dolazi iz bioreaktora. Takva varijanta filtracije omogućuje dobivanje kvalitetno pročišćenog proizvoda.

Donju cijev na reaktoru (za odvod obrađenog stajskog gnoja – mulja) preporučljivo je napraviti što većeg promjera. Na nju se spaja zaporna armatura (zasun) i radi se odvod prema spremniku za sakupljanje mulja. Obrađena masa na gospodarstvu može se uspješno koristiti kao gnojivo.

Detaljne informacije o određivanju potrebnog volumena posude, kao i o izračunima učinkovitosti rada bioreaktora i svrsishodnosti primjene bioplina, razmotrili smo u sljedećem članku.

Kakav bi trebao biti sastav gnojne mase?

Masu stajskog gnoja koja se unosi u bioreaktor ne treba promatrati jednostavno kao sirovinu prikladnu u bilo kojem svojstvu. Sastav tvari ima načelno značenje za proces fermentacije. U praksi je zabilježeno da smanjenje čestica supstrata prati bolja učinkovitost procesa.

Izražena vlaknastost supstrata i povećanje površine interakcije bakterija – to su glavni kriteriji koji pogoduju brzoj razgradnji stajskog gnoja. U takvom stanju gnojna sirovina pri zagrijavanju i miješanju ne stvara talog ili film na površini, što znatno pojednostavljuje filtraciju plinske smjese.

Priprema mase stajskog gnoja za punjenje u reaktor. Ovoj se proceduri posvećuje ništa manje pažnje nego svemu ostalom, ako postoji želja za dobivanje značajnog volumena biogoriva u kratkom vremenskom razdoblju.

Stupnjem usitnjavanja sirovine određuje se trajanje fermentacije, što zauzvrat utječe na volumen dobivenog plina. Stoga je za smanjenje vremena fermentacije potrebno dobro usitniti sirovinu: što je bolja kvaliteta usitnjavanja, to je kraće razdoblje fermentacije.

Specifičnosti uporabe bioplina za kućanske potrebe

Područje primjene ove vrste energenta prilično je opsežno. Korištenjem bioplina kao goriva proizvodi se električna energija, dobiva topla voda ili para. Postoje brojni primjeri iz prakse gdje se biogorivom pune vozila.

Međutim, kako u kućanstvu ne bi bilo problema pri korištenju takvog goriva, iznimno je važno urediti spremnik za dobiveni bioplin, odredivši ispravno mjesto za plinski spremnik na parceli.

Bioplinska postrojenja sličnog tipa su oprema koja omogućuje stvaranje proizvodnje bez otpada. U tom pogledu uspješan primjer pokazuju pojedine zemlje Zapadne Europe.

Na primjer, u Danskoj je proizvodnja ove vrste goriva dosegla gotovo 20% ukupne mase energenata u zemlji. U velikim regijama svijeta – Indiji i Kini – broj bioplinskih postrojenja ide u stotine tisuća.

Snažna industrijska postrojenja za dobivanje biogoriva. Takve konstrukcije mogu u potpunosti opskrbiti biogorivom velike poljoprivredne strukture. Diljem svijeta koristi se ogroman broj takvih sustava. I kvantitativni rast aktivno se nastavlja.

Nije bez razloga zabilježen značajan porast interesa u cijelom svijetu za procese proizvodnje bioplina.

Ovo je jedna od onih energetskih opcija koja se ubraja u alternativne izvore i za kojom se vidi budućnost, stoga poljoprivrednici i rukovoditelji komunalnih poduzeća, vlasnici privatnih gospodarstava i malih poduzeća pomno prate razvoj tehnologije.

Zaključci i koristan video na temu

Pregled agregata za proizvodnju bioplina, pri čijoj je izradi korišten plastični spremnik od 127 litara. Značajke uređaja i savjeti za rad.

Poseban interes za primjenu postrojenja pokazuju vlasnici ugostiteljskog i gastronomskog sektora, gdje ostaje aktualna tema prerade prehrambenog otpada. Na toj osnovi postoji dobra prilika za stvaranje jeftinog zbrinjavanja organskog otpada s koristi za gospodarstva. Konačno, tehnologija proizvodnje biogoriva – to je stvarno očuvanje okoliša, što se ne može reći za proizvodnju drugih energenata.

Zanimate li se za izradu biogoriva i želite li pojasniti neke pojedinosti? Postavite sporna pitanja u komentarima – naši stručnjaci pokušat će razjasniti takve pojedinosti.

Ili ste možda iz prve ruke upoznati s izradom bioreaktora i procesom dobivanja bioplina? Podijelite praktična znanja i svoje mišljenje o ovom pitanju ispod našeg članka – mnogim domaćinstvima bit će zanimljivo vaše iskustvo i preporuke.