Dessin d'une usine de biogaz. Comment produire du biogaz à partir de fumier : un aperçu des principes de base et de la conception d'une installation de production. Qu'est-ce que le biogaz et comment se forme-t-il : obtention et production

Parmi les éléments importants de notre vie, les ressources énergétiques revêtent une grande importance, dont les prix augmentent presque chaque mois. Chaque saison hivernale fait un trou dans le budget des familles, les obligeant à supporter des frais de chauffage, et donc du combustible pour les poêles et les chaudières. Mais que faire, après tout, l'électricité, le gaz, le charbon ou le bois de chauffage coûtent de l'argent, et plus nos maisons sont éloignées des grands axes énergétiques, plus le chauffage coûtera cher... En attendant, le chauffage alternatif, indépendant de tout fournisseur et de tout tarif. , peut être construit avec du biogaz, dont l'extraction ne nécessite pas d'exploration géologique, de forage de puits ou d'équipement de pompage coûteux.

Le biogaz peut être obtenu dans des conditions presque domestiques, tout en engageant des coûts minimes et rapidement amortissables - la plupart des réponses à cette question sont contenues dans cet article.

Chauffage au biogaz - historique

L'intérêt pour les gaz inflammables formés dans les marécages pendant la saison chaude de l'année est né chez nos lointains ancêtres - les cultures avancées de l'Inde, de la Chine, de la Perse et de l'Assyrie ont expérimenté le biogaz il y a plus de 3 000 ans. Dans les mêmes temps anciens, dans l'Europe tribale, les Alamans Souabes remarquèrent que le gaz libéré dans les marais brûlait bien - ils l'utilisaient pour chauffer leurs huttes, leur fournissant du gaz par des tuyaux en cuir et le brûlant dans les foyers. Les Souabes considéraient le biogaz comme le « souffle des dragons », qui, selon eux, vivaient dans les marécages.

Des siècles et des millénaires plus tard, le biogaz a connu sa deuxième découverte : aux XVIIe et XVIIIe siècles, deux scientifiques européens y ont immédiatement prêté attention. Le célèbre chimiste de son époque, Jan Baptista van Helmont, a établi que la décomposition de toute biomasse produit un gaz inflammable, et le célèbre physicien et chimiste Alessandro Volta a établi une relation directe entre la quantité de biomasse dans laquelle se déroulent les processus de décomposition et la quantité de biogaz libéré. En 1804, le chimiste anglais John Dalton a découvert la formule du méthane, et quatre ans plus tard, l'Anglais Humphry Davy l'a découverte dans le cadre du gaz des marais. L'intérêt pour l'utilisation pratique du biogaz est né avec le développement de l'éclairage public au gaz - à la fin de l'année. Au XIXe siècle, les rues d'un quartier de la ville anglaise d'Exeter étaient éclairées au gaz provenant du collecteur d'eaux usées.

Au XXe siècle, la demande énergétique provoquée par la Seconde Guerre mondiale a contraint les Européens à rechercher des sources d’énergie alternatives. Les installations de biogaz, dans lesquelles le gaz était produit à partir du fumier, se sont répandues en Allemagne et en France, et en partie en Europe de l'Est. Cependant, après la victoire des pays de la coalition anti-hitlérienne, le biogaz a été oublié : l'électricité, le gaz naturel et les produits pétroliers couvraient entièrement les besoins des industries et de la population.

Aujourd'hui, l'attitude envers les sources d'énergie alternatives a radicalement changé - elles sont devenues intéressantes, car le coût des ressources énergétiques conventionnelles augmente d'année en année. À la base, le biogaz est un véritable moyen d'éviter les tarifs et les coûts des sources d'énergie classiques, d'obtenir sa propre source de carburant, pour n'importe quel usage et en quantité suffisante.

C'est en Chine que le plus grand nombre d'installations de biogaz ont été créées et exploitées : 40 millions d'installations de moyenne et faible puissance, le volume de méthane produit est d'environ 27 milliards de m3 par an.

Le biogaz - qu'est-ce que c'est

Il s'agit d'un mélange gazeux composé principalement de méthane (teneur de 50 à 85 %), de dioxyde de carbone (teneur de 15 à 50 %) et d'autres gaz dans des pourcentages beaucoup plus faibles. Le biogaz est produit par une équipe de trois types de bactéries qui se nourrissent de la biomasse : les bactéries d'hydrolyse, qui produisent de la nourriture pour les bactéries acidifiantes, qui à leur tour fournissent de la nourriture aux bactéries productrices de méthane, qui forment du biogaz.

La fermentation de la matière organique d'origine (par exemple le fumier), dont le produit sera du biogaz, s'effectue sans accès à une atmosphère extérieure et est dite anaérobie. Un autre produit de cette fermentation, appelé humus de compost, est bien connu des habitants des zones rurales qui l'utilisent pour fertiliser les champs et les potagers, mais le biogaz et l'énergie thermique produits dans les tas de compost ne sont généralement pas utilisés - et en vain !

Quels facteurs déterminent le rendement du biogaz à plus forte teneur en méthane ?

Tout d’abord, cela dépend de la température. Plus la température de leur environnement est élevée, plus l'activité des bactéries fermentant la matière organique est élevée ; à des températures inférieures à zéro, la fermentation ralentit ou s'arrête complètement. Pour cette raison, la production de biogaz est plus courante dans les pays d’Afrique et d’Asie, situés dans les régions subtropicales et tropicales. Dans le climat russe, la production de biogaz et une transition complète vers celui-ci comme carburant alternatif nécessiteront une isolation thermique du bioréacteur et l'introduction d'eau chaude dans la masse de matière organique lorsque la température de l'atmosphère extérieure descend en dessous de zéro. la matière organique placée dans le bioréacteur doit être biodégradable, il est obligatoire d'y introduire une quantité importante d'eau - jusqu'à 90 % de la masse de matière organique. Un point important sera la neutralité de l'environnement organique, l'absence dans sa composition de composants empêchant le développement de bactéries, tels que les produits de nettoyage et de détergents, ainsi que d'éventuels antibiotiques. Le biogaz peut être obtenu à partir de presque tous les déchets d’origine économique et végétale, eaux usées, fumiers, etc.

Le processus de fermentation anaérobie de la matière organique fonctionne mieux lorsque la valeur du pH est comprise entre 6,8 et 8,0 - une acidité élevée ralentira la formation de biogaz, car les bactéries seront occupées à consommer des acides et à produire du dioxyde de carbone, qui neutralise l'acidité.

Le rapport azote/carbone dans le bioréacteur doit être calculé entre 1 et 30. Dans ce cas, les bactéries recevront la quantité de dioxyde de carbone dont elles ont besoin et la teneur en méthane du biogaz sera la plus élevée.

Le meilleur rendement en biogaz avec une teneur en méthane suffisamment élevée est obtenu si la température de la matière organique fermentescible est comprise entre 32 et 35°C, à des températures de plus en plus élevées, la teneur en dioxyde de carbone du biogaz augmente et sa qualité augmente ; diminue. Les bactéries productrices de méthane sont divisées en trois groupes : psychrophiles, efficaces à des températures de +5 à +20°C ; mésophiles, leur plage de température est de +30 à +42 °C ; thermophile, fonctionnant dans le mode de +54 à +56 °C. Pour le consommateur de biogaz, les bactéries mésophiles et thermophiles, qui fermentent la matière organique avec un rendement gazeux plus élevé, sont du plus grand intérêt.

La fermentation mésophile est moins sensible aux changements de température de quelques degrés par rapport à la plage de température optimale et nécessite moins d'énergie pour chauffer la matière organique dans le bioréacteur. Ses inconvénients, par rapport à la fermentation thermophile, sont un dégagement de gaz plus faible, une période de traitement complet du substrat organique plus longue (environ 25 jours) et la matière organique décomposée qui en résulte peut contenir une flore nocive, car la basse température dans le bioréacteur ne garantit pas une stérilité à 100 %.

L'augmentation et le maintien de la température intra-réacteur à un niveau acceptable pour les bactéries thermophiles assureront le plus grand rendement en biogaz, la fermentation complète de la matière organique aura lieu en 12 jours, les produits de décomposition du substrat organique sont totalement stériles. Caractéristiques négatives : un changement de température de 2 degrés en dehors de la plage acceptable pour les bactéries thermophiles réduira le rendement en gaz ; besoin de chauffage élevé, par conséquent - coûts énergétiques importants.

Le contenu du bioréacteur doit être remué deux fois par jour, sinon une croûte se formera à sa surface, créant une barrière au biogaz. En plus de l'éliminer, l'agitation permet d'égaliser la température et le niveau d'acidité à l'intérieur de la masse organique. Dans les bioréacteurs à cycle continu, le rendement de biogaz le plus élevé se produit avec le déchargement simultané de la matière organique ayant subi la fermentation et le chargement d'un volume de. nouvelle matière organique en quantité égale au volume déchargé. Dans les bioréacteurs de petit volume, ceux habituellement utilisés dans les fermes de campagne, il est nécessaire chaque jour d'extraire et d'introduire de la matière organique dans un volume approximativement égal à 5 ​​% du volume interne de la chambre de fermentation.

Le rendement en biogaz dépend directement du type de substrat organique placé dans le bioréacteur (les données moyennes par kg de poids de substrat sec sont données ci-dessous) :

1. le fumier de cheval produit 0,27 m3 de biogaz, teneur en méthane 57 % ;
2. le fumier de bétail produit 0,3 m3 de biogaz, teneur en méthane 65 % ;
3. le fumier frais de bétail produit 0,05 m3 de biogaz contenant 68 % de méthane ;
4. fumier de poulet - 0,5 m3, sa teneur en méthane sera de 60 % ;
5. fumier de porc - 0,57 m3, la part de méthane sera de 70 % ;
6. fumier de mouton - 0,6 m3 avec une teneur en méthane de 70 % ;
7. paille de blé - 0,27 m3, avec 58 % de méthane ;
8. paille de maïs - 0,45 m3, teneur en méthane 58 % ;
9. herbe - 0,55 m3, avec 70 % de méthane ;
10. feuillage des bois - 0,27 m3, part de méthane 58 % ;
11. graisse - 1,3 m3, teneur en méthane 88%.

Installations de biogaz

Ces dispositifs sont constitués des éléments principaux suivants : un réacteur, une trémie de chargement des matières organiques, une sortie de biogaz et une trémie de déchargement des matières organiques fermentées.

Selon le type de conception, les installations de biogaz sont des types suivants :

• sans chauffer et sans agiter les matières organiques fermentées dans le réacteur ;
• sans chauffage, mais avec agitation de la masse organique ;
• en chauffant et en remuant;
• avec chauffage, avec agitation et avec des dispositifs qui vous permettent de contrôler et de gérer le processus de fermentation.

Le premier type d'installation de biogaz convient à une petite ferme et est conçu pour les bactéries psychrophiles : le volume interne du bioréacteur est de 1 à 10 m3 (traitant 50 à 200 kg de fumier par jour), équipement minimal, le biogaz obtenu n'est pas stocké - il va immédiatement aux appareils électroménagers qui le consomment. Cette installation ne peut être utilisée que dans les régions du sud ; elle est conçue pour une température interne de 5-20°C.

L'élimination des matières organiques fermentées (fermentées) s'effectue simultanément au chargement d'un nouveau lot ; l'expédition s'effectue dans un conteneur dont le volume doit être égal ou supérieur au volume interne du bioréacteur. Le contenu du récipient y est stocké jusqu'à son introduction dans le sol fertilisé. La conception du deuxième type est également conçue pour les petites exploitations ; sa productivité est légèrement supérieure à celle des installations de biogaz du premier type - elle est équipée d'un dispositif de mélange à entraînement manuel ou mécanique.

Le troisième type d'installations de biogaz est équipé, en plus du dispositif de mélange, d'un chauffage forcé du bioréacteur ; la chaudière à eau chaude fonctionne avec du combustible alternatif produit par l'installation de biogaz. La production de méthane dans de telles installations est réalisée par des bactéries mésophiles et thermophiles, en fonction de l'intensité du chauffage et du niveau de température dans le réacteur.

Le dernier type d'installations de biogaz est le plus complexe et est conçu pour plusieurs consommateurs de biogaz ; la conception des installations comprend un manomètre à contact électrique, une soupape de sécurité, une chaudière à eau chaude, un compresseur (mélange pneumatique de matière organique), un récepteur, un réservoir de gaz, un réducteur de gaz et une sortie pour charger le biogaz dans le transport. Ces installations fonctionnent en continu, permettent de régler l'une des trois conditions de température grâce à un chauffage réglable avec précision et la sélection du biogaz s'effectue automatiquement.

Usine de biogaz DIY

Le pouvoir calorifique du biogaz produit dans les installations de biogaz est d'environ 5 500 kcal/m3, ce qui est légèrement inférieur au pouvoir calorifique du gaz naturel (7 000 kcal/m3). Pour chauffer 50 m2 d'un immeuble d'habitation et utiliser une cuisinière à gaz à quatre feux pendant une heure, il faudra en moyenne 4 m3 de biogaz.

Les installations industrielles de production de biogaz proposées sur le marché russe coûtent à partir de 200 000 roubles. - malgré leur coût apparemment élevé, il convient de noter que ces installations sont précisément calculées en fonction du volume de substrat organique chargé et bénéficient des garanties des constructeurs.

Si vous préférez créer vous-même une installation de biogaz, alors de plus amples informations sont pour vous !

Forme bioréacteur

La meilleure forme serait ovale (en forme d’œuf), mais la construction d’un tel réacteur est extrêmement difficile. Un bioréacteur cylindrique, dont les parties supérieure et inférieure sont réalisées en forme de cône ou de demi-cercle, sera plus facile à concevoir. Les réacteurs carrés ou rectangulaires en brique ou en béton seront inefficaces car... Au fil du temps, des fissures se formeront dans les coins, causées par la pression du substrat ; des fragments durcis de matière organique s'accumuleront dans les coins, interférant avec le processus de fermentation. Les cuves en acier des bioréacteurs sont hermétiques, résistantes aux hautes pressions et. ils ne sont pas si difficiles à construire. Leur inconvénient est leur faible résistance à la rouille ; ils nécessitent l'application d'un revêtement protecteur, par exemple de résine, sur les parois intérieures. L'extérieur du bioréacteur en acier doit être soigneusement nettoyé et peint en deux couches.

Les conteneurs des bioréacteurs en béton, brique ou pierre doivent être soigneusement recouverts à l'intérieur d'une couche de résine capable d'assurer leur imperméabilité efficace à l'eau et aux gaz, de résister à des températures d'environ 60°C et à l'agression du sulfure d'hydrogène et des acides organiques. En plus de la résine, pour protéger les surfaces internes du réacteur, vous pouvez utiliser de la paraffine, diluée avec 4% d'huile moteur (neuve) ou du kérosène et chauffée à 120-150°C - les surfaces du bioréacteur doivent être chauffées avec un brûleur avant de leur appliquer une couche de paraffine.

Lors de la création d'un bioréacteur, vous pouvez utiliser des récipients en plastique qui ne sont pas sensibles à la rouille, mais uniquement du plastique dur avec des parois suffisamment solides. Le plastique souple ne peut être utilisé que pendant la saison chaude, car... Avec l'arrivée du froid, il sera difficile d'y fixer une isolation et ses murs ne seront pas assez solides. Les bioréacteurs en plastique ne peuvent être utilisés que pour la fermentation psychrophile de matière organique.

Emplacement du bioréacteur

Son placement est prévu en fonction de l'espace disponible sur un site donné, de la distance suffisante par rapport aux immeubles d'habitation, de la distance de la déchetterie, des lieux de placement d'animaux, etc. La planification d'un bioréacteur au sol, entièrement ou partiellement immergé, dépend du niveau de la nappe phréatique et de la commodité d'introduction et de retrait du substrat organique dans la cuve du réacteur. Il serait optimal de placer la cuve du réacteur sous le niveau du sol - des économies sont réalisées sur les équipements d'introduction d'un substrat organique dans la cuve du réacteur, l'isolation thermique est considérablement augmentée, pour laquelle des matériaux peu coûteux (paille, argile) peuvent être utilisés.

Équipement de bioréacteur

Le réservoir du réacteur doit être équipé d'une trappe, qui peut être utilisée pour effectuer des travaux de réparation et de maintenance. Il est nécessaire de poser un joint en caoutchouc ou une couche de mastic entre le corps du bioréacteur et le couvercle de la trappe. Il est facultatif, mais extrêmement pratique, d'équiper le bioréacteur d'un capteur de température, de pression interne et de niveau de substrat organique.

Isolation thermique des bioréacteurs

Son absence ne permettra pas à l’installation de biogaz de fonctionner toute l’année, uniquement pendant les mois les plus chauds. Pour isoler un bioréacteur enterré ou semi-enterré, on utilise de l'argile, de la paille, du fumier sec et des scories. L'isolation est posée en couches - lors de l'installation d'un réacteur enterré, la fosse est recouverte d'une couche de film PVC qui empêche le contact direct du matériau d'isolation thermique avec le sol. Avant d'installer le bioréacteur, de la paille est versée au fond de la fosse avec un film PVC posé, une couche d'argile est posée dessus, puis le bioréacteur est posé. Après cela, toutes les zones libres entre la cuve du réacteur et la fosse de fondation recouverte d'un film PVC sont remplies de paille presque jusqu'au bout de la cuve, et une couche d'argile mélangée à des scories est coulée sur une couche de 300 mm.

Chargement et déchargement du substrat organique

Le diamètre des tuyaux de chargement et de déchargement du bioréacteur doit être d'au moins 300 mm, sinon ils se boucheront. Afin de maintenir des conditions anaérobies à l'intérieur du réacteur, chacune de ces canalisations doit être équipée de vannes à vis ou demi-tour. Le volume de la trémie pour l'alimentation en matière organique, selon le type d'installation de biogaz, doit être égal au volume quotidien des matières premières entrantes. La trémie d'alimentation doit être située du côté ensoleillé du bioréacteur, car cela contribuera à augmenter la température dans le substrat organique introduit, accélérant ainsi les processus de fermentation. Si l'installation de biogaz est raccordée directement à la ferme, le bunker doit alors être placé sous sa structure de manière à ce que le substrat organique y pénètre sous l'influence de la gravité.

Les canalisations de chargement et de déchargement du substrat organique doivent être situées sur les côtés opposés du bioréacteur - dans ce cas, les matières premières entrantes seront réparties uniformément et la matière organique fermentée sera facilement éliminée sous l'influence des forces gravitationnelles et de la masse. du substrat frais. Les trous et l'installation du pipeline pour le chargement et le déchargement de la matière organique doivent être réalisés avant d'installer le bioréacteur sur le site d'installation et avant d'y placer des couches d'isolation thermique. L'étanchéité du volume interne du bioréacteur est obtenue par le fait que les entrées des tuyaux de chargement et de déchargement du substrat sont situées à un angle aigu, tandis que le niveau de liquide à l'intérieur du réacteur est supérieur aux points d'entrée des tuyaux - un joint hydraulique bloque l'accès à l'air.

Il est plus facile d'introduire de nouvelles matières organiques fermentées et de les éliminer en utilisant le principe du débordement, c'est-à-dire une élévation du taux de matière organique à l'intérieur du réacteur lors de l'introduction d'une nouvelle portion entraînera l'évacuation du substrat par la conduite de déchargement dans un volume égal au volume de la matière introduite.

N’importe qui peut créer du biogaz par lui-même. Cela ne nécessite pas de connaissances particulières ni de compétences particulières dans le domaine des sources d'énergie renouvelables. Si chacun pense au monde qui l’entoure, la situation environnementale sur Terre s’améliorera considérablement.

Les gaz de fumier sont une réalité. Il peut en fait être obtenu à partir du fumier, qui fertilise la terre d’une manière ou d’une autre. Mais vous pouvez le mettre en circulation et obtenir du vrai gaz.

Pour obtenir du gaz à partir du fumier de vos propres mains à la maison, une installation de biogaz agricole est utilisée. Vous pouvez produire du gaz naturel à l’aide d’un digesteur directement à la ferme. C'est ce que produisent de nombreux agriculteurs. Vous n'avez pas besoin d'acheter de carburant spécial pour cela. Assez de matières premières naturelles.

Le bioréacteur doit contenir de 1 à 8 à 10 mètres cubes. déchets de production privée, fumier de poulet. La production et la transformation des matières premières sur un appareil d'un tel volume pourront traiter plus de 50 kg de fumier. Pour réaliser une installation de biogaz, vous devez trouver les dessins selon lesquels l'équipement est fabriqué, ainsi qu'un schéma.

L'installation s'effectue en plusieurs étapes :

Une installation faite maison vous permettra d'obtenir du gaz à partir du fumier en peu de temps. Vous pouvez l'assembler vous-même, en disposant de schémas et de dessins. Pour le générateur de chaleur, vous pouvez choisir des chaudières pour chauffer l'eau. Pour récupérer le gaz sur place, un réservoir de gaz est nécessaire. Il collecte et stocke le gaz.

N'oubliez pas que les impuretés et débris présents dans le réservoir doivent être nettoyés de temps en temps.

Vous pouvez obtenir du gaz à partir du fumier en utilisant une installation de biogaz. Vous pouvez le concevoir vous-même. Déterminez le volume de matières premières à traiter, sélectionnez un conteneur approprié dans lequel les matières premières seront traitées et mélangées - c'est ainsi que l'on produit du gaz saturé de méthane dans le biocarburant.

Fabriquer du biogaz à la maison

Il existe un stéréotype selon lequel le biogaz ne peut être obtenu que dans des industries et des exploitations agricoles spécialisées. Cependant, ce n’est pas le cas. Aujourd’hui, vous pouvez produire du biogaz à la maison.

Le biogaz est une combinaison de divers gaz créés par la décomposition de substances organiques. Il faut savoir que le biogaz est inflammable. Il s'enflamme facilement avec une flamme propre.

Notons les avantages d'une installation biogaz chez soi :

1. Produire du biogaz sans équipement coûteux ;
2. En utilisant votre ;
3. Matières premières naturelles et gratuites sous forme de fumier ou de végétaux ;
4. Prendre soin de l'environnement.

Avoir une installation de biogaz à la maison est une activité rentable pour le propriétaire d'un chalet d'été. Pour réaliser une telle installation, il faut une petite somme d'argent : deux fûts de 200 litres, un fût de 50 litres, des canalisations d'égout, un tuyau de gaz et un robinet.

Comme vous pouvez le constater, pour effectuer l’installation vous-même, vous n’avez même pas besoin d’acheter des outils supplémentaires. Des barils, des robinets, des tuyaux et des tuyaux se trouvent presque toujours dans les fermes des propriétaires de datchas. Un générateur de gaz est une préoccupation pour l'environnement, ainsi que pour la possibilité d'utiliser une source alternative d'énergie et de carburant.

Pourquoi avez-vous besoin d’une installation de biogaz pour l’agriculture ?

Certains agriculteurs, résidents d'été et propriétaires de maisons privées ne voient pas la nécessité de construire une installation de biogaz. À première vue, c'est vrai. Mais ensuite, lorsque les propriétaires en voient tous les avantages, la question de la nécessité d'une telle installation disparaît.

La première raison évidente d’installer une installation de biogaz dans une ferme est d’obtenir de l’électricité et du chauffage, ce qui vous permettra de payer moins cher l’électricité.

Utiliser sa propre énergie coûte moins cher que payer pour la fournir à la ferme.

Une autre raison principale de la nécessité de créer une installation est l’organisation d’un cycle de production complet sans déchets. Nous utilisons du fumier ou de la litière comme matière première pour l'appareil. Après traitement, nous obtenons du nouveau gaz.

La troisième raison en faveur d’une installation de biogaz est son traitement efficace et son impact environnemental.

3 avantages d'une installation de biogaz :

• Générer de l'énergie pour faire fonctionner la ferme familiale ;
• Organisation d'un cycle complet;
• Utilisation efficace des matières premières.

Avoir une installation sur votre ferme est un indicateur de votre efficacité et de votre souci de l’environnement. Les biogénérateurs permettent d'économiser d'énormes sommes d'argent, garantissant une production sans déchets, une distribution efficace des ressources et des matières premières, mais aussi votre totale autosuffisance.

Une pompe à chaleur peut être facilement assemblée de vos propres mains à partir d'anciens équipements domestiques. L'ensemble du processus est décrit dans l'article suivant :

Question pour une agriculture efficace : comment obtenir correctement le méthane

Le méthane est le principal composant du biogaz. Le biogaz lui-même est un mélange de différents gaz. Parmi eux, le méthane est le plus important.

Soulignons les facteurs qui influencent la production de méthane :

• Environnement;
• Matières premières de haute qualité ;
• Fréquence de mélange des matières premières dans la cuve de l'installation.

Les matières premières contenues dans le récipient doivent être mélangées avec une fourche au moins une fois par jour, idéalement six fois.

La production de méthane est directement liée à la production de biogaz. Mieux vous traiterez le processus de production de biogaz, meilleure sera la qualité du biogaz obtenu à la sortie. Pour ce faire, vous devez utiliser uniquement des matières premières de haute qualité, surveiller l'endroit où se trouve l'installation et mélanger le contenu du réservoir. Ensuite, vous obtiendrez correctement le méthane.

Usine de biogaz DIY (vidéo)

Les partisans de la préservation de l'environnement dans sa forme originale sont de plus en plus nombreux. Aucune émission ni pollution. Les installations de biogaz résolvent ce problème. De plus, le propriétaire de l'installation de biogaz reçoit personnellement des avantages monétaires directs de son utilisation.

La hausse des prix de l’énergie nous amène à réfléchir à la possibilité de nous en procurer nous-mêmes. Une option est une usine de biogaz. Avec son aide, le biogaz est obtenu à partir de fumier, d'excréments et de résidus végétaux qui, après purification, peuvent être utilisés pour les appareils à gaz (cuisinières, chaudières), pompés dans des bouteilles et utilisés comme carburant pour les voitures ou les générateurs électriques. De manière générale, la transformation du fumier en biogaz peut répondre à tous les besoins énergétiques d’une maison ou d’une ferme.

La construction d'une usine de biogaz est un moyen de fournir de manière indépendante des ressources énergétiques

Principes généraux

Le biogaz est un produit issu de la décomposition de substances organiques. Pendant le processus de pourriture/fermentation, des gaz sont libérés, collectés et vous pouvez répondre aux besoins de votre propre ménage. L'équipement dans lequel ce processus se produit est appelé « installation de biogaz ».

Le processus de formation de biogaz est dû à l'activité vitale de divers types de bactéries contenues dans les déchets eux-mêmes. Mais pour qu'ils « travaillent » activement, ils doivent créer certaines conditions : humidité et température. Pour les créer, une usine de biogaz est en cours de construction. Il s'agit d'un complexe de dispositifs dont la base est un bioréacteur dans lequel se produit la décomposition des déchets, qui s'accompagne d'une formation de gaz.

Il existe trois modes de transformation du fumier en biogaz :

• Mode psychophile. La température dans l'installation de biogaz est comprise entre +5°C et +20°C. Dans de telles conditions, le processus de décomposition est lent, une grande quantité de gaz se forme et sa qualité est faible.
• Mésophile. L'appareil entre dans ce mode à des températures comprises entre +30°C et +40°C. Dans ce cas, les bactéries mésophiles se reproduisent activement. Dans ce cas, plus de gaz se forme, le processus de traitement prend moins de temps - de 10 à 20 jours.
• Thermophile. Ces bactéries se multiplient à des températures supérieures à +50°C. Le processus est le plus rapide (3 à 5 jours), la production de gaz est la plus importante (dans des conditions idéales, avec 1 kg de livraison, vous pouvez obtenir jusqu'à 4,5 litres de gaz). La plupart des tableaux de référence pour le rendement en gaz du traitement sont donnés spécifiquement pour ce mode, donc lors de l'utilisation d'autres modes, il vaut la peine de procéder à un ajustement plus petit.

La chose la plus difficile à mettre en œuvre dans les installations de biogaz est le mode thermophile. Cela nécessite une isolation thermique de haute qualité de l'installation de biogaz, du chauffage et un système de contrôle de la température. Mais à la sortie, nous obtenons la quantité maximale de biogaz. Une autre caractéristique du traitement thermophile est l'impossibilité de chargement supplémentaire. Les deux modes restants - psychophile et mésophile - vous permettent d'ajouter quotidiennement une nouvelle portion de matières premières préparées. Mais, en mode thermophile, le temps de traitement court permet de diviser le bioréacteur en zones dans lesquelles leur part de matières premières sera traitée avec des temps de chargement différents.

Schéma d'une installation de biogaz

La base d'une installation de biogaz est un bioréacteur ou un bunker. Le processus de fermentation s'y déroule et le gaz résultant s'y accumule. Il y a également une trémie de chargement et de déchargement ; le gaz généré est évacué par un tuyau inséré dans la partie supérieure. Vient ensuite le système de traitement du gaz - en le nettoyant et en augmentant la pression dans le gazoduc jusqu'à la pression de service.

Pour les modes mésophiles et thermophiles, un système de chauffage par bioréacteur est également nécessaire pour atteindre les modes requis. À cette fin, des chaudières à gaz fonctionnant au combustible produit sont généralement utilisées. De là, un système de canalisations mène au bioréacteur. Il s'agit généralement de tuyaux en polymère, car ils résistent mieux à un environnement agressif.

Une installation de biogaz a également besoin d'un système pour mélanger la substance. Pendant la fermentation, une croûte dure se forme au sommet et les particules lourdes se déposent. Tout cela ensemble aggrave le processus de formation de gaz. Des mélangeurs sont nécessaires pour maintenir un état homogène de la masse traitée. Ils peuvent être mécaniques ou même manuels. Ils peuvent être démarrés par minuterie ou manuellement. Tout dépend de la manière dont l'installation de biogaz est construite. Un système automatisé est plus coûteux à installer, mais nécessite un minimum d'attention lors de son fonctionnement.

Selon le type d'emplacement, une installation de biogaz peut être :

• Hors sol.
• Semi-encastré.
• Encastré.

Les encastrés sont plus coûteux à installer - de nombreux travaux d'excavation sont nécessaires. Mais lorsqu'ils sont utilisés dans nos conditions, ils sont meilleurs - il est plus facile d'organiser l'isolation et les coûts de chauffage sont inférieurs.

Que peut-on recycler

Une usine de biogaz est essentiellement omnivore : n’importe quelle matière organique peut être traitée. Tout fumier, urine ou résidus végétaux conviennent. Les détergents, les antibiotiques et les produits chimiques affectent négativement le processus. Il est conseillé d'en minimiser la consommation, car ils tuent la flore qui les transforme.

Le fumier de bétail est considéré comme idéal car il contient de grandes quantités de micro-organismes. S'il n'y a pas de vaches dans l'exploitation, lors du chargement du bioréacteur, il est conseillé d'ajouter une partie du fumier pour peupler le substrat avec la microflore requise. Les résidus végétaux sont pré-broyés et dilués avec de l'eau. Les matières végétales et les excréments sont mélangés dans un bioréacteur. Ce « remplissage » prend plus de temps à traiter, mais en fin de compte, avec le bon mode, nous obtenons le rendement de produit le plus élevé.

Détermination de l'emplacement

Pour minimiser les coûts d'organisation du processus, il est logique d'installer l'usine de biogaz à proximité de la source de déchets - à proximité des bâtiments où sont gardés des volailles ou des animaux. Il est conseillé de développer la conception de manière à ce que le chargement se fasse par gravité. Depuis une grange ou une porcherie, vous pouvez poser un pipeline en pente à travers lequel le fumier s'écoulera par gravité dans le bunker. Cela simplifie grandement la tâche d'entretien du réacteur, ainsi que l'élimination du fumier.

Il est préférable de situer l'installation de biogaz de manière à ce que les déchets de l'exploitation puissent s'écouler par gravité.

En règle générale, les bâtiments abritant des animaux sont situés à une certaine distance d'un immeuble résidentiel. Le gaz généré devra donc être transféré aux consommateurs. Mais poser un seul tuyau de gaz est moins cher et plus facile que d'organiser une ligne de transport et de chargement du fumier.

Bioréacteur

Il existe des exigences assez strictes pour les cuves de traitement du fumier :

Toutes ces exigences pour la construction d'une installation de biogaz doivent être remplies, car elles garantissent la sécurité et créent des conditions normales pour la transformation du fumier en biogaz.

À partir de quels matériaux peut-il être fabriqué ?

La résistance aux environnements agressifs est la principale exigence des matériaux à partir desquels les conteneurs peuvent être fabriqués. Le substrat du bioréacteur peut être acide ou alcalin. En conséquence, le matériau à partir duquel le conteneur est fabriqué doit bien tolérer divers environnements.

Peu de matériaux répondent à ces demandes. La première chose qui me vient à l’esprit est le métal. Il est durable et peut être utilisé pour fabriquer des conteneurs de n’importe quelle forme. La bonne chose est que vous pouvez utiliser un conteneur prêt à l'emploi - un vieux réservoir. Dans ce cas, la construction d’une installation de biogaz prendra très peu de temps. L'inconvénient du métal est qu'il réagit avec des substances chimiquement actives et commence à s'effondrer. Pour neutraliser cet inconvénient, le métal est recouvert d'un revêtement protecteur.

Une excellente option est un conteneur de bioréacteur en polymère. Le plastique est chimiquement neutre, ne pourrit pas, ne rouille pas. Il suffit de choisir parmi des matériaux capables de résister au gel et au chauffage à des températures assez élevées. Les parois du réacteur doivent être épaisses, de préférence renforcées de fibres de verre. De tels conteneurs ne sont pas bon marché, mais ils durent longtemps.

Une option moins chère est une installation de biogaz avec un conteneur en briques, blocs de béton ou pierre. Pour que la maçonnerie puisse résister à des charges élevées, il est nécessaire de renforcer la maçonnerie (tous les 3 à 5 rangées, en fonction de l'épaisseur du mur et du matériau). Une fois le processus de construction des murs terminé, pour garantir l’imperméabilité à l’eau et au gaz, un traitement multicouche ultérieur des murs est nécessaire tant à l’intérieur qu’à l’extérieur. Les murs sont enduits d'une composition ciment-sable avec des additifs (additifs) qui confèrent les propriétés requises.

Dimensionnement du réacteur

Le volume du réacteur dépend de la température choisie pour transformer le fumier en biogaz. Le plus souvent, le mésophile est choisi - il est plus facile à entretenir et permet un rechargement quotidien du réacteur. La production de biogaz après avoir atteint le mode normal (environ 2 jours) est stable, sans hausses ni baisses (lorsque des conditions normales sont créées). Dans ce cas, il est judicieux de calculer le volume de l'installation de biogaz en fonction de la quantité de fumier générée quotidiennement sur l'exploitation. Tout est facilement calculé sur la base de données statistiques moyennes.

La décomposition du fumier aux températures mésophiles prend de 10 à 20 jours. En conséquence, le volume est calculé en multipliant par 10 ou 20. Lors du calcul, il est nécessaire de prendre en compte la quantité d'eau nécessaire pour amener le substrat à un état idéal - son humidité doit être de 85 à 90 %. Le volume trouvé est augmenté de 50 %, car la charge maximale ne doit pas dépasser les 2/3 du volume du réservoir - le gaz doit s'accumuler sous le plafond.

Par exemple, il y a 5 vaches, 10 cochons et 40 poules dans une ferme. Le résultat est 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Pour amener le fumier de poule à 85 % d’humidité, il faut ajouter un peu plus de 5 litres d’eau (soit 5 kg supplémentaires). Le poids total est de 331,8 kg. Pour un traitement en 20 jours il vous faut : 331,8 kg * 20 = 6636 kg - environ 7 mètres cubes uniquement pour le substrat. On multiplie le chiffre trouvé par 1,5 (augmentation de 50%), on obtient 10,5 mètres cubes. Ce sera la valeur calculée du volume du réacteur de l'usine de biogaz.

Les trappes de chargement et de déchargement mènent directement à la cuve du bioréacteur. Afin que le substrat soit réparti uniformément sur toute la surface, ils sont réalisés aux extrémités opposées du conteneur.

Lors de l'installation en profondeur d'une installation de biogaz, les tuyaux de chargement et de déchargement se rapprochent du corps selon un angle aigu. De plus, l'extrémité inférieure du tuyau doit être en dessous du niveau de liquide dans le réacteur. Cela empêche l'air de pénétrer dans le conteneur. De plus, des vannes rotatives ou d'arrêt sont installées sur les tuyaux, qui sont fermés en position normale. Ils s'ouvrent uniquement lors du chargement ou du déchargement.

Le fumier pouvant contenir de gros fragments (éléments de litière, tiges d’herbe, etc.), les canalisations de petit diamètre se boucheront souvent. Par conséquent, pour le chargement et le déchargement, ils doivent avoir un diamètre de 20 à 30 cm. Ils doivent être installés avant le début des travaux d'isolation de l'installation de biogaz, mais après la mise en place du conteneur.

Le mode de fonctionnement le plus pratique d'une installation de biogaz consiste à charger et décharger régulièrement le substrat. Cette opération peut être réalisée une fois par jour ou une fois tous les deux jours. Le fumier et les autres composants sont préalablement collectés dans un réservoir de stockage, où ils sont amenés à l'état requis - broyés, si nécessaire, humidifiés et mélangés. Pour plus de commodité, ce récipient peut comporter un agitateur mécanique. Le substrat préparé est versé dans la trappe de réception. Si vous placez le récipient de réception au soleil, le substrat sera préchauffé, ce qui réduira les coûts de maintien de la température requise.

Il est conseillé de calculer la profondeur d'installation de la trémie de réception pour que les déchets y affluent par gravité. Il en va de même pour le déchargement dans le bioréacteur. Le meilleur des cas est que le substrat préparé se déplace par gravité. Et un volet le clôturera lors de la préparation.

Pour garantir l'étanchéité de l'installation de biogaz, les trappes de la trémie de réception et de la zone de déchargement doivent être munies d'un joint d'étanchéité en caoutchouc. Moins il y a d’air dans le récipient, plus le gaz sera propre à la sortie.

Collecte et élimination du biogaz

Le biogaz est évacué du réacteur par un tuyau dont une extrémité se trouve sous le toit, l'autre étant généralement descendue dans un joint hydraulique. Il s'agit d'un récipient contenant de l'eau dans lequel le biogaz obtenu est évacué. Il y a un deuxième tuyau dans le joint hydraulique - il est situé au-dessus du niveau de liquide. Du biogaz plus propre en sort. Un robinet d'arrêt de gaz est installé à la sortie de leur bioréacteur. La meilleure option est une balle.

Quels matériaux peuvent être utilisés pour le système de transport de gaz ? Tuyaux en métal galvanisé et conduites de gaz en HDPE ou PPR. Ils doivent s'assurer que les coutures et les joints sont vérifiés à l'aide de mousse de savon. L'ensemble du pipeline est assemblé à partir de tuyaux et de raccords du même diamètre. Pas de contractions ni d'expansions.

Nettoyage des impuretés

La composition approximative du biogaz obtenu est :

• méthane - jusqu'à 60 % ;
• dioxyde de carbone - 35%;
• autres substances gazeuses (dont le sulfure d'hydrogène, qui donne au gaz une odeur désagréable) - 5 %.

Pour que le biogaz soit inodore et brûle bien, il est nécessaire d'en éliminer le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et la vapeur d'eau. Le dioxyde de carbone est éliminé dans un joint hydraulique si de la chaux éteinte est ajoutée au fond de l'installation. Un tel marque-page devra être changé périodiquement (dès que le gaz commence à brûler moins bien, il est temps de le changer).

Le séchage du gaz peut être effectué de deux manières - en réalisant des joints hydrauliques dans le gazoduc - en insérant des sections courbes dans le tuyau sous les joints hydrauliques, dans lesquels les condensats s'accumuleront. L'inconvénient de cette méthode est la nécessité de vider régulièrement le joint hydraulique - s'il y a une grande quantité d'eau collectée, cela peut bloquer le passage du gaz.

La deuxième façon consiste à installer un filtre avec du gel de silice. Le principe est le même que dans un joint hydraulique : le gaz est amené au gel de silice et séché sous le couvercle. Avec cette méthode de séchage du biogaz, le gel de silice doit être séché périodiquement. Pour ce faire, vous devez le réchauffer au micro-ondes pendant un certain temps. Il chauffe et l'humidité s'évapore. Vous pouvez le remplir et l'utiliser à nouveau.

Pour éliminer le sulfure d'hydrogène, un filtre chargé de copeaux métalliques est utilisé. Vous pouvez charger de vieilles éponges métalliques dans le conteneur. La purification s'effectue exactement de la même manière : le gaz est amené dans la partie inférieure du récipient rempli de métal. Au cours de son passage, il est débarrassé du sulfure d'hydrogène, collecté dans la partie supérieure libre du filtre, d'où il est évacué par un autre tuyau/tuyau.

Réservoir de gaz et compresseur

Le biogaz purifié entre dans un réservoir de stockage - un gazomètre. Il peut s'agir d'un sac en plastique scellé ou d'un récipient en plastique. La condition principale est l’étanchéité aux gaz ; la forme et le matériau n’ont pas d’importance. Le gazomètre stocke une réserve de biogaz. À partir de là, à l'aide d'un compresseur, du gaz sous une certaine pression (réglée par le compresseur) est fourni au consommateur - à la cuisinière à gaz ou à la chaudière. Ce gaz peut également être utilisé pour produire de l’électricité à l’aide d’un générateur.

Pour créer une pression stable dans le système après le compresseur, il est conseillé d'installer un récepteur - un petit dispositif pour niveler les coups de bélier.

Appareils de mixage

Pour que l'installation de biogaz fonctionne normalement, il est nécessaire de mélanger régulièrement le liquide dans le bioréacteur. Ce processus simple résout de nombreux problèmes :

• mélange une nouvelle portion de la charge avec une colonie de bactéries ;
• favorise la libération du gaz produit;
• égalise la température du liquide, en excluant les zones plus chaudes et plus froides ;
• maintient l'homogénéité du substrat, empêchant le dépôt ou le flottement de certains composants.

En règle générale, une petite usine de biogaz artisanale est équipée d'agitateurs mécaniques entraînés par la force musculaire. Dans les systèmes à grand volume, les agitateurs peuvent être entraînés par des moteurs activés par une minuterie.

La deuxième méthode consiste à remuer le liquide en y faisant passer une partie du gaz généré. Pour ce faire, après la sortie du métaréservoir, un té est installé et une partie du gaz s'écoule dans la partie inférieure du réacteur, où il sort par un tube percé de trous. Cette partie du gaz ne peut pas être considérée comme une consommation, car elle pénètre à nouveau dans le système et finit par conséquent dans le réservoir de gaz.

La troisième méthode de mélange consiste à utiliser des pompes fécales pour pomper le substrat de la partie inférieure et le verser par le haut. L’inconvénient de cette méthode est sa dépendance à l’égard de la disponibilité de l’électricité.

Système de chauffage et isolation thermique

Sans chauffer le liquide traité, les bactéries psychophiles se multiplieront. Dans ce cas, le processus de traitement prendra 30 jours et la production de gaz sera faible. En été, s'il y a une isolation thermique et un préchauffage de la charge, il est possible d'atteindre des températures allant jusqu'à 40 degrés, lorsque le développement de bactéries mésophiles commence, mais en hiver, une telle installation est pratiquement inopérante - les processus se déroulent très lentement. . À des températures inférieures à +5°C, ils gèlent pratiquement.

Que chauffer et où le placer

Pour de meilleurs résultats, utilisez le chauffage. Le plus rationnel est le chauffage de l'eau à partir d'une chaudière. La chaudière peut fonctionner à l’électricité, au combustible solide ou liquide, et vous pouvez également la faire fonctionner avec le biogaz produit. La température maximale à laquelle l'eau doit être chauffée est de +60°C. Des tuyaux plus chauds peuvent faire adhérer des particules à la surface, réduisant ainsi l’efficacité du chauffage.

Vous pouvez également utiliser le chauffage direct - insérez des éléments chauffants, mais d'une part, il est difficile d'organiser le mélange, d'autre part, le substrat collera à la surface, réduisant le transfert de chaleur, les éléments chauffants grilleront rapidement

Une installation de biogaz peut être chauffée à l'aide de radiateurs de chauffage standards, de simples tuyaux torsadés en serpentin ou de registres soudés. Il est préférable d'utiliser des tuyaux en polymère - métal-plastique ou polypropylène. Les tuyaux ondulés en acier inoxydable conviennent également ; ils sont plus faciles à installer, notamment dans les bioréacteurs verticaux cylindriques, mais la surface ondulée provoque un collage des sédiments, ce qui n'est pas très bon pour le transfert de chaleur.

Pour réduire le risque de dépôt de particules sur les éléments chauffants, ceux-ci sont situés dans la zone de l'agitateur. Seulement dans ce cas, tout doit être conçu pour que le mélangeur ne puisse pas toucher les tuyaux. Il semble souvent qu'il est préférable de placer les radiateurs au fond, mais la pratique a montré qu'en raison des sédiments au fond, un tel chauffage est inefficace. Il est donc plus rationnel de placer des radiateurs sur les parois du métaréservoir d'une usine de biogaz.

Méthodes de chauffage de l'eau

Selon la méthode de disposition des tuyaux, le chauffage peut être externe ou interne. Lorsqu'il est installé en interne, le chauffage est efficace, mais la réparation et l'entretien des appareils de chauffage sont impossibles sans arrêter et pomper le système. C’est pourquoi une attention particulière est portée au choix des matériaux et à la qualité des connexions.

Le chauffage augmente la productivité de l'installation de biogaz et réduit le temps de traitement des matières premières

Lorsque les radiateurs sont situés à l'extérieur, plus de chaleur est nécessaire (le coût de chauffage du contenu d'une installation de biogaz est beaucoup plus élevé), car une grande quantité de chaleur est dépensée pour chauffer les murs. Mais le système est toujours disponible pour réparation et le chauffage est plus uniforme, puisque l'environnement est chauffé par les murs. Un autre avantage de cette solution est que les agitateurs ne peuvent pas endommager le système de chauffage.

Comment isoler

Tout d'abord, une couche de sable de nivellement est versée au fond de la fosse, puis une couche d'isolation thermique. Il peut s'agir d'argile mélangée à de la paille et de l'argile expansée, des scories. Tous ces composants peuvent être mélangés et versés en couches séparées. Ils sont nivelés jusqu'à l'horizon et la capacité de l'usine de biogaz est installée.

Les côtés du bioréacteur peuvent être isolés avec des matériaux modernes ou avec des méthodes classiques à l'ancienne. L'une des méthodes les plus anciennes consiste à enduire d'argile et de paille. Appliquer en plusieurs couches.

Les matériaux modernes comprennent la mousse de polystyrène extrudé haute densité, les blocs de béton cellulaire basse densité, etc. La mousse de polyuréthane (PPU) est la plus avancée technologiquement dans ce cas, mais les services pour son application ne sont pas bon marché. Mais le résultat est une isolation thermique sans faille, qui minimise les coûts de chauffage. Il existe un autre matériau d'isolation thermique - le verre mousse. Il est très cher en dalles, mais ses copeaux ou miettes coûtent très peu cher, et en termes de caractéristiques il est presque idéal : il n'absorbe pas l'humidité, n'a pas peur du gel, tolère bien les charges statiques et a une faible conductivité thermique.

L'augmentation constante du coût des ressources énergétiques traditionnelles pousse les artisans à domicile à créer des équipements maison qui leur permettent de produire de leurs propres mains du biogaz à partir de déchets. Avec cette approche de l'agriculture, il est possible non seulement d'obtenir de l'énergie bon marché pour chauffer la maison et d'autres besoins, mais également d'établir le processus de recyclage des déchets organiques et d'obtenir des engrais gratuits pour une application ultérieure au sol.

Le biogaz produit en excès, comme les engrais, peut être vendu à la valeur marchande aux consommateurs intéressés, transformant ainsi en argent ce qui se trouve littéralement « sous vos pieds ». Les grands agriculteurs peuvent se permettre d’acheter des stations de production de biogaz toutes faites, assemblées en usine. Le coût d'un tel équipement est assez élevé. Cependant, le retour sur son exploitation correspond à l'investissement réalisé. Des installations moins puissantes fonctionnant sur le même principe peuvent être assemblées par vous-même à partir des matériaux et pièces disponibles.

Qu’est-ce que le biogaz et comment se forme-t-il ?

Grâce au traitement de la biomasse, du biogaz est obtenu

Le biogaz est classé comme combustible respectueux de l'environnement. De par ses caractéristiques, le biogaz ressemble à bien des égards au gaz naturel produit à l’échelle industrielle. La technologie de production de biogaz peut être présentée comme suit :

• dans un conteneur spécial appelé bioréacteur, le processus de traitement de la biomasse se déroule avec la participation de bactéries anaérobies dans des conditions de fermentation sans air pendant une certaine période, dont la durée dépend du volume de matières premières chargées ;
• en conséquence, un mélange de gaz est libéré, composé de 60 % de méthane, 35 % de dioxyde de carbone, 5 % d'autres substances gazeuses, parmi lesquelles se trouve une petite quantité de sulfure d'hydrogène ;
• le gaz obtenu est constamment évacué du bioréacteur et, après purification, est envoyé pour l'usage auquel il est destiné ;
• les déchets traités, devenus des engrais de haute qualité, sont périodiquement retirés du bioréacteur et transportés vers les champs.

Diagramme visuel du processus de production de biocarburant

Afin d’établir une production continue de biogaz à la maison, vous devez posséder ou avoir accès à des entreprises agricoles et d’élevage. Il n’est économiquement rentable de produire du biogaz que s’il existe une source d’approvisionnement gratuit en fumier et autres déchets organiques issus de l’élevage.

Le chauffage au gaz reste le mode de chauffage le plus fiable. Vous pouvez en savoir plus sur la gazéification autonome dans le matériel suivant :

Types de bioréacteurs

Les installations de production de biogaz diffèrent par le type de chargement des matières premières, la collecte du gaz résultant, l'emplacement du réacteur par rapport à la surface de la terre et le matériau de fabrication. Le béton, la brique et l’acier sont les matériaux les plus adaptés à la construction de bioréacteurs.

En fonction du type de chargement, on distingue les bio-installations dans lesquelles une partie donnée de matières premières est chargée et passe par un cycle de traitement, puis complètement déchargée. La production de gaz dans ces installations est instable, mais tout type de matière première peut y être chargé. En règle générale, ils sont verticaux et prennent peu de place.

Une partie des déchets organiques est chargée quotidiennement dans le système du deuxième type et une partie égale d'engrais fermentés prêts à l'emploi est déchargée. Le mélange de travail reste toujours dans le réacteur. L'installation dite d'alimentation continue produit systématiquement plus de biogaz et est très appréciée des agriculteurs. Fondamentalement, ces réacteurs sont situés horizontalement et sont pratiques s'il y a de l'espace libre sur le site.

Le type de collecte de biogaz sélectionné détermine les caractéristiques de conception du réacteur.

• Les systèmes à ballons sont constitués d'un cylindre en caoutchouc ou en plastique résistant à la chaleur dans lequel sont combinés un réacteur et un gazomètre. Les avantages de ce type de réacteur sont la simplicité de conception, de chargement et de déchargement des matières premières, la facilité de nettoyage et de transport et le faible coût. Les inconvénients incluent une courte durée de vie, 2 à 5 ans, et la possibilité de dommages dus à des influences extérieures. Les réacteurs à ballon comprennent également des unités à canaux, largement utilisées en Europe pour le traitement des déchets liquides et des eaux usées. Ce dessus en caoutchouc est efficace à des températures ambiantes élevées et il n'y a aucun risque d'endommagement du cylindre. La conception à dôme fixe comprend un réacteur entièrement fermé et un réservoir de compensation pour l'évacuation des boues. Le gaz s'accumule dans le dôme ; lors du chargement de la prochaine portion de matières premières, la masse traitée est poussée dans le réservoir de compensation.
• Les biosystèmes à dôme flottant se composent d'un bioréacteur monolithique situé sous terre et d'un gazomètre mobile, qui flotte dans une poche d'eau spéciale ou directement dans la matière première et s'élève sous l'influence de la pression du gaz. L'avantage d'un dôme flottant est la facilité d'utilisation et la possibilité de déterminer la pression du gaz en fonction de la hauteur du dôme. C'est une excellente solution pour une grande ferme.
• Lors du choix d'un emplacement d'installation souterrain ou aérien, vous devez prendre en compte la pente du terrain, qui facilite le chargement et le déchargement des matières premières, l'isolation thermique améliorée des structures souterraines, qui protège la biomasse des fluctuations quotidiennes de température et rend le processus de fermentation plus stable.

La conception peut être équipée de dispositifs supplémentaires pour chauffer et mélanger les matières premières.

Est-il rentable de fabriquer un réacteur et d'utiliser du biogaz ?

La construction d'une installation de biogaz poursuit les objectifs suivants :

• production d'énergie bon marché;
• production d'engrais facilement digestibles;
• économies sur le raccordement à un réseau d'égouts coûteux ;
• recyclage des déchets agricoles;
• profit possible des ventes de gaz ;
• réduire l'intensité des odeurs désagréables et améliorer la situation environnementale de la région.

Tableau de rentabilité de la production et de l'utilisation du biogaz

Pour évaluer les avantages de la construction d’un bioréacteur, un propriétaire prudent doit considérer les aspects suivants :

• le coût d'une bio-usine est un investissement à long terme ;
• un équipement de biogaz fait maison et l'installation d'un réacteur sans l'intervention de spécialistes tiers coûteront beaucoup moins cher, mais son efficacité est également inférieure à celle d'un réacteur d'usine coûteux ;
• Pour maintenir une pression de gaz stable, l’agriculteur doit avoir accès aux déjections animales en quantité suffisante et pendant une longue période. En cas de prix élevés de l'électricité et du gaz naturel ou d'absence de possibilité de gazéification, l'utilisation de l'installation devient non seulement rentable, mais également nécessaire ;
• pour les grandes exploitations disposant de leur propre base de matières premières, une solution rentable serait d'inclure un bioréacteur dans le système de serres et d'élevages de bétail ;
• Pour les petites exploitations, l'efficacité peut être augmentée en installant plusieurs petits réacteurs et en chargeant les matières premières à différents intervalles de temps. Cela évitera les interruptions de l’approvisionnement en gaz dues à un manque de matière première.

Comment construire soi-même un bioréacteur

La décision de construire est prise, vous devez maintenant concevoir l'installation et calculer les matériaux, outils et équipements nécessaires.

Important! La résistance aux environnements acides et alcalins agressifs est la principale exigence du matériau des bioréacteurs.

Si un réservoir métallique est disponible, il peut être utilisé à condition qu'il soit recouvert d'un revêtement protecteur contre la corrosion. Lors du choix d'un conteneur métallique, faites attention à la présence de soudures et à leur solidité.

Une option durable et pratique est un récipient en polymère. Ce matériau ne pourrit pas et ne rouille pas. Un fût aux parois dures épaisses ou renforcées résistera parfaitement à la charge.

Le moyen le moins cher consiste à disposer un conteneur en brique, en pierre ou en blocs de béton. Pour augmenter la résistance, les murs sont renforcés et recouverts intérieurement et extérieurement d'un revêtement multicouche imperméabilisant et étanche aux gaz. Le plâtre doit contenir des additifs qui confèrent les propriétés spécifiées. La meilleure forme pour résister à toutes les charges de pression est ovale ou cylindrique.

À la base de ce conteneur se trouve un trou à travers lequel les déchets de matières premières seront évacués. Ce trou doit être bien fermé, car le système ne fonctionne efficacement que dans des conditions hermétiques.

Calcul des outils et matériaux nécessaires

Pour aménager un conteneur en briques et installer l'ensemble du système, vous aurez besoin des outils et du matériel suivants :

• récipient pour mélanger le mortier de ciment ou la bétonnière ;
• perceuse avec accessoire mélangeur;
• pierre concassée et sable pour construire un coussin de drainage;
• pelle, ruban à mesurer, truelle, spatule ;
• brique, ciment, eau, sable fin, renfort, plastifiant et autres additifs nécessaires ;
• machine à souder et fixations pour l'installation de tuyaux et composants métalliques;
• un filtre à eau et un récipient avec des copeaux métalliques pour la purification des gaz ;
• des bouteilles de pneus ou des bouteilles de propane standard pour le stockage de gaz.

La taille du réservoir en béton est déterminée par la quantité de déchets organiques qui apparaissent quotidiennement dans une ferme ou une ferme privée. Le fonctionnement complet du bioréacteur est possible s'il est rempli aux deux tiers du volume disponible.

Déterminons le volume du réacteur pour une petite ferme privée : s'il y a 5 vaches, 10 porcs et 40 poulets, alors par jour de leur activité vitale une portée de 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + se forme 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Pour amener le fumier de poulet à l'humidité requise de 85 %, vous devez ajouter 5 litres d'eau. Poids total = 331,8 kg. Pour un traitement en 20 jours il vous faut : 331,8 kg x 20 = 6636 kg - environ 7 mètres cubes uniquement pour le substrat. Cela représente les deux tiers du volume requis. Pour obtenir le résultat, il vous faut 7x1,5 = 10,5 mètres cubes. La valeur résultante est le volume requis du bioréacteur.

N'oubliez pas qu'il ne sera pas possible de produire de grandes quantités de biogaz dans de petits conteneurs. Le rendement dépend directement de la masse de déchets organiques traités dans le réacteur. Ainsi, pour obtenir 100 mètres cubes de biogaz, il faut traiter une tonne de déchets organiques.

Préparation d'un site pour un bioréacteur

Le mélange organique chargé dans le réacteur ne doit pas contenir d'antiseptiques, de détergents, de produits chimiques nocifs pour la vie des bactéries et ralentissant la production de biogaz.

Important! Le biogaz est inflammable et explosif.

Pour le bon fonctionnement du bioréacteur, les mêmes règles doivent être respectées que pour toute installation à gaz. Si l'équipement est scellé et que le biogaz est déversé dans le réservoir de gaz en temps opportun, il n'y aura aucun problème.

Si la pression du gaz dépasse la norme ou s'empoisonne si le sceau est brisé, il existe un risque d'explosion, il est donc recommandé d'installer des capteurs de température et de pression dans le réacteur. L'inhalation de biogaz est également dangereuse pour la santé humaine.

Comment assurer l'activité de la biomasse

Vous pouvez accélérer le processus de fermentation de la biomasse en la chauffant. En règle générale, ce problème ne se pose pas dans les régions du sud. La température ambiante est suffisante pour l'activation naturelle des processus de fermentation. Dans les régions aux conditions climatiques hivernales rigoureuses, il est généralement impossible d’exploiter une installation de production de biogaz sans chauffage. Après tout, le processus de fermentation démarre à une température supérieure à 38 degrés Celsius.

Il existe plusieurs manières d'organiser le chauffage d'un réservoir de biomasse :

• relier le serpentin situé sous le réacteur au système de chauffage ;
• installer des éléments chauffants électriques à la base du conteneur ;
• assurer le chauffage direct du réservoir grâce à l'utilisation d'appareils de chauffage électriques.

Les bactéries qui influencent la production de méthane dorment dans les matières premières elles-mêmes. Leur activité augmente à un certain niveau de température. L'installation d'un système de chauffage automatisé assurera le déroulement normal du processus. L'automatisation allumera l'équipement de chauffage lorsque le prochain lot froid entrera dans le bioréacteur, puis l'éteindra lorsque la biomasse se réchauffera jusqu'au niveau de température spécifié.

Des systèmes de contrôle de température similaires sont installés dans les chaudières à eau chaude et peuvent donc être achetés dans les magasins spécialisés dans la vente d'équipements à gaz.

Le diagramme montre l'ensemble du cycle, depuis le chargement des matières premières solides et liquides jusqu'à l'évacuation du biogaz vers les consommateurs.

Il est important de noter que vous pouvez activer la production de biogaz chez vous en mélangeant de la biomasse dans un réacteur. À cette fin, un appareil est fabriqué, structurellement similaire à un mélangeur domestique. L'appareil peut être mis en mouvement par un arbre qui sort par un trou situé dans le couvercle ou les parois du réservoir.

Quels permis spéciaux sont requis pour l'installation et l'utilisation du biogaz

Afin de construire et d'exploiter un bioréacteur, ainsi que d'utiliser le gaz obtenu, vous devez veiller à obtenir les autorisations nécessaires dès la phase de conception. La coordination doit être complétée avec le service du gaz, les pompiers et Rostechnadzor. En général, les règles d'installation et de fonctionnement sont similaires aux règles d'utilisation des équipements à gaz conventionnels. La construction doit être effectuée en stricte conformité avec les SNIP, tous les pipelines doivent être jaunes et avoir des marquages ​​​​appropriés. Les systèmes prêts à l'emploi fabriqués en usine coûtent plusieurs fois plus cher, mais disposent de tous les documents d'accompagnement et répondent à toutes les exigences techniques. Les fabricants offrent une garantie sur les équipements et assurent l'entretien et la réparation de leurs produits.

Une installation artisanale de production de biogaz peut vous permettre d'économiser sur les coûts énergétiques, qui occupent une part importante dans la détermination du coût des produits agricoles. La réduction des coûts de production affectera l'augmentation de la rentabilité d'une ferme ou d'une ferme privée. Maintenant que vous savez comment obtenir du biogaz à partir de déchets existants, il ne reste plus qu'à mettre l'idée en pratique. De nombreux agriculteurs ont appris depuis longtemps à gagner de l’argent grâce au fumier.

Les exploitations agricoles ont besoin de combustible pour leurs systèmes de chauffage, pour produire de l’électricité et pour répondre à d’autres besoins quotidiens. Étant donné que les prix de l’énergie augmentent régulièrement d’année en année, chaque propriétaire de maison ou de petite entreprise a réfléchi au moins une fois à la manière de produire du biogaz à la maison.

Une installation de biogaz pour une maison privée vous permet d'organiser la production de biogaz directement dans votre cour, ce qui résout le problème du carburant. Étant donné qu'un pourcentage important d'habitants du village possède des compétences pour travailler avec des outils de soudage et de plomberie, la question de l'autofabrication d'une usine de production de gaz semble logique. De cette façon, vous pouvez économiser non seulement sur le travail, mais aussi sur les matériaux si vous utilisez des moyens improvisés.

Qu'est-ce que le biogaz et comment se forme-t-il : obtention et production

Le biogaz est une substance formée lors de la fermentation des déchets organiques, qui contient du méthane en quantité suffisante pour être utilisée comme combustible. Lorsqu’il est brûlé, le biogaz dégage de la chaleur, suffisante pour chauffer une maison ou faire le plein d’essence d’une voiture. la source d'énergie est le fumier, qui est facilement accessible et bon marché, voire gratuit s'il s'agit d'une entreprise d'élevage ou d'une grande ferme privée.

Le biogaz est un biocarburant respectueux de l'environnement que vous pouvez produire de vos propres mains ; le gaz biologique est apparenté au gaz naturel. Le gaz est produit par le traitement des déchets par des bactéries anaérobies. La fermentation a lieu dans un récipient sans air appelé bioréacteur. Le taux de production de biogaz dépend de la quantité de déchets chargés dans le biogénérateur. Sous l'influence de bactéries, un mélange de méthane et de dioxyde de carbone avec quelques mélanges d'autres substances gazeuses est libéré de la matière première. Le gaz obtenu est extrait du bioréacteur, purifié et utilisé pour ses propres besoins. Une fois le processus terminé, les matières premières transformées deviennent des engrais, utilisés pour améliorer la fertilité des sols. La production de biogaz est bénéfique pour les entreprises d’élevage qui ont accès gratuitement au fumier et à d’autres déchets organiques.

Avantages de brûler du combustible issu du fumier (engrais agricole) pour le chauffage : électricité à partir de méthane

• Un recyclage des déchets efficace et respectueux de l’environnement
• Disponibilité des matières premières pour la production de gaz dans les zones rurales
• Possibilité d'organiser un cycle fermé de production sans déchets de gaz et d'engrais à partir du fumier
• Source de matières premières non épuisable et auto-régénérante

Comment construire un bioréacteur (installation) de vos propres mains

Les installations de biogaz qui produisent du gaz à partir du fumier peuvent être facilement assemblées de vos propres mains sur votre propre site. Avant d'assembler un bioréacteur pour le traitement du fumier, il convient de dessiner des dessins et d'étudier attentivement toutes les nuances, car un conteneur contenant une grande quantité de gaz explosif peut être source de grand danger s'il est mal utilisé ou s'il y a des erreurs dans la conception de l'installation.

La capacité du bioréacteur est calculée en fonction de la quantité de matière première utilisée pour produire du méthane. Afin que les conditions d'exploitation soient optimales, la capacité du réacteur est remplie de déchets au moins aux deux tiers. À ces fins, une fosse profonde est utilisée. Pour assurer une grande étanchéité, les parois de la fosse sont renforcées de béton ou renforcées de plastique, et parfois des anneaux de béton sont installés dans la fosse. La surface des murs est traitée avec des solutions résistantes à l'humidité. L'étanchéité est une condition nécessaire au fonctionnement efficace de l'installation. Plus le conteneur est bien isolé, plus la qualité et la quantité sont élevées. De plus, les produits de dégradation des déchets sont toxiques et, en cas de fuite, peuvent être nocifs pour la santé.

Un agitateur est installé dans le conteneur à déchets. Il est responsable du mélange des déchets pendant la fermentation, évitant ainsi une répartition inégale des matières premières et la formation d'une croûte. Après le mélangeur, une structure de drainage est installée dans le fumier, ce qui facilite l'évacuation des gaz dans le réservoir de stockage et évite les fuites. Il est nécessaire d'éliminer les gaz pour des raisons de sécurité, ainsi que pour améliorer la qualité des engrais restant dans le réacteur après traitement. Un trou est pratiqué au fond du réacteur pour. Le trou est équipé d'un couvercle étanche afin que l'équipement reste scellé.

Comment assurer une fermentation active de la biomasse à la maison à l'aide d'un générateur et d'autres équipements : traitement, composition et extraction des déchets

Pour que le processus de traitement dans un bioréacteur se déroule plus rapidement, un chauffage est nécessaire. La température ambiante est suffisante pour que le traitement du fumier se fasse sans aide extérieure. Mais dans des conditions météorologiques défavorables, en hiver, une mini-installation de biogaz a besoin d'une source de chaleur supplémentaire, sinon la production de gaz devient impossible. Pour que les bactéries transforment les déchets en gaz, la température dans le réacteur doit être supérieure à 38 degrés Celsius. Il n'est pas difficile d'obtenir du biogaz de vos propres mains ; l'essentiel est de connaître certaines règles de fabrication.

Le récipient est chauffé à l'aide d'un serpentin situé sous le réacteur ou en installant des radiateurs électriques pour chauffer directement le réservoir. , qui transforment les déchets en gaz, sont déjà dans la matière première. Pour activer les micro-organismes et démarrer le processus de production de biogaz, la température dans le récipient doit être suffisante pour la fermentation. Pour faciliter le contrôle du respect des conditions de température, un chauffage automatique est connecté au réacteur. Il chauffe le conteneur lorsque le carburant y est chargé à la température souhaitée et éteint le chauffage lorsque la marque souhaitée sur le thermomètre est atteinte. Un dispositif de contrôle de la température, facile à trouver dans un magasin d'équipement à gaz, peut jouer le rôle d'un chauffage automatique.

Élimination correcte des gaz du bioréacteur : dessins, utilisation de la technologie

Pour éliminer facilement le gaz formé du réservoir, les installations de biogaz sont équipées de plusieurs dispositifs :

1. Tuyaux en plastique disposés verticalement avec un grand nombre de trous pour faciliter la séparation du gaz de la matière première. Le haut du tuyau doit dépasser au-dessus de la masse de déchets, permettant au gaz de s'échapper librement.
2. Un film posé sur le récipient et créant une sorte d'effet de serre. Il maintient la température souhaitée à l’intérieur du récipient et empêche également le gaz de se mélanger à l’air.
   

   Parfois, le conteneur est recouvert d'un dôme en béton ou en un autre matériau. Pour éviter qu'un tel dôme ne s'envole sous la pression du gaz résultant, il est soigneusement fixé à la structure et attaché avec des câbles.

3. Un conduit d'évacuation des gaz est placé au sommet du réacteur. Le tuyau est équipé d'un mécanisme de verrouillage étanche afin de ne pas violer l'étanchéité de la structure. Le biogaz nouvellement libéré, entrant dans le tuyau de sortie, est saturé de vapeur d'eau et contient de nombreuses impuretés. se produit par condensation : une fois refroidie à température ambiante, l'eau se dépose sous forme de condensation sur les parois de la canalisation. Pour éviter la corrosion, le tuyau d'évacuation est installé de manière à faciliter l'évacuation des condensats à travers le séparateur.
4. Pour éliminer les impuretés de sulfure d'hydrogène du biogaz, un filtre constitué de charbon actif spécialement traité est installé sur son chemin vers l'installation de stockage, dans lequel le mélange est oxydé en soufre et déposé dans le sorbant.

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Une installation de biogaz auto-assemblée, transformant le fumier en biogaz à la maison, réduit considérablement les coûts de chauffage et d'électricité. Une telle installation réduira le coût de chauffage d'une maison privée, réduira le coût des produits agricoles, augmentant ainsi la rentabilité de l'exploitation agricole. – la capacité de transformer les déchets en source d’énergie et en alternative au gaz naturel. Le biogaz est écologique et moderne.