Ici en Serbie et en Europe dans son ensemble, les gens ne veulent pas dépendre des sociétés énergétiques et gazières et s'efforcent donc d'acheter des sources d'énergie alternatives. Soit panneaux solaires, des capteurs thermiques ou des installations de biogaz.
J'ai déjà parlé dans mon magazine d'installations de biogaz industrielles, maintenant mon histoire concerne une installation artisanale capable de produire du gaz pour votre maison ou votre chalet. Le principe de fonctionnement ressort clairement de la figure. Je vais juste faire quelques explications et vous indiquer le but de certains éléments.
Pour réaliser l'installation vous aurez besoin de :
*Deux fûts en plastique de 200 litres chacun (en Serbie, le chou est salé dans de tels fûts), mais il peut également y avoir des fûts en métal pour le carburant diesel.
* Cinq raccords adaptateurs pour connecter des éléments avec un tuyau d'une épaisseur d'au moins 13 mm.
* Tuyau en plastique (longueur selon les besoins d'installation).
* Seau en plastique.
* Bidon en plastique de 3 à 5 litres (pour huile automobile avec bouchon à vis) pour la valve d'urgence.
* Deux tubes en plastique d'un diamètre de 5 cm.
Élément 1 - sur la photo, générateur de gaz BIO
Il se compose de : un fût scellé, deux tuyaux en plastique et un raccord de sortie pour le biogaz.
Dans le générateur, la masse organique se décompose au cours du processus de décomposition, libérant 60 % de méthane et 40 % de SO2.
À travers le premier tube en plastique doté d'un entonnoir, les déchets de biomasse finement hachés sont versés et mélangés à de l'eau dans une proportion de 10 % de biomasse et 90 % d'eau de pluie (eau douce).
Ce serait bien si l'on pouvait également ajouter un mélange naturel de fumier frais de vaches, de porcs et de volailles, introduisant ainsi des micro-organismes dont dépend la production de biogaz. A défaut, vous pouvez ajouter un peu de boue provenant d’une rivière ou d’un étang pour accélérer le processus.
Le processus prend environ 3 semaines pour que le gaz se forme. Sur stade précoce Vous remarquerez que du gaz est libéré, mais sachez qu'il s'agit de SO2, du dioxyde de carbone, qui n'est pas inflammable. Ce n’est qu’au bout de 3 semaines que la formation de méthane – le biogaz – se produit.
Un résidu apparaît au fond du récipient au fil du temps, ce qui constitue un excellent engrais naturel pour les légumes en jardinage.
La température idéale est de 12 à 36 degrés, protégez le canon des rayons de soleilà l'ombre et en hiver contre le gel. Gardez à l’esprit qu’il s’agit d’un baril « vivant », c’est-à-dire qu’il contient des milliards de micro-organismes travaillant sur le processus de décomposition de la biomasse.
Si vous « trop cuire » ou « congeler » le générateur de gaz BIO, les micro-organismes disparaîtront et tout le processus devra donc recommencer.
L'élément 2 sur la figure est un conteneur de collecte de biogaz et un joint hydraulique
Il se compose d'un fût en plastique ouvert, d'un seau et de deux raccords (soupape) pour le débit et le poids du gaz (étiqueter).
Dans ce conteneur - un baril de 200 litres, le gaz est collecté, comme le montre la figure. Fournit une solution simple et flexible sans gaspillage de gaz. De plus, l’eau agit également comme un filtre, purifiant le méthane des impuretés.
Notez que le gaz a soulevé le réservoir d'eau, ce qui indique la quantité de gaz collectée.
Le poids du poids contribuera à rendre la pression du gaz suffisante, qui est ensuite envoyée à la vanne de secours, élément n°4.
Conservez ce récipient rempli d'eau et à l'abri du gel.
Élément 3 - brûleur
Élément 4 - Valve d'urgence
La valve d'urgence se compose d'un bidon d'eau en plastique avec un bouchon à vis et deux adaptateurs.
Les bidons d'huile vides pour une voiture sont une bonne improvisation.
La soupape de sécurité est conçue pour intercepter la flamme afin d'arrêter l'effet inverse. La vanne d'urgence est située entre l'élément 3 - le brûleur et le récipient de collecte de gaz, élément 2.
Il est impératif d'installer une vanne d'urgence pour éviter que le réservoir de gaz ne s'enflamme, provoquant un accident ou une explosion.
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), le débit de gaz est le plus important (avec conditions idéalesà partir de 1 kg de livraison, vous pouvez obtenir jusqu'à 4,5 litres d'essence). 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 sera traitée leur part de matières premières termes différents téléchargements.
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, ils sont généralement utilisés chaudières à gaz fonctionnant avec du carburant produit. 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 et urine, 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 judicieux d'installer l'installation de biogaz à proximité de la source de déchets - à proximité de 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 un conteneur peut être fabriqué. 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 les produits chimiques substances actives et commence à s'effondrer. Pour neutraliser ce moins 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, afin de garantir l'imperméabilité à l'eau et aux 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. Afin d'apporter crottes de pouletà une humidité de 85%, 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 conduites de chargement et de déchargement se rapprochent du boîtier sous 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 évacuation 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 - petit appareil 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 donc dans le réservoir de gaz.
La troisième méthode de mélange consiste à pomper le substrat par le bas à l'aide de pompes fécales et à 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. Tuyaux fabriqués à partir de ondulé en acier inoxydable, ils sont plus faciles à installer, notamment dans les bioréacteurs cylindriques verticaux, 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, blocs de béton cellulaire faible densité, . 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.
Le thème des carburants alternatifs est d’actualité depuis plusieurs décennies. Le biogaz est une source de carburant naturelle que vous pouvez produire et utiliser vous-même, surtout si vous avez du bétail.
Ce que c'est
La composition du biogaz est similaire à celle produite à l’échelle industrielle. Étapes de production du biogaz :
- Un bioréacteur est un récipient dans lequel la masse biologique est traitée sous vide par des bactéries anaérobies.
- Après un certain temps, un gaz composé de méthane, de dioxyde de carbone, de sulfure d'hydrogène et d'autres substances gazeuses est libéré.
- Ce gaz est purifié et évacué du réacteur.
- La biomasse transformée est excellent engrais, qui est retiré du réacteur pour être enrichi sur le terrain.
Produire du biogaz de ses propres mains à la maison est possible à condition d'habiter dans un village et d'avoir accès aux déjections animales. Ce une bonne option carburant pour les élevages et les entreprises agricoles.
L’avantage du biogaz est qu’il réduit les émissions de méthane et constitue une source d’énergie alternative. Grâce au traitement de la biomasse, des engrais sont formés pour les potagers et les champs, ce qui constitue un avantage supplémentaire.
Pour produire votre propre biogaz, vous devez construire un bioréacteur pour traiter le fumier, les fientes d’oiseaux et autres déchets organiques. Les matières premières utilisées sont :
- Eaux usées;
- paille;
- herbe;
- limon de rivière
Il est important d’empêcher les impuretés chimiques de pénétrer dans le réacteur, car elles interfèrent avec le processus de traitement.
Cas d'utilisation
La transformation du fumier en biogaz permet d'obtenir de l'énergie électrique, thermique et mécanique. Ce combustible est utilisé à l'échelle industrielle ou dans les habitations privées. Il est utilisé pour :
- chauffage;
- éclairage;
- Eau de chauffage;
- fonctionnement des moteurs à combustion interne.
À l’aide d’un bioréacteur, vous pouvez créer votre propre base énergétique pour alimenter votre maison privée ou votre production agricole.
Les centrales thermiques utilisant le biogaz constituent une manière alternative de chauffer une ferme privée ou un petit village. Les déchets organiques peuvent être convertis en électricité, ce qui revient beaucoup moins cher que de les acheminer vers le site et de payer les factures de services publics. Le biogaz peut être utilisé pour cuisiner sur des cuisinières à gaz. Le grand avantage du biocarburant est qu’il s’agit d’une source d’énergie inépuisable et renouvelable.
Efficacité des biocarburants
Le biogaz issu de la litière et du fumier est incolore et inodore. Il fournit la même quantité de chaleur que le gaz naturel. Un mètre cube de biogaz fournit la même quantité d’énergie que 1,5 kg de charbon.
Le plus souvent, les fermes ne jettent pas les déchets du bétail, mais les stockent dans une seule zone. En conséquence, du méthane est libéré dans l’atmosphère et le fumier perd ses propriétés d’engrais. Les déchets traités en temps opportun apporteront bien plus d'avantages à l'exploitation agricole.
Il est ainsi facile de calculer l’efficacité de l’élimination du fumier. Une vache moyenne produit 30 à 40 kg de fumier par jour. Cette masse produit 1,5 mètre cube de gaz. À partir de cette quantité, 3 kW/h d’électricité sont générés.
Comment construire un réacteur à biomatériaux
Les bioréacteurs sont des conteneurs en béton percés de trous pour l'élimination des matières premières. Avant la construction, vous devez choisir un emplacement sur le site. La taille du réacteur dépend de la quantité de biomasse dont vous disposez quotidiennement. Il doit remplir le récipient aux 2/3.
S'il y a peu de biomasse, au lieu d'un conteneur en béton, vous pouvez prendre un baril en fer, par exemple un baril ordinaire. Mais il doit être solide, avec des soudures de qualité.
La quantité de gaz produite dépend directement du volume de matières premières. Dans un petit récipient, vous en obtiendrez un peu. Pour obtenir 100 mètres cubes de biogaz, il faut traiter une tonne de masse biologique.
Pour augmenter la solidité de l’installation, celle-ci est généralement enterrée dans le sol. Le réacteur doit avoir un tuyau d'entrée pour charger la biomasse et une sortie pour éliminer les déchets. Il doit y avoir un trou au sommet du réservoir par lequel le biogaz est évacué. Il est préférable de le fermer avec un joint hydraulique.
Pour une réaction correcte, le récipient doit être hermétiquement fermé, sans accès d'air. Le joint hydraulique assurera l'élimination rapide des gaz, ce qui empêchera le système d'exploser.
Réacteur pour une grande ferme
Une conception simple de bioréacteur convient aux petites exploitations comptant 1 à 2 animaux. Si vous possédez une ferme, il est préférable d’installer un réacteur industriel capable de traiter de gros volumes de combustible. Il est préférable d'impliquer des entreprises spéciales impliquées dans le développement du projet et l'installation du système.
Les complexes industriels se composent de :
- Réservoirs de stockage provisoires ;
- Installations de mélange ;
- Une petite centrale thermique qui fournit de l'énergie pour chauffer les bâtiments et les serres, ainsi que de l'électricité ;
- Conteneurs pour fumier fermenté utilisé comme engrais.
La plupart option efficace– construction d'un complexe pour plusieurs fermes voisines. Plus les biomatériaux sont traités, plus d’énergie est produite.
Avant de recevoir du biogaz, les installations industrielles doivent être agréées par la station sanitaire et épidémiologique, d'inspection incendie et gaz. Ils sont documentés ; il existe des normes particulières pour l'emplacement de tous les éléments.
Comment calculer le volume du réacteur
Le volume du réacteur dépend de la quantité de déchets générée quotidiennement. N'oubliez pas que le récipient ne doit être rempli qu'aux 2/3 pour une fermentation efficace. Tenez également compte du temps de fermentation, de la température et du type de matière première.
Il est préférable de diluer le fumier avec de l'eau avant de l'envoyer au digesteur. Il faudra environ 2 semaines pour traiter le fumier à une température de 35 à 40 degrés. Pour calculer le volume, déterminez le volume initial de déchets avec de l'eau et ajoutez 25 à 30 %. Le volume de biomasse doit être le même toutes les deux semaines.
Comment assurer l'activité de la biomasse
Pour une bonne fermentation de la biomasse, il est préférable de chauffer le mélange. Dans les régions du sud, la température de l'air favorise le début de la fermentation. Si vous habitez dans le nord ou voie du milieu, vous pouvez connecter des éléments chauffants supplémentaires.
Pour démarrer le processus, une température de 38 degrés est requise. Il existe plusieurs manières de s'en assurer :
- Un serpentin sous le réacteur relié au système de chauffage ;
- Éléments chauffants à l’intérieur du conteneur ;
- Chauffage direct du conteneur avec des appareils de chauffage électriques.
La masse biologique contient déjà des bactéries nécessaires à la production de biogaz. Ils se réveillent et commencent leur activité lorsque la température de l'air augmente.
Il est préférable de les chauffer avec des systèmes de chauffage automatiques. Ils s'allument lorsque la masse froide pénètre dans le réacteur et s'éteignent automatiquement lorsque la température atteint la valeur souhaitée. De tels systèmes sont installés dans des chaudières à eau chaude ; ils peuvent être achetés dans les magasins d'équipement à gaz.
Si vous chauffez à 30-40 degrés, le traitement prendra 12 à 30 jours. Cela dépend de la composition et du volume de la masse. Lorsqu'elle est chauffée à 50 degrés, l'activité bactérienne augmente et le traitement prend 3 à 7 jours. L'inconvénient de telles installations est les coûts de maintenance élevés haute température. Ils sont comparables à la quantité de carburant reçue, le système devient donc inefficace.
Une autre façon d’activer les bactéries anaérobies consiste à remuer la biomasse. Vous pouvez installer vous-même les arbres dans la chaudière et retirer la poignée pour remuer la masse si nécessaire. Mais il est beaucoup plus pratique de concevoir système automatique, qui mélangera la masse sans votre participation.
Élimination correcte des gaz
Le biogaz du fumier est éliminé par le couvercle supérieur du réacteur. Il doit être bien fermé pendant le processus de fermentation. Généralement, un joint hydraulique est utilisé. Il contrôle la pression dans le système ; lorsqu'elle augmente, le couvercle se soulève et la soupape de décharge est activée. Un poids est utilisé comme contrepoids. A la sortie, le gaz est purifié avec de l'eau et s'écoule davantage dans les tubes. Une purification à l'eau est nécessaire pour éliminer la vapeur d'eau du gaz, sinon il ne brûlera pas.
Avant que le biogaz puisse être transformé en énergie, il doit être accumulé. Il doit être stocké dans un réservoir d'essence :
- Il est réalisé en forme de dôme et installé à la sortie du réacteur.
- Le plus souvent, il est en fer et recouvert de plusieurs couches de peinture pour éviter la corrosion.
- Dans les complexes industriels, le réservoir de gaz est un réservoir séparé.
Autre option pour fabriquer un gazomètre : utiliser un sac en PVC. Ce matériau élastique s'étire au fur et à mesure que le sac se remplit. Si nécessaire, il peut être stocké un grand nombre de le biogaz.
Usine souterraine de production de biocarburants
Pour gagner de la place, il est préférable de construire des installations souterraines. C’est le moyen le plus simple d’obtenir du biogaz à la maison. Pour installer un bioréacteur souterrain, il faut creuser un trou et remplir ses parois et son fond de béton armé.
Des trous sont pratiqués des deux côtés du conteneur pour les tuyaux d'entrée et de sortie. De plus, le tuyau de sortie doit être situé à la base du conteneur pour pomper la masse de déchets. Son diamètre est de 7 à 10 cm. Le trou d'entrée d'un diamètre de 25 à 30 cm est mieux situé dans la partie supérieure.
L'installation est recouverte de maçonnerie sur le dessus et un réservoir de gaz est installé pour recevoir le biogaz. A la sortie du récipient, vous devez réaliser une vanne pour réguler la pression.
Une installation de biogaz peut être enterrée dans la cour d'une maison privée et les eaux usées et les déjections animales peuvent y être raccordées. Les réacteurs de recyclage peuvent couvrir entièrement les besoins en électricité et en chauffage d'une famille. Un avantage supplémentaire est d’obtenir de l’engrais pour votre jardin.
Un bioréacteur DIY est un moyen d’obtenir de l’énergie à partir des pâturages et de gagner de l’argent grâce au fumier. Cela réduit les coûts énergétiques de l’exploitation agricole et augmente la rentabilité. Vous pouvez le faire vous-même ou commander l'installation. Le prix dépend du volume, à partir de 7 000 roubles.
La question de la production de méthane intéresse les propriétaires de fermes privées qui élèvent des volailles ou des porcs, ainsi que du bétail. En règle générale, ces fermes produisent une quantité importante de déchets organiques d’origine animale, ce qui peut apporter des avantages considérables en devenant une source de carburant bon marché. Le but de ce matériel est de vous expliquer comment produire du biogaz chez vous en utilisant ces mêmes déchets.
Informations générales sur le biogaz
Le biogaz domestique, obtenu à partir de divers fumiers et fientes de volailles, est majoritairement constitué de méthane. Là, il est de 50 à 80 %, selon les déchets qui ont été utilisés pour la production. Le même méthane qui brûle dans nos poêles et chaudières, et pour lequel nous payons parfois très cher selon les relevés des compteurs.
Pour donner une idée de la quantité de carburant qui peut théoriquement être produite lors de l'élevage d'animaux à la maison ou à la campagne, nous présentons un tableau avec des données sur le rendement du biogaz et la teneur en méthane pur qu'il contient :
Comme vous pouvez le voir sur le tableau, pour produire efficacement du gaz à partir de bouse de vache et de déchets d'ensilage, une quantité assez importante de matières premières sera nécessaire. Il est plus rentable d'extraire du combustible du fumier de porc et des excréments de dinde.
La part restante des substances (25 à 45 %) qui composent le biogaz domestique est le dioxyde de carbone (jusqu'à 43 %) et le sulfure d'hydrogène (1 %). Le carburant contient également de l'azote, de l'ammoniac et de l'oxygène, mais en petites quantités. D'ailleurs, c'est grâce à la libération de sulfure d'hydrogène et d'ammoniac que le tas de fumier dégage une odeur « agréable » si familière. Quant au contenu énergétique, 1 m3 de méthane peut théoriquement libérer jusqu'à 25 MJ (6,95 kW) d'énergie thermique lorsqu'il est brûlé. La chaleur spécifique de combustion du biogaz dépend de la proportion de méthane dans sa composition.
Pour référence. En pratique, il a été vérifié que chauffer une maison isolée située en zone médiane nécessite environ 45 m3 de combustible biologique pour 1 m2 de surface pendant la saison de chauffage.
La nature fait en sorte que le biogaz issu du fumier se forme spontanément et que nous souhaitions ou non le recevoir. Un tas de fumier pourrit en un an à un an et demi, simplement s'il est à l'air libre et même à des températures inférieures à zéro. Pendant tout ce temps, il libère du biogaz, mais seulement en petites quantités, car le processus s'étend dans le temps. La cause réside dans des centaines de types de micro-organismes présents dans les excréments d’animaux. Autrement dit, rien n’est nécessaire pour démarrer le dégagement de gaz ; cela se produira tout seul. Mais pour optimiser le processus et l'accélérer, des équipements spéciaux seront nécessaires, qui seront discutés plus loin.
Technologie du biogaz
L’essence d’une production efficace est d’accélérer le processus naturel de décomposition des matières premières organiques. Pour ce faire, les bactéries qui s’y trouvent doivent créer les meilleures conditions de reproduction et de traitement des déchets. Et la première condition est de placer la matière première dans un conteneur fermé - un réacteur, sinon - un générateur de biogaz. Les déchets sont broyés et mélangés dans un réacteur avec une quantité calculée d'eau propre jusqu'à obtention du substrat initial.
Note. Eau pure nécessaire pour garantir que les substances qui nuisent à la vie des bactéries ne pénètrent pas dans le substrat. En conséquence, le processus de fermentation peut être considérablement ralenti.
Une installation de production de biogaz industriel est équipée de chauffage du substrat, de moyens de mélange et de contrôle de l'acidité du milieu. Un brassage est effectué afin d'éliminer la croûte dure de la surface, qui se produit lors de la fermentation et gêne la libération du biogaz. Durée processus technologique– au moins 15 jours, pendant lesquels le degré de décomposition atteint 25 %. On pense que le rendement maximal en carburant correspond à 33 % de la décomposition de la biomasse.
La technologie prévoit un renouvellement quotidien du substrat, ce qui assure une production intensive de gaz à partir du fumier ; dans les installations industrielles, elle s'élève à des centaines de mètres cubes par jour. Une partie de la masse de déchets, représentant environ 5 % du volume total, est retirée du réacteur et la même quantité de matières premières biologiques fraîches est chargée à sa place. Les déchets sont utilisés comme engrais organique pour les champs.
Schéma d'une installation de biogaz
Lors de la production de biogaz à domicile, il est impossible de créer des conditions aussi favorables aux micro-organismes que dans la production industrielle. Et tout d'abord, cette affirmation concerne l'organisation du chauffage par générateur. Comme on le sait, cela nécessite des dépenses énergétiques, ce qui entraîne une augmentation significative du coût du carburant. Il est tout à fait possible de contrôler le respect du milieu légèrement alcalin inhérent au processus de fermentation. Mais comment la corriger en cas d’écarts ? Encore des coûts.
Il est recommandé aux propriétaires de fermes privées qui souhaitent produire du biogaz de leurs propres mains de fabriquer un réacteur de conception simple à partir de matériaux disponibles, puis le moderniser en fonction de ses capacités. Que faut-il faire :
- récipient hermétiquement fermé d'un volume d'au moins 1 m3. Divers petits réservoirs et barils conviennent également, mais peu de carburant en sortira en raison de la quantité insuffisante de matières premières. De tels volumes de production ne vous conviendront pas ;
- Lorsque vous organisez la production de biogaz à la maison, il est peu probable que vous chauffiez le conteneur, mais vous devez absolument l'isoler. Une autre option consiste à enterrer le réacteur dans le sol, en isolant thermiquement la partie supérieure ;
- installez un agitateur manuel de n'importe quelle conception dans le réacteur, en prolongeant la poignée à travers le couvercle supérieur. L'ensemble de passage de la poignée doit être scellé ;
- prévoir des tuyaux pour l'alimentation et le déchargement du substrat, ainsi que pour la collecte du biogaz.
Vous trouverez ci-dessous un schéma d'une installation de biogaz située sous le niveau du sol :
1 – générateur de carburant (récipient en métal, plastique ou béton) ; 2 - trémie de remplissage du substrat ; 3 – trappe technique ; 4 – récipient faisant fonction de joint hydraulique ; 5 – sortie pour le déchargement des déchets ; 6 – tuyau de prélèvement de biogaz.
Comment obtenir du biogaz à la maison ?
La première opération consiste à broyer les déchets en une fraction dont la taille ne dépasse pas 10 mm. Cela facilite grandement la préparation du substrat et il sera plus facile pour les bactéries de traiter les matières premières. La masse résultante est soigneusement mélangée à de l'eau, sa quantité est d'environ 0,7 litre pour 1 kg de matière organique. Comme mentionné ci-dessus, seule de l’eau propre doit être utilisée. Ensuite, une installation de biogaz fabriquée par nos soins est remplie de substrat, après quoi le réacteur est hermétiquement fermé.
Plusieurs fois dans la journée, vous devez visiter le conteneur pour mélanger le contenu. Le 5ème jour, vous pouvez vérifier la présence de gaz, et s'il apparaît, le pomper périodiquement avec un compresseur dans une bouteille. Si cela n’est pas fait à temps, la pression à l’intérieur du réacteur va augmenter et la fermentation va ralentir, voire s’arrêter complètement. Après 15 jours, il faut décharger une partie du substrat et en ajouter la même quantité de nouveau. Vous pouvez en savoir plus en regardant la vidéo :
Conclusion
Il est probable que l’installation de biogaz la plus simple ne répondra pas à tous vos besoins. Mais, étant donné le coût actuel des ressources énergétiques, cela sera déjà d'une aide considérable dans ménage, car vous n’avez pas à payer pour les matières premières. Au fil du temps, en étant étroitement impliqué dans la production, vous serez en mesure d'en appréhender toutes les fonctionnalités et d'apporter les améliorations nécessaires à l'installation.
Matériel obligatoire requis :
- deux conteneurs ;
- tuyaux de raccordement;
- vannes;
- filtre à gaz;
- des moyens pour assurer l'étanchéité (colle, résine, mastic, etc.) ;
Souhaitable:
- agitateur avec moteur électrique;
- capteur de température;
- manomètre;
La séquence ci-dessous est adaptée aux régions du sud. Pour fonctionner dans toutes les conditions, il convient d'ajouter un système de chauffage du réacteur, qui assurera le chauffage de la cuve à 40 degrés Celsius et augmentera l'isolation thermique, par exemple en entourant la structure d'une serre. Il est conseillé de recouvrir la serre d'un film noir. Il est également conseillé d'ajouter un dispositif d'évacuation des condensats à la canalisation.
Création d'une installation de biogaz simple :
- Créez un conteneur de stockage. Nous sélectionnons un réservoir dans lequel le biogaz obtenu sera stocké. Le réservoir est fixé par une valve et équipé d'un manomètre. Si la consommation de gaz est constante, un réservoir d’essence n’est pas nécessaire.
- Isolez la structure à l'intérieur de la fosse.
- Installez des tuyaux. Posez des tuyaux dans la fosse pour charger les matières premières et décharger l'humus du compost. Un trou d'entrée et de sortie est réalisé dans la cuve du réacteur. Le réacteur est placé dans une fosse. Les tuyaux sont connectés aux trous. Les tuyaux sont solidement fixés à l'aide de colle ou d'autres moyens appropriés. Les diamètres de tuyaux inférieurs à 30 cm contribueront à leur colmatage. L'emplacement de chargement doit être choisi du côté ensoleillé.
- Installez la trappe. Le recteur, équipé d'une trappe, rend les travaux de réparation et d'entretien plus pratiques. La trappe et la cuve du réacteur doivent être scellées avec du caoutchouc. Vous pouvez également installer des capteurs de température, de pression et de niveau de matières premières.
- Sélectionnez un conteneur pour le bioréacteur. Le récipient choisi doit être durable - car la fermentation libère une grande quantité d'énergie ; avoir une bonne isolation thermique ; être aéré et étanche. Les récipients en forme d'œuf sont les mieux adaptés. Si la construction d’un tel réacteur pose problème, une cuve cylindrique aux bords arrondis constituerait une bonne alternative. Les récipients de forme carrée sont moins efficaces car la biomasse durcie s'accumule dans les coins, rendant la fermentation difficile.
- Préparez la fosse.
- Sélectionnez un emplacement pour monter la future installation. Il est conseillé de choisir un endroit suffisamment éloigné de la maison et pour pouvoir creuser un trou. Le placer à l'intérieur d'une fosse permet d'économiser considérablement sur l'isolation thermique, en utilisant des matériaux bon marché comme l'argile.
- Vérifiez l'étanchéité de la structure résultante.
- Démarrez le système.
- Ajoutez des matières premières. Nous attendons environ deux semaines jusqu'à ce que tous les processus nécessaires aient lieu. Une condition nécessaire à la combustion du gaz est l'élimination du dioxyde de carbone. Pour cela, un filtre ordinaire provenant d'une quincaillerie fera l'affaire. Un filtre fait maison est fabriqué à partir d'un morceau de tuyau de gaz de 30 cm de long rempli de bois sec et de copeaux de métal.
Composition et espèces
Le biogaz est un gaz obtenu à la suite d'un processus biochimique en trois phases sur la biomasse, se déroulant dans des conditions hermétiques.
Le processus de décomposition de la biomasse est séquentiel : elle est d’abord exposée à des bactéries hydrolytiques, puis à des bactéries acidifiantes et enfin à des bactéries génératrices de méthane. Le matériel destiné aux micro-organismes à chaque étape est le produit de l’activité de l’étape précédente.
En sortie, la composition approximative du biogaz ressemble à ceci :
- méthane (50 à 70 %) ;
- dioxyde de carbone (30 à 40 %) ;
- sulfure d'hydrogène (~2 %) ;
- hydrogène (~1%) ;
- ammoniac (~1%) ;
La précision des proportions dépend des matières premières utilisées et de la technologie de production de gaz. Le méthane a un potentiel de combustion ; plus son pourcentage est élevé, mieux c'est.
Des cultures anciennes datant de plus de trois mille ans (Inde, Perse ou Assyrie) ont l’expérience de l’utilisation de gaz de marais inflammables. La base scientifique a été formée bien plus tard. Formule chimique le méthane CH 4 a été découvert par le scientifique John Dalton, l'inclusion du méthane dans la composition du gaz des marais a été découverte par Humphry Davy. La Seconde a joué un rôle majeur dans le développement de l’industrie des énergies alternatives. Guerre mondiale, obligeant les parties belligérantes à avoir un énorme besoin de ressources énergétiques.
La possession par l'URSS d'énormes réserves de pétrole et de gaz naturel a conduit à un manque de demande pour d'autres technologies de production d'énergie ; l'étude du biogaz était principalement un sujet d'intérêt pour la science universitaire. Actuellement, la situation a tellement changé qu'en plus de la production industrielle différents types combustible, n’importe qui peut créer une usine de biogaz pour ses propres besoins.
Dispositif d'installation
– un ensemble d’équipements destinés à produire du biogaz à partir de matières premières organiques.
En fonction du type de matière première fournie, on distingue les types d'installations de biogaz suivants :
- avec alimentation en portions;
- avec alimentation continue;
Les installations de biogaz avec un approvisionnement constant en matières premières sont plus efficaces.
Par type de transformation des matières premières :
- Pas d'agitation automatique matières premières et maintien de la température requise - complexes avec un équipement minimal, adaptés aux petites exploitations (schéma 1).
- Avec agitation automatique, mais sans maintenir la température requise - dessert également les petites exploitations, plus efficacement que le type précédent.
- Avec prise en charge de la température requise, mais sans mélange automatique.
- Avec mélange automatique des matières premières et support de température.
Principe d'opération
Le processus de conversion de matières premières organiques en biogaz est appelé fermentation. Les matières premières sont chargées dans un conteneur spécial qui assure une protection fiable de la biomasse contre l'oxygène. Un événement qui se produit sans l’intervention de l’oxygène est appelé anaérobie.
Sous l'influence de bactéries spéciales, la fermentation commence à se produire dans un environnement anaérobie. Au fur et à mesure de la fermentation, la matière première se recouvre d'une croûte qu'il faut régulièrement détruire. La destruction s'effectue par mélange minutieux.
Il est nécessaire de mélanger le contenu au moins deux fois par jour, sans violer l'étanchéité du processus. En plus de retirer la croûte, le brassage permet de répartir uniformément l'acidité et la température à l'intérieur de la masse organique. À la suite de ces manipulations, du biogaz est produit.
Le gaz obtenu est collecté dans un réservoir de gaz et de là, il est livré au consommateur par des canalisations. Les biofertilisants obtenus après transformation de la matière première peuvent être utilisés comme additif alimentaire pour les animaux ou ajoutés au sol. Cet engrais est appelé humus de compost.
L'installation de biogaz comprend les éléments suivants :
- réservoir d'homogénéisation ;
- réacteur;
- agitateurs;
- réservoir de stockage (gazomètre);
- complexe de chauffage et de mélange d'eau;
- complexe gazier;
- complexe de pompes;
- séparateur;
- capteurs de contrôle;
- Instrumentation et automatisation avec visualisation ;
- Système de sécurité;
Exemple d'installation de biogaz type industriel montré dans le diagramme 2.
Matières premières utilisées
La présence de produits de nettoyage, de chlore et de lessives dans la biomasse organique est inacceptable, car ils interfèrent avec réactions chimiques et pourrait endommager le réacteur. Ne conviennent pas non plus au réacteur les matières premières contenant de la sciure de conifères (contenant des résines), avec une proportion élevée de lignine et dépassant le seuil d'humidité de 94 %.
Légume. Les matières premières végétales sont excellentes pour la production de biogaz. L'herbe fraîche donne le rendement maximal en carburant - environ 250 m 3 de gaz avec une part de méthane de 70 % sont obtenus à partir d'une tonne de matière première. L'ensilage de maïs est légèrement plus petit - 220 m3. Fanes de betteraves – 180 m3.
Presque toutes les plantes, le foin ou les algues peuvent être utilisées comme biomasse. L'inconvénient de l'application est la longueur du cycle de production. Le processus d'obtention du biogaz prend jusqu'à deux mois. Les matières premières doivent être finement broyées.
Animal. Déchets des usines de transformation, des laiteries, des abattoirs, etc. Convient aux installations de biogaz. Le rendement maximal en carburant est assuré par les graisses animales - 1 500 m 3 de biogaz avec une part de méthane de 87 %. Le principal inconvénient est la pénurie. Les matières premières animales doivent également être broyées.
Excrément. Le principal avantage du fumier est son faible coût et sa facilité de disponibilité. Inconvénient – la quantité et la qualité du biogaz sont inférieures à celles des autres types de matières premières. Les excréments de chevaux et de vaches peuvent être traités immédiatement. Le cycle de production durera environ deux semaines et produira une production de 60 m3 avec une teneur en méthane de 60 %.
Le fumier de poulet et le fumier de porc ne peuvent pas être utilisés directement car ils sont toxiques. Pour démarrer le processus de fermentation, ils doivent être mélangés à de l'ensilage. Les déchets humains peuvent également être utilisés, mais les eaux usées ne conviennent pas car leur teneur en matières fécales est faible.
Schémas de travail
Schéma 1 – installation de biogaz sans mélange automatique des matières premières :
Schéma 2 – installation de biogaz industriel :
Voici enfin une liste informations utiles, ce qui vous aidera à éviter des problèmes supplémentaires lors de la création d'une installation de biogaz :
- La pratique veut que pour chauffer un espace de vie d'une superficie de 50 m2, il faut consommer 3,5 m3 de gaz par heure.
- Il est déconseillé d’utiliser le biogaz directement pour cuisiner, car le goût pourrait en changer.
- Il faut éviter de mettre des objets solides (écrous, boulons, etc.) dans les matières premières, car les équipements pourraient se détériorer.
Pour que le biogaz brûle de manière stable, il doit répondre à certaines normes :
- teneur en méthane d'au moins 65 % (teneur optimale de 90 à 95 %) ;
- il ne devrait pas y avoir de vapeur d'eau, d'hydrogène et de dioxyde de carbone ;
- pression normale d'alimentation en gaz 12,5 bars ;
Si le gaz s'éteint à cause d'une surpression ou pour d'autres raisons et que son approvisionnement continue, cela peut avoir des conséquences tragiques. Par conséquent, des équipements modernes dotés de capteurs de surveillance des gaz doivent être utilisés.