Ako si vyrobiť biopalivo vlastnými rukami z hnoja v domácich podmienkach

Moderné technológie spracovania rôznych druhov surovín otvárajú perspektívu úspešného riešenia úlohy získavania biopaliva z hnoja priamo v domácich podmienkach. Navyše, pri výrobe biopaliva vlastnými rukami doma vďaka novým princípom spracovania odpadu možno súbežne vyrábať hnojivá pre poľnohospodárske plodiny.

A čo je na to potrebné a ako správne vyrobiť bioreaktor – tieto otázky podrobne preskúmame v našom článku. Poskytneme odporúčania na výber najlepšej suroviny na získavanie bioplynu a rozoberieme osobitosti použitia získaného paliva pre hospodárske potreby.

Samozrejme, najľahšia cesta je nákup hotových priemyselných zariadení. Ich vysoká cena však núti zvažovať možnosti výroby produkčných systémov vlastnými rukami.

Stručne o definícii bioplynu

Podľa vedeckých definícií je bioplyn produkt získaný fermentáciou hmoty biologických odpadov. Produktom fermentácie je pritom metán alebo vodík.

Vznik metánu (alebo vodíka) je výsledkom činnosti baktérií troch druhov:

• hydrolytické;
• kyselinotvorné;
• metanogénne.

Za kvalitný produkt fermentácie sa považuje zmes plynov s obsahom v pomere: 50–85 % metánu, 15–50 % oxidu uhličitého a menej ako 5 % sírovodíka.

Približne takto vyzerá štruktúrna schéma získavania alternatívnej energie. Pritom sa využívajú tradičné zdroje surovín, bežné v domácnosti, vhodne sa hodiace na získavanie alternatívnej energie – biopaliva

Táto plynná zmes sa filtruje s cieľom odstrániť prítomnosť CO² a H²S, po čom zostáva čistý biologický metán. Takýto plyn sa nijako nelíši od zemného plynu používaného v domácnostiach a priemysle.

Surovinami na získavanie kvalitnej biologickej plynnej zmesi zvyčajne sú:

• hnoj a vtáčí trus;
• odpady z liehovarníctva (výpalky);
• prebytky pivovarníckej výroby (mláto);
• fekálie a odpady z rybného priemyslu;
• repné rezky, komunálny odpad, tráva a podobne.

Je to iba časť všetkých prípustných surovín. No aj tento zoznam ukazuje, aká rozmanitá je ponuka surovín, aby bolo možné zabezpečiť nepretržitú výrobu bioplynu.

Zariadenie na výrobu biopaliva, vyrobené pre potreby jednej z mnohých fungujúcich fariem. Objemovo malá stanica, ktorá plne uspokojuje potreby súkromnej farmy

Objemové ukazovatele výťažnosti plynnej zmesi priamo závisia od druhu použitej suroviny a jej obsahu sušiny. Ak sa teda použije hnoj hovädzieho dobytka, z jednej tony hnoja možno reálne získať 50–60 m³ biopaliva s obsahom až 60 % metánu.

Považuje sa, že najlepšou surovinou sú odpady s vysokým obsahom tuku. Spracovaním jednej tony tukových odpadov v klasickej linke na výrobu biopaliva možno získať až 1 300 m³ plynnej zmesi s obsahom metánu až 90 %.

Ako vyrobiť spracovateľský farmársky modul?

Aby ste mohli vyrobiť systém na spracovanie odpadu na biopalivo, musíte aspoň poznať princíp činnosti takýchto zariadení a orientovať sa v schémach zapojenia.

Schéma bioreaktorovej jednotky: 1 – bioreaktor; 2 – miešadlo; 3 – ohrievač; 4 – čerpadlo; 5 – filtračný prvok; 6 – plynový kompresor; 7 – plynojem; 8 – zberná nádoba na hnoj; 9 – výstup hnojív (kalu); 10 – ovládací panel ohrevu

Zvážime oboje, ale treba poznamenať: vybudovanie plnohodnotnej inštalácie je pomerne náročná a nákladná záležitosť. V domácich podmienkach sa spravidla podarí vytvoriť len niečo podobné recyklačným staniciam. Napriek tomu sú niektoré pokusy úspešné.

Princíp činnosti biozariadenia

Technológia výroby biopaliva spravidla podporuje nasledujúci systémový prístup:

1. Bioreaktor (nádoba) sa plní hnojom.
2. Počas určitého času prebieha vnútri reaktora proces fermentácie.
3. Vytvára sa plynné prostredie.
4. Vykonáva sa odvod plynov z reaktora.
5. Plynná zmes sa čistí a smeruje na použitie ako palivo.

Zloženie výslednej plynnej zmesi sa vyznačuje pomerne vysokým nasýtením rôznymi látkami. Najviac v percentuálnom zastúpení je metán (60%), oxid uhličitý (35%) a ďalšie látky, vrátane sírovodíka (5%).

Takto vyzerá diagram distribúcie plynov v zmesi: 1 – obsah metánu približne 63-65%; 2 – obsah oxidu uhličitého približne 30-33%; 3 – obsah sírovodíka približne 2%; 4 – obsah amoniaku približne 1%; 5 – obsah vodíka približne 1%

Medzitým, pre efektívnu prevádzku stanice na výrobu plynu v domácich podmienkach sú potrebné značné zásoby odpadových látok z činnosti živočíchov.

Preto prvá vec, na ktorú treba venovať pozornosť pri riešení úlohy získavania biopaliva v domácich (chatových) podmienkach, je existencia zdrojov surovín pre spracovateľskú inštaláciu.

Výroba bioreaktora vlastnými rukami

Po určení zdrojov surovín je potrebné rozhodnúť o mieste umiestnenia domáceho (alebo chatového) bioreaktora. Samotný reaktor je hermetická nádoba, dostatočne pevná, s objemom vypočítaným na dennú dávku hnoja na spracovanie (pre informáciu: na získanie 100 m³ plynnej zmesi je potrebná približne 1 tona hnoja).

Tabuľka pomeru druhu hnoja a množstva získaného bioplynu

Tabuľka zobrazujúca účinnosť jednotlivých druhov biologických odpadov z hľadiska získaného objemu plynu. Ako je z tabuľky zrejmé, najúčinnejší je bravčový hnoj, ktorý je schopný poskytnúť najväčšie množstvo biopaliva.

Takúto nádobu bude potrebné umiestniť na pevný základ, vybaviť uzatváracími armatúrami a ďalším technickým príslušenstvom podľa klasickej schémy. Hornú časť nádoby je vhodné urobiť odnímateľnú, so skrutkovými upevneniami a tesniacou vložkou.

Na zabezpečenie kontinuity cyklu je potrebné vybaviť akumulačnú nádobu modulom umelého ohrevu. Ak je v letnom období účinnosť fermentácie hnoja a rýchlosť tvorby plynu plne zabezpečená vonkajšími teplotnými podmienkami, v zime sa situácia mení.

Pre zimnú prevádzku bioreaktora je nevyhnutné umelé vykurovanie, vzhľadom na zastavenie činnosti kvasných baktérií už pri 4-10 °C nad nulou. Preto musí mať nádoba kvalitne vykonanú tepelnú izoláciu. Na to sa hodí klasický spôsob izolácie minerálnou vlnou.

Názorný príklad izolácie bioreaktora na jeho zimnú prevádzku. Ako izolačný materiál sa tu použila minerálna vlna. Zhora je vrstva vlny zakrytá fóliovým materiálom.

Možností organizácie vykurovania je niekoľko. Napríklad použitie elektrických ohrievačov alebo vykurovacieho systému s vodným nosičom tepla (vodný plášť).

Výkon vykurovacieho okruhu treba vypočítať na základe optimálnej teploty vo vnútri reaktora 25-40 °C, ktorá je potrebná na dosiahnutie efektívneho procesu kvasenia biomasy.

Okrem ohrievačov ovplyvňuje aktivitu kvasenia biomasy aj stupeň jej stagnácie. V podstate musí byť hnojová surovina vo vnútri nádrže neustále v pohybe. Pohyb biomasy zosilňuje proces kvasenia a skracuje čas získavania plynnej zložky.

Variant letného zariadenia na spracovanie hnoja a získanie biopaliva. V tomto prípade je vykurovanie urobené vo forme betónového vodného kúpeľa, do ktorého je ponorená reaktorová nádoba. Toto zariadenie však nie je možné prevádzkovať v zimnom období.

Úloha organizácie pohybu sa rieši zavedením špeciálneho mechanického miešadla do konštrukcie bioreaktora. Hriadeľ tohto zariadenia sa pripája k hriadeľu nízkootáčkového motora, ktorý vykonáva rotačný pohyb. Zapínanie a vypínanie procesu miešania je možné vykonať ručne alebo automaticky.

Na našej stránke je ďalší článok, v ktorom je uvedený návod na zariadenie na získavanie bioplynu pre potreby súkromného domu.

Proces získavania bioplynu a hnojív

Konštrukcia systému na získavanie biopaliva v domácich podmienkach technologicky zahŕňa naplnenie nádoby hnojom približne na 1/3 objemu. Na nakladanie hnoja sa vytvorí nakladací poklop s hermeticky uzatváracími dverami. Zvyšná voľná horná oblasť bioreaktora sa používa na hromadenie uvoľnených plynov.

Domáci miniatúrny bioreaktor vyrobený na báze bežného 200-litrového suda. V zásade je celkom vhodný na použitie v súkromnom hospodárstve na uspokojenie skromných potrieb biologického paliva. Je to presne tá konštrukcia, ktorú je možné skutočne vyrobiť v domácich podmienkach na získanie biopaliva.

Na hornej a dolnej úrovni nádoby je potrebné urobiť výstupné otvory. Hore – výstup plynu, dole výstup na vypustenie spracovaného hnoja (hnojív). Tiež v oblasti hornej časti nádoby je vhodné namontovať pozorovacie okno na sledovanie procesu.

Odbočka na odvod plynovej zmesi sa spája hermetickou rúrou so zariadením, ktoré súčasne plní funkcie separátora a hydraulického uzáveru. Na spojenie sa používa rúra (kovová alebo polyetylénová) malého priemeru (25-32 mm).

Samotný separátor je nádoba relatívne malej kapacity, plnená vodou. Plyn prechádzajúci cez hrúbku vody sa čistí, odvádza sa do plynojemu a ďalej sa dodáva spotrebiteľom.

Príklad zariadenia dvojstupňového separátora – hydraulického uzáveru na prívod plynovej zmesi prichádzajúcej z bioreaktora. Takýto variant filtrácie umožňuje získať kvalitne vyčistený produkt.

Spodnú odbočku na reaktore (na odvod spracovaného hnoja – kalu) je vhodné robiť čo najväčšieho priemeru. K nej sa pripája uzavieracia armatúra (šúpadlo) a robí sa odbočka do nádoby na zber kalu. Spracovaná hmota v hospodárstve sa môže úspešne používať ako hnojivo.

Podrobné informácie o určení požadovaného objemu nádoby, ako aj o výpočtoch efektívnosti práce bioreaktora a účelnosti použitia bioplynu sme preskúmali v nasledujúcom článku.

Aký by mal byť pomer hnojovej masy?

Nakladanú hmotu hnoja do bioreaktora netreba považovať jednoducho za surovinu vhodnú v akejkoľvek kvalite. Zložka substancie má zásadný význam pre proces kvasenia. V praxi sa zistilo, že zmenšenie častíc substrátu je sprevádzané lepšou efektívnosťou procesu.

Výrazná vláknitosť substrátu a zväčšenie plochy interakcie baktérií – to sú hlavné kritériá, ktoré prispievajú k rýchlemu rozkladu hnojovej hmoty. V takomto stave hnojová surovina pri zahrievaní a miešaní nevytvára usadeninu ani film na povrchu, čo výrazne zjednodušuje filtráciu plynovej zmesi.

Príprava hnojovej hmoty na plnenie do reaktora. Tejto procedúre venujú nemenej pozornosti ako všetkému ostatnému, ak je snaha získať značný objem biopaliva za krátky časový úsek.

Stupeň drvenia suroviny určuje dĺžku kvasenia, čo zase ovplyvňuje objem získaného plynu. Na zníženie času kvasenia je teda potrebné dobre drviť surovinu: čím lepšia kvalita drvenia, tým kratšie obdobie kvasenia.

Osobitosti použitia bioplynu pre hospodárske potreby

Oblast použitia tohto druhu energetického zdroja je pomerne rozsiahla. Vďaka použitiu bioplynu ako paliva sa vyrába elektrická energia, získava sa horúca voda alebo para. Existuje mnoho príkladov z praxe, kde sa biopalivom tankujú automobily.

Aby však v domácnosti nevznikali problémy pri používaní takéhoto paliva, je mimoriadne dôležité zariadiť skladisko pre získaný bioplyn, pričom treba vyčleniť správne miesto pre zásobník plynu na pozemku.

Bioplynové zariadenia tohto typu sú vybavením, vďaka ktorému sa otvárajú možnosti vytvárania bezodpadových výrob. V tomto smere úspešný príklad demonštrujú niektoré krajiny západnej Európy.

Napríklad v Dánsku dosiahla výroba tohto druhu paliva úroveň takmer 20% z celkového množstva energetických zdrojov krajiny. Vo veľkých regiónoch sveta – Indii a Číne – počet bioplynových zariadení dosahuje stovky tisíc.

Výkonné priemyselné zariadenia na ťažbu biopaliva. Takéto konštrukcie sú schopné plne zásobiť biopalivom veľké poľnohospodárske štruktúry. Po celom svete sa používa obrovské množstvo podobných systémov. A kvantitatívny rast aktívne pokračuje.

Nie nadarmo sa zaznamenáva výrazný nárast záujmu na celom svete o procesy výroby bioplynu.

Toto je jedna z tých možností energetiky, ktorú zaraďujú medzi alternatívne zdroje a za ktorou vidia budúcnosť, preto poľnohospodári, vedúci pracovníci komunálnych služieb, majitelia súkromných hospodárstiev a malých podnikov pozorne sledujú vývoj technológie.

Závery a užitočné video k téme

Prehľad agregátu na výrobu bioplynu, pri ktorého výrobe bola použitá plastová nádrž 127 l. Vlastnosti zariadenia a rady na prevádzku.

Osobitý záujem o používanie zariadení prejavujú majitelia reštauračnej a gastronomickej sféry, kde zostáva aktuálna téma spracovania potravinového odpadu. Na tomto základe je dobrá možnosť vytvoriť lacnú likvidáciu organického odpadu s prínosom pre hospodárstva. Napokon, technológia výroby biopaliva je skutočným zachovaním životného prostredia, čo sa nedá povedať o výrobe iných energetických zdrojov.

Zaujímate sa o výrobu biopaliva a chcete si ujasniť niektoré body? Pýtajte sa sporné otázky v komentároch – naši experti sa pokúsia objasniť takéto momenty.

Alebo možno nie ste len z počutia oboznámení s výrobou bioreaktora a procesom získavania bioplynu? Podeľte sa o praktické znalosti a svoj názor na túto otázku pod naším článkom – mnohým hospodárom bude zaujímavá vaša skúsenosť a odporúčania.