Как производить биотопливо в домашних условиях

На морских и материковых просторах нашей планеты произрастает огромное количество биомассы. При этом человечество использует очень малую долю энергии, что содержится в этой растительной массе, предпочитая сжигать углеводороды. Но времена меняются и ранее никому не нужные отходы становятся сырьем для производства различных видов биотоплива. В продаже появились различные евродрова, пеллеты и брикеты, изготовленные из таких отходов. Однако, если дома есть подходящие условия, то почему бы и не сделать биотопливо своими руками? В данном материале будет рассказано, из чего и как можно изготавливать горючее в домашних условиях.

Что такое биотопливо?

Энергия, скрывающаяся в растительной массе, является практически неиссякаемой, ведь ее источником служит наше солнце. Растения умеют использовать энергию солнца, перерабатывая ее для своего роста. В свою очередь, животные и птицы получают энергию, питаясь биомассой, при этом производят продукты жизнедеятельности. По определению, биотопливо — это горючее, получаемое из сырья растительного или животного происхождения, а также отходов жизнедеятельности и различных производств, связанных с обработкой биомассы.

Современные технологии позволяют получать биотопливо в трех видах: твердом, жидком и газообразном. Твердое горючее мы встречаем в жизни наиболее часто в виде пеллет и различных брикетов, получаемых методом прессования. Жидкое топливо – биодизель – в странах постсоветского пространства пока еще редкость, это обусловлено наличием большого количества ископаемых углеводородов по приемлемой цене. В то время как получать жидкое биотопливо из растительного масла достаточно дорого и технологически сложно.

Производство горючего биогаза гораздо проще и дешевле, вследствие чего набирает все большую популярность. Владельцы животноводческих и птицеферм все чаще задумываются о приобретении биогазовой установки, ведь в их распоряжении имеется огромное количество помета и навоза, что как нельзя лучше подходят для этой цели.

Перечислять здесь все виды растительного сырья для переработки в топливо, его источники и технологию производства нет смысла. Нас интересуют только те виды биотоплива, которые можно успешно получать в домашних условиях, не вкладывая больших денежных средств. Вот они:

• биогаз, извлекаемый из продуктов жизнедеятельности домашних животных и птицы;
• брикеты из различных отходов растительного происхождения;
• древесный уголь.

Конечно, если очень постараться, то можно самостоятельно изготовить и пеллеты, и экодизель, и даже экобензин. Подобными вещами люди занимаются в качестве хобби, затрачивая на это годы своей жизни и зачастую немалые средства. Для широкого круга пользователей такие непростые технологии малодоступны, а потому рассматривать их мы не будем.

Получение биогаза в домашних условиях

Горючий газ, выделяемый из навоза и прочих подобных видов сырья, в основном состоит из того же метана, которым мы привыкли пользоваться ежедневно у себя на кухне. Доля метана в биогазе составляет от 50 до 70% в зависимости от качества сырья и эффективности технологического процесса. Остальные химические соединения в составе газа – негорючие, это двуокись углерода и сероводород. Именно благодаря последнему весь процесс сопровождается хорошо нам знакомым запахом.

Газообразное биотопливо — это горючее вещество, выделяющееся в результате химической реакции брожения органических отходов без присутствия кислорода. Поэтому основным элементом технологического оборудования является закрытая цилиндрическая емкость (реактор) большой вместительности, желательно не менее 1 м3.

Многие домашние умельцы применяют для этой цели обычные пластмассовые или железные бочки. Это вполне допустимо, реакция будет происходить и в таких сосудах. Только газа будет выделяться немного, как результат это несоразмерно с затраченным временем и трудом. Минимальная вместительность реактора должна составлять хотя бы 600 л.

Чтобы процесс протекал максимально быстро и эффективно, по технологии содержимое реактора надо постоянно подогревать до температуры 35—40 ºС. В домашних условиях это не всегда возможно, да и влечет за собой затраты энергоносителей. Выход следующий: емкость, из которой происходит получение биотоплива, лучше установить в достаточно глубокой яме, сделанной в земле. В идеале дно и стены ямы выполняются из бетона, а верхняя выступающая часть реактора на зиму утепляется. Как это правильно сделано, показано на рисунке:

Общая конструкция установки, позволяющей вырабатывать биотопливо из навоза, содержит следующие элементы (см. схему ниже):

• реактор – сосуд из металла цилиндрической формы;
• загрузочный бункер для заполнения реактора субстратом (смесью сырья с водой);
• люк для обслуживания;
• наружная емкость – водяной затвор для поддержания необходимого давления в реакторе;
• труба для выгрузки отработанного материала;
• патрубок с краном для подачи биогаза.

Примечание. Для улучшения брожения субстрата рекомендуется добавить в конструкцию шнек наподобие строительного миксера. Он устанавливается по центру бака, а наружу через уплотнение выводится рукоятка для периодического перемешивания содержимого.

Технологический процесс выполняется следующим образом. Вначале отходы жизнедеятельности нужно обязательно измельчить. Крупность фракции не должна превышать 10 мм, это обеспечит хорошее проникновение бактериям, вызывающим брожение. Затем сырье заливается водой и тщательно перемешивается. Количество воды – ориентировочно 0.7 л на каждый килограмм навоза. Получается субстрат, из него добывается биотопливо в домашних условиях.

Субстратом заполняют емкость через бункер, который потом герметично закрывается. По мере возможности содержимое надо перемешивать. По прошествии нескольких дней начинает выделяться горючий газ, его нужно периодически откачивать, чтобы давление внутри бака не поднималось. Это приведет к замедлению реакции и вытеснению содержимого обратно в загрузочный бункер. Для откачивания газа применяют компрессор и обычный баллон для пропана. Подробное описание установки и технологии производства можно изучить, просмотрев видео:

Нельзя сказать, что выделение биогаза из различных видов навоза и помета – простое дело. Домашним умельцам приходится идти путем проб и ошибок: то горючего выделяется слишком мало, то реакция не идет и так далее. Надо понимать, что для достижения успеха потребуется немало труда и терпения, а количества топлива вряд ли хватит для обогрева дома. Тем не менее, для работы газовой колонки и кухонной плиты его будет вполне достаточно, что уже большой плюс. Как эти приборы функционируют на биогазе, показано на видео:

Изготовление брикет

Наладить дома производство биотоплива из опилок, соломы и других отходов несколько проще. Из оборудования понадобится лишь ручной пресс, сделанный специально для этой цели. Его можно приобрести в готовом виде, заказать мастерам либо, при наличии соответствующих навыков, изготовить самостоятельно. Пресс заводской готовности стоит немало денег, поэтому последний вариант обойдется вам дешевле всего.

Производство брикет начинается с приготовления смеси. В качестве сырья используются опилки, шелуха семечек, солома и даже размоченная макулатура. Конечно, такое топливо может и так чудесно сгореть в печи или твердотопливном котле, но из-за низкой насыпной плотности придется слишком часто производить загрузку топки. Готовое твердое биотопливо из соломы или опилок будет гореть гораздо дольше.

Смесь состоит из сырья, воды и глины, служащей связующим веществом. Солому или бумагу необходимо предварительно измельчить, затем смешать с глиной в пропорции 10:1 (на 10 кг отходов 1 кг глины) и водой. Количество воды надо подбирать таким, чтобы обеспечить равномерное перемешивание и способность смеси к формованию. Не стоит добавлять в раствор много глины, не забывайте, что она останется в вашем котле в виде золы.

Смесью наполняется специальная форма, потом она кладется под пресс. После прессования готовый брикет аккуратно вынимается и раскладывается сушиться на солнце. Увидеть операцию прессования можно на видео:

Получение древесного угля

Древесные угли представляют интерес для домовладельцев как топливо, используемое в домашних мангалах и барбекю. Не секрет, что покупать подобный уголь в магазине достаточно дорого, в то время как дома его можно выжечь бесплатно, только затратив свое время. Кстати говоря, сжигать его в твердотопливных котлах или печах бессмысленно, гораздо проще заложить в топку обычные дрова.

Выжигают уголь из древесины 2 способами:

Для первого способа требуется обычная стальная бочка на 200 л и бытовой пылесос. Последний послужит для нагнетания воздуха, поэтому в нижней части бочки должен быть врезан патрубок для его подключения. На дне емкости разводят огонь, затем заполняют ее дровами до половины и включают пылесос. Затем древесины накладывают доверху, закрывают ее крышкой и замазывают глиной. Когда все прогорит и бочка остынет, производится сортировка с целью отделить древесные угли от золы.

Похожим образом древесина обжигается в яме. Последняя выкапывается 0.8 м в диаметре и не более 0.6 м в глубину. Дно ямы утрамбовывается, после чего в ней разводят костер и послойно накладывают дрова длиной до 30 см. Наполнение происходит по мере обжигания предыдущего слоя, процесс длится около 3 часов. В конце яма накрывается ветками и мхом, а сверху присыпается землей. Через 2 дня покрытие можно снимать и выбирать угли.

Заключение

Современные технологии позволяют получать горючее из различных видов биомассы, в некоторых приморских странах даже производят биотопливо из водорослей. Но на данный момент рядовому домовладельцу доступны лишь описанные способы, остальные обойдутся слишком дорого. Проще и дешевле всего делать брикеты, особенно когда в доме установлен твердотопливный котел.

Как сделать биотопливо своими руками из навоза в домашних условиях

Современные технологии переработки всевозможных видов сырья открывают перспективу успешного решения задачи получения биотоплива из навоза непосредственно в домашних условиях. Причём, делая биотопливо своими руками на дому благодаря новым принципам переработки отходов, параллельно можно производить удобрения для сельскохозяйственных насаждений.

А что для этого нужно и как правильно изготовить биореактор – эти вопросы мы детально рассмотрим в нашей статье. Приведем рекомендации по выбору лучшего сырья для получения биогаза, разберем особенности применения полученного топлива для хозяйственных нужд.

Конечно, самый лёгкий путь – приобретение готовых промышленных установок. Однако их дороговизна заставляет рассматривать варианты изготовления производственных систем своими руками.

Кратко об определении биогаза

Согласно научным определениям, биогаз – это продукт, полученный в результате процесса брожения массы биологических отходов. При этом продуктом брожения является метан или водород.

Образование метана (или водорода) происходит в результате жизнедеятельности бактерий трёх видов:

• гидролизных;
• образующих кислоты;
• образующих метан.

Качественным продуктом брожения считается состав газовой смеси, содержимое которой распределяется в соотношении: 50-85% метана, 15-50% углекислого газа, и менее 5% сероводорода.

Эта газовая смесь пропускается сквозь фильтры с целью очистки от присутствия CO 2 и H 2 S, после чего остаётся чистый биологический метан. Такой газ ничем не отличается от природного газа, используемого в бытовой и промышленной сфере.

Сырьём для получения качественной биологической газовой смеси обычно выступают:

• навоз и птичий помёт;
• отходы спиртового производства (барда);
• излишки пивоваренных производств (пивная дробина);
• фекальные массы и отходы рыбного производства;
• свекольный жом, бытовые отходы, трава и прочее.

Это лишь часть всего допустимого к применению сырья. Но даже этот список показывает: насколько многообразен перечень сырья, чтобы иметь возможность наладить производство биогаза на постоянной основе.

Объёмные показатели выхода газовой смеси напрямую зависят от вида применяемого сырья и содержания в нём сухих веществ. Так, если применить в деле навоз крупного рогатого скота, реально из одной тонны навоза получить 50-60 м 3 биотоплива, содержащего до 60% метана.

Считается, что лучшим сырьём являются отходы с большим содержанием жира. Переработка одной тонны отходов жира через классическую установку получения биотоплива может давать до 1300 м 3 газовой смеси, где содержание метана доходит до 90%.

Как сделать перерабатывающий фермерский модуль?

Для того чтобы сделать систему переработки отходов в биотопливо, как минимум требуется быть в курсе принципа работы подобных устройств, а также иметь представление о схемотехнике.

Рассмотрим и то и другое, но следует отметить: сооружение полноценной установки – это дело достаточно хлопотное и затратное. В домашних условиях, как правило, удаётся сделать лишь нечто подобное перерабатывающим станциям. Тем не менее, некоторые попытки бывают удачными.

Принцип работы биоустановки

Технология производства биотоплива, как правило, поддерживает следующий системный подход:

1. Биореактор (ёмкость) загружается навозом.
2. В течение определённого времени внутри реактора идёт процесс брожения.
3. Образуется газовая среда.
4. Выполняется вывод газов из реактора.
5. Газовая смесь очищается и направляется для использования в качестве топлива.

Состав полученной на выходе газовой смеси характеризуется достаточно высокой насыщенностью разными веществами. Больше всего в процентной составляющей присутствует метана (60%), углекислого газа (35%) и других веществ, включая сероводород (5%).

Между тем, для эффективной работы газообразующей станции домашнего производства необходимы значительные запасы отходов жизнедеятельности представителей животного мира.

Поэтому, первое, на что следует обратить внимание в решении задачи получения биотоплива в домашних (дачных) условиях, – это наличие источников сырья для перерабатывающей установки.

Изготовление биореактора своими руками

Определившись с источниками сырья, далее нужно определиться с участком размещения домашнего (или дачного) биореактора. Сам реактор – это герметичный сосуд, достаточно прочный, имеющий объём из расчёта ежесуточного поступления навозного сырья на переработку (для справки: на получение 100 м 3 газовой смеси необходимо примерно 1 т навоза).

Таблица соотношения вида навоза и количества получаемого биогаза

Такую ёмкость придётся установить на крепкий фундамент, оснастить запорной арматурой и прочей технической атрибутикой согласно классической схеме. Верхнюю часть сосуда желательно делать съёмной, с болтовыми креплениями и уплотняющей прокладкой.

Для обеспечения непрерывности цикла накопительную ёмкость необходимо оснастить модулем искусственного подогрева. Если в летний период эффективность брожения навоза и скорость образования газа вполне обеспечивается внешними температурными условиями, зимой ситуация меняется.

Для зимней эксплуатации биореактора обязательно нужен искусственный подогрев, учитывая прекращение деятельности бактерий брожения уже при 4-10 °С выше нуля. Соответственно, ёмкость должна иметь качественно выполненную теплоизоляцию. Для этого удачно подходит классический способ изолирования минеральной ватой.

Вариантов организации подогрева есть несколько. Например, использование электрических нагревателей или системы отопления на водном теплоносителе (водяной рубашки).

Рассчитывать мощность контура подогрева следует, исходя из оптимальной нормы температуры внутри реактора 25-40 °С, необходимой для достижения эффективного процесса брожения биомассы.

Кроме подогревателей, на активность брожения биомассы оказывает влияние степень её застойности. По сути, внутри резервуара навозное сырьё должно постоянно находиться в движении. Движение биомассы усиливает процесс брожения и сокращает время получения газовой составляющей.

Решается задача организации движения внедрением в конструкцию биореактора специальной механической мешалки. Вал этого устройства подсоединяется к валу низкооборотного мотора, которым осуществляется действие вращения. Включение и отключения процесса перемешивания можно сделать ручным или автоматическим.

У нас на сайте есть другая статья, в которой приведена инструкция по устройству установки для получения биогаза для потребностей частного дома.

Процесс получения биогаза и удобрений

Конструкция системы получения биотоплива в домашних условиях технологически предусматривает загрузку сосуда навозом примерно на 1/3 ёмкости. Для загрузки навоза делается загрузочный люк с герметично закрывающейся дверью. Оставшаяся свободной верхняя область биореактора используется для скопления выделяемых газов.

На верхнем и нижнем уровнях сосуда нужно сделать выходные отверстия. Наверху – газовый выход, внизу выход под слив обработанного навоза (удобрений). Также в районе верхней области сосуда желательно смонтировать смотровое окно для наблюдения за процессом.

Патрубок для вывода газовой смеси соединяется герметичной трубой с устройством, исполняющим одновременно функции сепаратора и гидрозатвора. Для связи используется труба (металлическая или полиэтиленовая) небольшого диаметра (25-32 мм).

Сам сепаратор – это сосуд относительно малой ёмкости, заполняемый водой. Газ, проходящий сквозь толщу воды, очищается, выводится в газгольдер и далее подаётся потребителям.

Нижний патрубок на реакторе (под вывод отработанного навоза – шлама) желательно делать как можно большего диаметра. К нему подключается запорная арматура (задвижка) и делается отвод к ёмкости для сбора шлама. Отработанная масса в хозяйстве может успешно применяться в качестве удобрений.

Подробная информация по определению требуемого объема емкости, а также по расчетам эффективности работы биореактора и целесообразности применения биогаза мы рассмотрели в следующей статье.

Каким должен быть состав навозной массы?

Загружаемую массу навоза внутрь биореактора не следует рассматривать просто как сырьё, подходящее в любом качестве. Составляющая субстанции имеет принципиальное значение для процесса брожения. На практике отмечено, что уменьшение частичек субстрата сопровождается лучшей эффективностью процесса.

Выраженная волокнистость субстрата и увеличение площади взаимодействия бактерий – вот главные критерии, способствующие скорому разложению навозной массы. В таком состоянии навозное сырьё при подогреве и перемешивании не образует осадка или плёнки на поверхности, что существенно упрощает фильтрацию газовой смеси.

Степенью измельчения сырья определяется длительность брожения, что в свою очередь оказывает влияние на объём получаемого газа. Таким образом, для уменьшения времени брожения необходимо хорошо измельчать сырьё: чем лучше качество измельчения, тем меньше период брожения.

Особенности применения биогаза для хозяйственных нужд

Область применения этого вида энергоресурса достаточно обширна. Благодаря использованию биогаза в качестве топлива производят электрическую энергию, получают горячую воду или пар. Есть множественные примеры из практики, где биотопливом заправляют автомобильный транспорт.

Но, чтобы в хозяйстве не возникало проблем при использовании такого топлива, чрезвычайно важно обустроить хранилище для полученного биогаза, выделив правильное место под газгольдер на участке.

Биогазовые установки подобного типа являются оборудованием, благодаря которому открываются возможности создания безотходных производств. В этом плане удачный пример демонстрируют отдельные страны Западной Европы.

Например, в Дании производство этого вида топлива достигло планки почти в 20% от общей массы энергоресурсов страны. В крупных регионах мира – Индии и Китае – счёт биогазовых установок идёт на сотни тысяч.

Не просто так отмечается значительный рост интереса во всём мире к процессам производства биогаза.

Это один из тех вариантов энергетики, который относят к альтернативным источникам и за которым видят будущее, поэтому фермеры и руководители ЖКХ, владельцы частных хозяйств и малых предприятий внимательно отслеживают развитие технологии.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор агрегата для производства биогаза, при изготовлении которого использован пластиковый бак 127 л. Особенности устройства и советы по эксплуатации.

Особый интерес применения установок проявляется среди владельцев ресторанной и гастрономической сферы, где актуальной остаётся тематика переработки пищевых отходов. На этой базе есть хорошая возможность создать дешёвую утилизацию органических отходов с пользой для хозяйств. Наконец, технология производства биотоплива – это реальное сохранение окружающей среды, чего нельзя сказать о производстве других энергетиков.

Интересуетесь изготовлением биотоплива и хотите уточнить некоторые моменты? Задавайте спорные вопросы в комментариях – наши эксперты постараются прояснить такие моменты.

А может вы не по наслышке знакомы с изготовлением биореактора и процессом получения биогаза? Поделитесь практическими знаниями и своим мнением по этому вопросу под нашей статьей – многим хозяйственникам будет интересен ваш опыт и рекомендации.