Делаем биотопливо своими руками: биогаз из навоза, этанол для биокамина + пеллеты

Наступающий топливный кризис заставил человечество задуматься о поисках принципиально новых источников энергии, которые смогли бы заменить традиционные газ и нефть. Появилось несколько достаточно перспективных вариантов. Среди них – солнечная, ветровая и другие виды энергетики. Одним из самых эффективных признано использование биотоплива, которое не только дает хороший результат, но и относится к числу максимально бюджетных вариантов. Производится такое топливо из разного сырья. Можно получить даже биотопливо из навоза своими руками это сделать достаточно просто.

Биотопливо получается при биологической либо термохимической обработке биомассы. Для биологического процесса используются различные бактерии. В качестве биомассы используются разные виды животного или растительного сырья, а так же отходы жизнедеятельности животных или органические остатки производства. Достаточно часто используются отходы древесины и растения. Различают несколько видов биотоплива:

• Твердое. К этому виду относятся: торф, топливные гранулы и брикеты, древесина, древесная щепа.
• Жидкое. Это биобутанол, биодизель, биоэтанол и биобутанол.
• Газообразное. Биоводород и биогаз.

Самостоятельно можно получить почти любой из вышеперечисленных видов топлива. Однако получение некоторых связано с определенными проблемами. Например, сырьем для жидкого биотоплива является растительное масло, получить которое в больших количествах достаточно сложно и дорого. Кроме того, при производстве биодизеля приходится работать с ядовитыми веществами, например, с метанолом. Даже небольшой недочет в технологическом процессе приводит к потере качества производимого биотоплива. Наиболее простой вариант для самостоятельного производства – биогаз.

К твердым видам биотоплива относятся топливные пеллеты. Лучшие по качеству гранулы получаются из отходов деревообрабатывающего и лесозаготовительного производства

Как получить биогаз в домашних условиях?

Биогазом называют смесь газов, которая получается в результате перепревания органики. При этом доступ воздуха к сырью должен быть прекращен. Исходным материалом для получения газообразного биотоплива может быть трава, различные отходы, ботва культурных растений или навоз. Основу биогаза составляют углекислый газ и метан. Удельная часть последнего может достигать 70%. К этой смеси в различных пропорциях примешаны другие газы, например, сероводород.

В среднем один килограмм органики дает порядка 500 г газа. На эффективность производства биогаза влияет несколько факторов. Наиболее важными из них считаются:

• Температура окружающей среды. Чем она выше, тем более интенсивно происходит процесс разложения органики и выделение биогаза. Не случайно первые установки, производящие биогаз, действовали в теплых регионах. Однако при достаточном утеплении установок и использовании в их работе горячей воды системы можно обустраивать и в областях с холодным климатом.
• Качество сырья. Оно должно достаточно легко разлагаться. При этом в его состав должно входить достаточное количество воды, без включений антибиотиков, моющих средств и других подобных им веществ, которые могут замедлить процесс ферментации.

Простейшее устройство для получения биогаза в домашних условиях выглядит таким образом. На участке выкапывается большая яма. Внутрь нее укладываются бетонные кольца. Таким образом, чтобы получилась герметичная емкость. Поверх нее устанавливается металлический купол. Из емкости на поверхность выводятся трубы для отвода биогаза. Яма заполняется органикой. Проверенный на практике рецепт органического материала: смешать 3-4 тонны растительных отходов и 1,5-2 тонны навоза. Все это заливается водой до получения смеси 60-70% влажности.

Биогаз — смесь газов полученных в результате перепревания органики без доступа кислорода. Его достаточно легко получить в домашних условиях. На снимке достаточно производительная установка по производству биогаза

Вот еще несколько вариантов смесей для получения биогаза:

• Коровий и конский навоз, смешанные в пропорциях 1:1.
• Конский навоз, перемешанный с соломой или торфом.
• Любой навоз с добавлением льняной костры в соотношении 7:3.
• Коровий навоз, перемешанный с опилками в пропорции 7:3.
• Конский навоз с добавлением любой листвы в соотношении 7:3.
• Любой навоз с добавлением домашних отходов в пропорции 4:6.

Подготовленное сырье укладывается в емкость. При помощи змеевика его прогревают до температуры порядка 35С. В таких условиях без доступа воздуха запускается процесс брожения, за счет которого происходит дальнейший нагрев смеси и выделение биогаза. Газ по трубопроводу отводится из резервуара и поступает в накопитель. Такое биотопливо может использоваться для отопления, приготовления еды и других хозяйственных нужд.

Брикеты из отходов производства с каждым годом становятся всё популярнее. Подробнее об их технологии изготовления можно прочитать здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/brikety-dlya-otopleniya.html

Установки для производства биогаза достаточно просты. На рисунке представлены схемы двух очень простых, но, тем не менее, эффективных систем

Изготавливаем топливо для биокаминов

Основой для жидкого биотоплива становятся всевозможные масла органического происхождения. В них добавляются различные спиртосодержащие вещества, а для получения биодизеля еще и щелочи. Это достаточно сложный процесс. В домашних условиях проще всего изготовить жидкое биотопливо, предназначенное для камина. Так называемые биоустановки внешне совершенно не отличаются от традиционных приборов. Однако в них сгорает не древесина, а биотопливо, что гарантирует отсутствие угарного газа, копоти, сажи и золы.

Биокамины радуют своих владельцев экологической чистотой и удобством, ведь колоть дрова и чистить от золы такой прибор нет необходимости. При горении биотопливо разлагается на углекислый газ и воду, абсолютно безопасные для человека. При этом пламя лишено характерной желто-оранжевой окраски и выглядит бесцветным. Это существенно портит внешний вид камина, придавая ему неестественный вид. Поэтому в биотопливо обязательно добавляются специальные присадки, окрашивающие пламя.

Для изготовления такого топлива понадобится 96% этанол. Его можно приобрести в аптеке. В качестве окрашивающей пламя присадки можно взять бензин с высокой степенью очистки. Подойдет как качественный бытовой марки Б-70, так и фирменный для заправки зажигалок. Внешне такой бензин должен быть совершенно прозрачным, резкий специфический запах должен отсутствовать. На один литр спирта берется 50-100 г бензина. Полученная смесь очень хорошо перемешивается.

Экокамины — отличная замена традиционным приборам. Для их работы используется экологически чистое и безопасное биотопливо, которое можно изготовить самостоятельно

Нужно учитывать, что состав с течением времени расслоится, поэтому хранить его нежелательно. Лучше всего смешивать ингредиенты непосредственно перед заправкой камина. Полученный состав может использоваться в помещениях без вытяжек и дымоходов, однако проветривание, тем не менее, обязательно. В среднем, на час работы экокамина потребуется порядка 400-500 мл самодельного биотоплива. Кроме того, такой же состав можно использовать и в традиционных «керосинках». В результате получаем отлично светящуюся лампу без копоти, неприятных запахов и нагара.

Для того чтобы не замёрзнуть зимой возле печи, необходимо научиться её топить. Инструкцию по правильной топке печи можно найти в следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/topim-pech-pravilno.html

Как самостоятельно изготовить топливные пеллеты?

Многие владельцы автономных систем отопления уже успели по достоинству оценить пеллеты. Так называют гранулы, полученные в результате переработки природного топлива, отходов сельского хозяйства или древесного производства. При желании такое биотопливо можно изготовить самостоятельно.

Промышленное производство гранул предполагает несколько технологических этапов. Их нужно несколько адаптировать для домашнего производства:

• Крупное дробление. В ходе процесса сырье измельчается до небольших частичек, которые легко сушатся. Используется крупная дробилка.
• Сушка материала. Показатель влажности сырья не должен превышать 15%. Если влажность будет выше, оно будет плохо прессоваться.
• Повторное дробление. Материал измельчается до частичек размером не больше 1,5-2 мм. Для процедуры используется дробилка. Щепа, волокнистая стружка и опилки измельчаются молотковой мельницей.
• Перемешивание. На этом этапе замеряется уровень влажности сырья. В идеале он должен составлять 12%. Если влажность продукта менее 8%, следует обработать его паром. Для сырья из мягких хвойных пород можно просто добавить воды в смеситель.
• Прессование. Заключается в пропускании подготовленного сырья через пресс с цилиндрической или плоской матрицей. В продаже можно найти такое оборудование, предназначенное для работы в домашних условиях.
• Сушка и охлаждение продукции. Готовые пеллеты охлаждаются, после чего их можно упаковывать в холщовые или же бумажные мешки и укладывать на хранение.

Вот как это выглядит:

Шаг #1 — выбираем сырье

Для изготовления топливных пеллет можно использовать:

• солому;
• куриный помет;
• торф;
• отходы деревообработки;
• лузгу подсолнечника;
• некачественную древесину;
• отходы крупяного производства.

Перечисленные компоненты можно использовать как в чистом виде, так и в виде разнообразных смесей. Однако лучшим сырьем для пеллет считаются сельскохозяйственные отходы, а так же отходы деревообрабатывающих и лесозаготовительных производств: опилки, щепа и кора. Причем наиболее качественные гранулы получаются из хвойных пород.

Для производства топливных пеллет используется гранулятор. На фотографии — наиболее простая модель с диск-матрицей и специальными шестернями. Такое оборудование при желании можно изготовить своими руками

Шаг #2 — подбираем оборудование

Главная сложность производства пеллет заключается в необходимости приобретения или изготовления специального оборудования. Для работы понадобится:

• Дробилка. Такой аппарат можно приобрести или изготовить самостоятельно. Как вариант для дробления можно использовать обычную циркулярную пилу. На нее нужно будет установить режущий вал, оснащенный лепестковыми фрезами. Опилки и мелкие стружки можно не дробить.
• Сито. Предназначено для отделения крупных частичек из опилок. Для его изготовления понадобится собрать деревянный каркас и оббить его металлической мелкой сеткой.
• Сушилка. Простой самодельный вариант представляет собой трубу, сваренную из бочек с удаленным дном. Получившийся корпус закрепляется на станине и быстро вращается с помощью электродвигателя. При этом внутрь конструкции подается горячий воздух, который высушивает опилки.
• Гранулятор. Чаще всего приобретается готовая установка, поскольку устройство достаточно сложно в изготовлении.

При желании гранулятор может быть собран самостоятельно. Проще всего изготовить систему с плоской матрицей. Собственно, мастеру придется приобрести основные узлы и самостоятельно собрать из них оборудование. Для гранулятора закупают такие модули:

• электродвигатель;
• исполнительный механизм;
• редуктор;
• трансмиссия.

Остальные узлы можно сделать самостоятельно. Начинают, обычно, с рамы. Оборудование должно быть закреплено на жесткой прочной основе. Это может быть конструкция, сваренная из профильного проката: уголка, двутавра или швеллера. Установка может быть мобильной, тогда в углах рамы нужно будет приварить проушины, предназначенные для закрепления колес. Рабочий узел гранулятора так же может быть изготовлен самостоятельно. Собственно исполнительный механизм выполняется в виде двухсекционной цилиндрической емкости.

Принцип работы гранулятора для производства пеллет очень прост: подготовленное сырье засыпается в оборудование, после чего под высоким давлением продавливается через отверстие в матрице. На выходе получаются гранулы заданного размера

В первой на общем валу закрепляется матрица-диск и две специальные шестеренки. С помощью цепной трансмиссии емкость через редуктор соединяется с электродвигателем. Для изготовления матрицы понадобится металлический лист, толщина которого составляет 8-10 см. В нем выполняются конусообразные отверстия, меньший диаметр которых должен соответствовать диаметру готовых пеллет. Шпоночным соединением матрица закрепляется на вертикальном валу редуктора. Для создания рабочего давления в цилиндре устанавливается червячная пара.

Как показывает опыт и практика, биотопливо можно изготовить самому. Это экономически выгодное решение, несмотря на определенные затраты, которые придется понести при налаживании производства. Особенно эффективно такое решение при наличии большого количества сырья. Возобновляемые источники, невысокая стоимость, хорошая замена традиционной энергетике – вот далеко не полный список достоинств биотоплива. Рачительные хозяева давно уже используют его в своем хозяйстве. Их опытом обязательно нужно воспользоваться.

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.