Jak vyrobit biopalivo svépomocí z hnoje v domácích podmínkách

Moderní technologie zpracování různých druhů surovin otevírají možnost úspěšně řešit problém výroby biopaliva z hnoje přímo v domácích podmínkách. Při výrobě biopaliva svépomocí doma díky novým principům zpracování odpadu lze navíc současně vyrábět hnojiva pro zemědělské plodiny.

Co je k tomu potřeba a jak správně vyrobit bioreaktor – na tyto otázky se podrobně zaměříme v našem článku. Poskytneme doporučení pro výběr nejlepší suroviny pro výrobu bioplynu, rozebereme zvláštnosti využití získaného paliva pro domácí potřeby.

Samozřejmě, nejjednodušší cestou je nákup hotových průmyslových zařízení. Jejich vysoká cena však nutí zvažovat možnosti výroby produkčních systémů svépomocí.

Stručně o definici bioplynu

Podle vědeckých definic je bioplyn produkt získaný procesem kvašení masy biologického odpadu. Přitom produktem kvašení je metan nebo vodík.

Tvorba metanu (nebo vodíku) probíhá v důsledku životní činnosti bakterií tří typů:

• hydrolytických;
• produkujících kyseliny;
• produkujících metan.

Za kvalitní produkt kvašení se považuje složení plynné směsi, jejíž obsah je rozdělen v poměru: 50-85 % metanu, 15-50 % oxidu uhličitého a méně než 5 % sirovodíku.

Přibližně takto vypadá strukturní schéma získávání alternativní energie. Přitom se využívají tradiční zdroje surovin pro domácnost, které se hodí pro získávání alternativní energie – biopaliva

Tato plynná směs se vede přes filtry za účelem odstranění přítomnosti CO² a H²S, po čemž zůstává čistý biologický metan. Tento plyn se ničím neliší od zemního plynu používaného v domácí a průmyslové sféře.

Jako suroviny pro získání kvalitní biologické plynné směsi obvykle slouží:

• hnůj a drůbeží trus;
• odpady z lihovarnické výroby (výpalky);
• přebytky z pivovarské výroby (pivovarské mláto);
• fekální hmoty a odpady z rybí výroby;
• řepné řízky, domovní odpad, tráva a další.

To je pouze část veškerého přípustného k použití suroviny. Ale i tento seznam ukazuje, jak rozmanitý je seznam surovin, aby bylo možné nastavit výrobu bioplynu na trvalé bázi.

Zařízení na výrobu biopaliva, vyrobené pro potřeby jedné z mnoha fungujících farem. Stanice malého objemu, ale zcela uspokojující potřeby soukromé farmy.

Objemové ukazatele výtěžnosti plynné směsi přímo závisí na druhu použité suroviny a obsahu sušiny v ní. Takže pokud použijete hnůj skotu, lze z jedné tuny hnoje reálně získat 50-60 m³ biopaliva obsahujícího až 60 % metanu.

Má se za to, že nejlepší surovinou jsou odpady s vysokým obsahem tuku. Zpracování jedné tuny tukových odpadů klasickým zařízením na výrobu biopaliva může dát až 1300 m³ plynné směsi, kde obsah metanu dosahuje až 90 %.

Jak vyrobit zpracovatelský modul pro farmu?

K tomu, abyste vyrobili systém na zpracování odpadu na biopalivo, je přinejmenším třeba být obeznámen s principem činnosti podobných zařízení a také mít představu o schématech.

Schéma bioreaktorové jednotky: 1 – bioreaktor; 2 – míchadlo; 3 – ohřívač; 4 – čerpadlo; 5 – filtrační prvek; 6 – plynový kompresor; 7 – plynojem; 8 – sběrač hnoje; 9 – výstup hnojiva (kalu); 10 – ovládací panel ohřevu

Zvažme obojí, ale je třeba poznamenat, že stavba plnohodnotného zařízení je poměrně náročná a nákladná záležitost. V domácích podmínkách se obvykle podaří vytvořit pouze něco podobného zpracovatelským stanicím. Nicméně některé pokusy bývají úspěšné.

Princip fungování bioplynové stanice

Technologie výroby biopaliva obvykle podporuje následující systémový přístup:

1. Bioreaktor (nádrž) se naplní hnojem.
2. Po určitou dobu uvnitř reaktoru probíhá proces kvašení.
3. Vzniká plynné prostředí.
4. Provádí se odvod plynů z reaktoru.
5. Plynná směs se čistí a směřuje k použití jako palivo.

Složení výsledné plynné směsi se vyznačuje poměrně vysokým nasycením různými látkami. Nejvíce v procentuálním zastoupení je přítomen metan (60 %), oxid uhličitý (35 %) a další látky, včetně sirovodíku (5 %).

Takto vypadá diagram rozdělení plynů ve směsi: 1 – obsah metanu asi 63–65 %; 2 – obsah oxidu uhličitého asi 30–33 %; 3 – obsah sirovodíku přibližně 2 %; 4 – obsah amoniaku asi 1 %; 5 – obsah vodíku asi 1 %

Mezitím je pro efektivní provoz domácí plynárenské stanice zapotřebí značných zásob odpadních produktů z živočišné říše.

Proto první věc, na kterou je třeba se zaměřit při řešení úkolu získávání biopaliva v domácích (chatových) podmínkách, je existence zdrojů surovin pro zpracovatelské zařízení.

Výroba bioreaktoru svépomocí

Po určení zdrojů surovin je dále třeba rozhodnout o místě pro umístění domácího (nebo chatového) bioreaktoru. Samotný reaktor je utěsněná nádoba, dostatečně pevná, o objemu vypočteném z denního množství vstupujícího hnoje ke zpracování (pro informaci: k získání 100 m³ plynné směsi je zapotřebí přibližně 1 t hnoje).

Tabulka vztahu druhu hnoje a množství získaného bioplynu

Tabulka ukazující účinnost toho či onoho druhu biologického odpadu z hlediska získaného objemu plynu. Jak je z tabulky patrné, nejúčinnější je prasečí hnůj, který je schopen poskytnout největší množství biopaliva.

Takovou nádobu bude nutné postavit na pevný základ, vybavit uzavíracími armaturami a další technickou výbavou podle klasického schématu. Horní část nádoby je vhodné vyrobit odnímatelnou, se šroubovými spoji a těsnicí podložkou.

Pro zajištění kontinuity cyklu je nutné akumulační nádrž vybavit modulem umělého ohřevu. Zatímco v letním období je účinnost kvašení hnoje a rychlost tvorby plynu zajištěna vnějšími teplotními podmínkami, v zimě se situace mění.

Pro zimní provoz bioreaktoru je nezbytné umělé přitápění, vzhledem k tomu, že fermentační bakterie zastavují činnost již při 4–10 °C nad nulou. Nádrž proto musí mít kvalitně provedenou tepelnou izolaci. K tomu se dobře hodí klasický způsob izolace minerální vatou.

Názorný příklad izolace bioreaktoru pro jeho zimní provoz. Jako izolační materiál zde byla použita minerální vata. Vrstva vaty je nahoře zakryta fóliovým materiálem.

Existuje několik variant organizace přitápění. Například použití elektrických ohřívačů nebo topného systému s vodním nosičem tepla (vodní plášť).

Výkon topného okruhu je třeba vypočítat na základě optimální teploty uvnitř reaktoru 25–40 °C, která je nezbytná pro dosažení efektivního procesu fermentace biomasy.

Kromě ohřívačů má na aktivitu fermentace biomasy vliv míra její stagnace. V podstatě musí být surovina (hnůj) uvnitř nádrže neustále v pohybu. Pohyb biomasy zesiluje proces fermentace a zkracuje dobu získávání plynné složky.

Varianta letního zařízení pro zpracování hnoje a získávání biopaliva. V tomto případě je přitápění provedeno jako betonová vodní lázeň, do které je ponořena reaktorová nádrž. Toto zařízení však nelze provozovat v zimním období.

Problém zajištění pohybu je řešen zavedením speciálního mechanického míchadla do konstrukce bioreaktoru. Hřídel tohoto zařízení je připojena k hřídeli nízkootáčkového motoru, který vykonává rotační pohyb. Zapínání a vypínání procesu míchání lze provádět ručně nebo automaticky.

Na našem webu je další článek, který obsahuje návod na stavbu zařízení pro získávání bioplynu pro potřeby rodinného domu.

Proces výroby bioplynu a hnojiv

Konstrukce systému pro získávání biopaliva v domácích podmínkách technologicky předpokládá naplnění nádoby hnojem přibližně do 1/3 objemu. Pro plnění hnojem se vytváří plnicí otvor s hermeticky uzavíratelnými dveřmi. Zbývající volná horní oblast bioreaktoru se používá pro hromadění uvolněných plynů.

Domácí miniaturní bioreaktor vyrobený na bázi běžného 200litrového sudu. V zásadě je pro uspokojení skromných potřeb biologického paliva docela vhodný pro použití v soukromém hospodářství. Je to právě ta konstrukce, kterou lze skutečně vyrobit v domácích podmínkách pro získání biopaliva.

Na horní a spodní úrovni nádoby je třeba vytvořit výstupní otvory. Nahoře – výstup plynu, dole výstup pro odvod zpracovaného hnoje (hnojiv). Rovněž v oblasti horní části nádoby je vhodné namontovat průhledítko pro sledování procesu.

Trubka pro odvod plynné směsi se spojuje těsnou trubkou se zařízením, které současně plní funkce separátoru a hydraulického uzávěru. Pro spojení se používá trubka (kovová nebo polyetylenová) malého průměru (25-32 mm).

Samotný separátor je nádoba relativně malého objemu, plněná vodou. Plyn procházející vrstvou vody se čistí, odvádí do plynojemu a dále je dodáván spotřebitelům.

Příklad zařízení dvoustupňového separátoru – hydraulického uzávěru pro přívod plynné směsi přicházející z bioreaktoru. Tato varianta filtrace umožňuje získat kvalitně vyčištěný produkt

Spodní trubku na reaktoru (pro odvod zpracovaného hnoje – kalu) je vhodné dělat co největšího průměru. K ní se připojuje uzavírací armatura (šoupátko) a provádí se odbočka k nádrži pro sběr kalu. Zpracovaná hmota v domácnosti může být úspěšně použita jako hnojivo.

Podrobné informace o určení požadovaného objemu nádoby, stejně jako o výpočtech účinnosti bioreaktoru a vhodnosti použití bioplynu jsme prozkoumali v následujícím článku.

Jaké by mělo být složení hnojné hmoty?

Vkládanou hmotu hnoje do bioreaktoru nelze považovat jen za surovinu vhodnou v jakékoli kvalitě. Složka substance má zásadní význam pro proces kvašení. V praxi bylo zaznamenáno, že zmenšování částic substrátu je doprovázeno lepší účinností procesu.

Výrazná vláknitost substrátu a zvětšení plochy interakce bakterií – to jsou hlavní kritéria, která přispívají k rychlému rozkladu hnoje. V tomto stavu hnojová surovina při zahřívání a míchání netvoří sediment nebo film na povrchu, což výrazně zjednodušuje filtraci plynné směsi.

Příprava hnoje k naplnění do reaktoru. Této proceduře je věnována stejná pozornost jako všemu ostatnímu, pokud je zájem získat značný objem biopaliva za krátký časový úsek.

Stupněm rozdrcení suroviny je určena doba kvašení, což zase ovlivňuje objem získaného plynu. Aby se zkrátila doba kvašení, je nutné surovinu dobře rozdrtit: čím lepší kvalita drcení, tím kratší doba kvašení.

Zvláštnosti využití bioplynu pro domácí potřeby

Oblast použití tohoto druhu energetického zdroje je poměrně rozsáhlá. Díky využití bioplynu jako paliva se vyrábí elektrická energie, získává se teplá voda nebo pára. Existuje mnoho praktických příkladů, kdy se biopalivem plní automobilová doprava.

Aby však v domácnosti nevznikaly problémy při používání takového paliva, je nesmírně důležité zařídit skladování získaného bioplynu tím, že na pozemku vyčleníte správné místo pro plynojem.

Bioplynové stanice tohoto typu jsou zařízením, které otevírá možnosti vytváření bezodpadové výroby. V tomto ohledu ukazují úspěšný příklad některé země západní Evropy.

Například v Dánsku dosáhla výroba tohoto druhu paliva téměř 20 % z celkové hmotnosti energetických zdrojů země. Ve velkých regionech světa – Indii a Číně – se počet bioplynových stanic počítá na statisíce.

Výkonné průmyslové stanice pro těžbu biopaliva. Takové konstrukce jsou schopny plně zajistit biopalivem velké zemědělské podniky. Po celém světě se používá obrovské množství podobných systémů. A kvantitativní růst aktivně pokračuje.

Ne náhodou je celosvětově zaznamenán výrazný nárůst zájmu o procesy výroby bioplynu.

Je to jedna z těch variant energetiky, která se řadí k alternativním zdrojům a za kterou vidí budoucnost, proto zemědělci a vedoucí komunálních služeb, majitelé soukromých hospodářství a malých podniků pečlivě sledují vývoj technologie.

Závěry a užitečné video k tématu

Přehled agregátu na výrobu bioplynu, při jehož výrobě byl použit plastový tank 127 l. Vlastnosti zařízení a rady k provozu.

Zvláštní zájem o použití stanic projevují majitelé restaurací a gastronomických provozů, kde je stále aktuální téma zpracování potravinového odpadu. Na tomto základě je dobrá možnost vytvořit levnou likvidaci organického odpadu s přínosem pro hospodářství. Konečně, technologie výroby biopaliva je skutečnou ochranou životního prostředí, což se nedá říci o výrobě jiných energetických zdrojů.

Zajímáte se o výrobu biopaliva a chcete objasnit některé body? Pokládejte sporné otázky v komentářích – naši odborníci se pokusí takové body objasnit.

A možná nejste jen z doslechu obeznámeni s výrobou bioreaktoru a procesem získávání bioplynu? Podělte se o praktické znalosti a svůj názor na tuto otázku pod naším článkem – mnoha hospodářům bude váš zážitek a doporučení zajímavé.