Como fazer biocombustível com as próprias mãos a partir de esterco em casa

As tecnologias modernas de processamento de todos os tipos de matérias-primas abrem a perspectiva de resolver com sucesso a tarefa de obter biocombustível a partir de esterco diretamente em casa. Além disso, produzindo biocombustível com as próprias mãos em casa, graças aos novos princípios de processamento de resíduos, é possível produzir paralelamente fertilizantes para culturas agrícolas.

E o que é necessário para isso e como fabricar corretamente um biorreator – estas questões serão examinadas detalhadamente no nosso artigo. Daremos recomendações sobre a escolha da melhor matéria-prima para a obtenção de biogás, analisaremos as peculiaridades da utilização do combustível obtido para as necessidades domésticas.

Claro, o caminho mais fácil é a aquisição de instalações industriais prontas. No entanto, o seu alto custo leva a considerar opções de fabricação de sistemas de produção com as próprias mãos.

Breve definição do biogás

De acordo com as definições científicas, o biogás é um produto obtido pelo processo de fermentação de uma massa de resíduos biológicos. Nesse processo, o produto da fermentação é o metano ou o hidrogênio.

A formação de metano (ou hidrogênio) ocorre por meio da atividade de três tipos de bactérias:

• hidrolíticas;
• produtoras de ácidos;
• metanogênicas.

Considera-se produto de fermentação de qualidade uma mistura gasosa cuja composição se distribui na proporção: 50-85% de metano, 15-50% de dióxido de carbono e menos de 5% de sulfeto de hidrogênio.

É mais ou menos assim que se apresenta o esquema estrutural de produção de energia alternativa. Nesse processo, utilizam-se fontes de matéria-prima tradicionais do dia a dia, adequadas para a obtenção de energia alternativa – o biocombustível

Essa mistura gasosa passa por filtros para purificação e remoção de CO² e H²S, após o que resta metano biológico puro. Esse gás não difere em nada do gás natural utilizado nos setores doméstico e industrial.

Como matéria-prima para obter uma mistura gasosa biológica de qualidade, geralmente utilizam-se:

• esterco e dejetos de aves;
• resíduos da produção de álcool (vinhaça);
• excedentes da produção cervejeira (bagaço de malte);
• massas fecais e resíduos da indústria pesqueira;
• polpa de beterraba, resíduos domésticos, grama e outros.

Esta é apenas uma parte de toda a matéria-prima que pode ser utilizada. Mas mesmo essa lista mostra quão diversificada é a relação de matérias-primas para que seja possível organizar a produção de biogás de forma contínua.

Instalação de produção de biocombustível, construída para atender às necessidades de uma das muitas fazendas em funcionamento. Uma estação de pequeno volume, mas que satisfaz plenamente as necessidades de uma propriedade agrícola privada.

Os indicadores de volume da produção da mistura gasosa dependem diretamente do tipo de matéria-prima utilizada e do seu teor de matéria seca. Assim, se for usado esterco de bovinos, é possível obter de uma tonelada de esterco 50-60 m³ de biocombustível contendo até 60% de metano.

Considera-se que a melhor matéria-prima são os resíduos com alto teor de gordura. O processamento de uma tonelada de resíduos de gordura em uma instalação clássica de produção de biocombustível pode gerar até 1300 m³ de mistura gasosa, com teor de metano de até 90%.

Como fazer um módulo de processamento agrícola?

Para montar um sistema de transformação de resíduos em biocombustível, é necessário, no mínimo, conhecer o princípio de funcionamento de dispositivos semelhantes e ter noções de esquemas técnicos.

Esquema da instalação de biorreator: 1 – biorreator; 2 – agitador; 3 – aquecedor; 4 – bomba; 5 – elemento filtrante; 6 – compressor de gás; 7 – gasômetro; 8 – coletor de esterco; 9 – saída de fertilizante (lodo); 10 – painel de controle do aquecimento

Vamos considerar ambos, mas deve-se notar: construir uma instalação completa é uma tarefa bastante complicada e cara. Em condições domésticas, geralmente, só é possível fazer algo semelhante a estações de processamento. No entanto, algumas tentativas são bem-sucedidas.

Princípio de funcionamento da instalação de biogás

A tecnologia de produção de biocombustível, geralmente, segue a seguinte abordagem sistêmica:

1. O bioreator (tanque) é carregado com esterco.
2. Durante um determinado período, ocorre o processo de fermentação dentro do reator.
3. Forma-se um ambiente gasoso.
4. Realiza-se a remoção dos gases do reator.
5. A mistura gasosa é purificada e direcionada para uso como combustível.

A composição da mistura gasosa obtida na saída caracteriza-se por uma saturação bastante alta com diferentes substâncias. A maior porcentagem é de metano (60%), dióxido de carbono (35%) e outras substâncias, incluindo sulfeto de hidrogênio (5%).

É assim que se apresenta o diagrama de distribuição dos gases da mistura: 1 – teor de metano cerca de 63-65%; 2 – teor de dióxido de carbono cerca de 30-33%; 3 – teor de sulfeto de hidrogênio aproximadamente 2%; 4 – teor de amônia cerca de 1%; 5 – teor de hidrogênio cerca de 1%

No entanto, para o funcionamento eficaz de uma estação de produção de gás caseira, são necessárias reservas significativas de resíduos da atividade vital de representantes do mundo animal.

Portanto, a primeira coisa a considerar na solução do problema de obtenção de biocombustível em condições domésticas (de dacha) é a disponibilidade de fontes de matéria-prima para a instalação de processamento.

Fabricação do biorreator com as próprias mãos

Depois de decidir sobre as fontes de matéria-prima, é necessário escolher o local para a instalação do bioreator doméstico (ou de dacha). O próprio reator é um recipiente hermético, suficientemente resistente, com volume calculado com base no recebimento diário de matéria-prima de esterco para processamento (para referência: para obter 100 m³ de mistura gasosa, são necessárias aproximadamente 1 tonelada de esterco).

Tabela de relação entre o tipo de esterco e a quantidade de biogás obtido

Tabela mostrando a eficiência de cada tipo de resíduo biológico, em termos do volume de gás obtido. Como se vê na tabela, o mais eficiente é o esterco suíno, capaz de produzir a maior quantidade de biocombustível.

Esse tanque deverá ser instalado sobre uma fundação sólida, equipado com válvulas de fechamento e outros acessórios técnicos de acordo com o esquema clássico. A parte superior do recipiente deve ser removível, com fixações parafusadas e junta de vedação.

Para garantir a continuidade do ciclo, o tanque de armazenamento deve ser equipado com um módulo de aquecimento artificial. Se no verão a eficiência da fermentação do esterco e a taxa de formação de gás são garantidas pelas condições externas de temperatura, no inverno a situação muda.

Para a operação de inverno do biorreator, é obrigatório ter aquecimento artificial, considerando que a atividade das bactérias de fermentação cessa já a 4-10 °C acima de zero. Portanto, o tanque deve ter um isolamento térmico de boa qualidade. Para isso, o método clássico de isolamento com lã mineral é adequado.

Um exemplo ilustrativo de isolamento do biorreator para sua operação de inverno. Como material isolante, foi usada lã mineral. A camada de lã é coberta por material aluminizado.

Existem várias opções de organização do aquecimento. Por exemplo, o uso de aquecedores elétricos ou um sistema de aquecimento com fluido térmico à base de água (camisa de água).

A potência do circuito de aquecimento deve ser calculada com base na faixa de temperatura ideal dentro do reator de 25-40 °C, necessária para alcançar um processo eficiente de fermentação da biomassa.

Além dos aquecedores, a atividade da fermentação da biomassa é influenciada pelo seu grau de estagnação. Basicamente, a matéria-prima de esterco dentro do tanque deve estar constantemente em movimento. O movimento da biomassa intensifica o processo de fermentação e reduz o tempo de obtenção do componente gasoso.

Opção de instalação de verão para processamento de esterco e obtenção de biocombustível. Neste caso, o aquecimento é feito na forma de um banho de água de concreto, onde o tanque do reator é imerso. No entanto, esta instalação não pode ser operada durante o período de inverno.

O problema da organização do movimento é resolvido com a introdução de um misturador mecânico especial na estrutura do biorreator. O eixo deste dispositivo é conectado ao eixo de um motor de baixa rotação, que realiza a ação de rotação. A ativação e desativação do processo de mistura pode ser manual ou automática.

No nosso site, há outro artigo que contém instruções para construção da instalação para obtenção de biogás para as necessidades de uma casa particular.

Processo de obtenção de biogás e fertilizantes

A construção do sistema de obtenção de biocombustível em casa tecnicamente prevê o enchimento do recipiente com esterco até aproximadamente 1/3 da capacidade. Para carregar o esterco, é feita uma escotilha de carga com porta hermética. A área superior restante do biorreator é usada para acumular os gases liberados.

Um biorreator caseiro miniatura, feito a partir de um barril comum de 200 litros. Em princípio, para atender necessidades modestas de combustível biológico, é perfeitamente adequado para uso em uma propriedade particular. Esta é aquela construção que realmente pode ser feita em casa para obter biocombustível.

Nos níveis superior e inferior do recipiente, é necessário fazer aberturas de saída. Na parte superior, uma saída de gás; na inferior, uma saída para drenagem do esterco tratado (fertilizantes). Também na região superior do recipiente, é recomendável instalar uma janela de inspeção para observar o processo.

O tubo de derivação para a saída da mistura gasosa é conectado por um tubo selado a um dispositivo que exerce simultaneamente as funções de separador e selo hidráulico. Para a conexão, utiliza-se um tubo (metálico ou de polietileno) de pequeno diâmetro (25-32 mm).

O próprio separador é um recipiente de capacidade relativamente pequena, preenchido com água. O gás, passando pela camada de água, é purificado, encaminhado para o gasômetro e, em seguida, fornecido aos consumidores.

Exemplo de um separador de dois estágios – selo hidráulico para a entrada da mistura gasosa proveniente do biorreator. Essa opção de filtragem permite obter um produto purificado com qualidade.

O tubo inferior no reator (para a saída do esterco processado – lodo) deve ser feito com o maior diâmetro possível. A ele é conectada uma válvula de bloqueio (registro) e é feita uma derivação para um recipiente de coleta do lodo. A massa processada pode ser utilizada com sucesso como fertilizante na propriedade.

Informações detalhadas sobre a determinação do volume necessário do recipiente, bem como sobre os cálculos da eficiência do biorreator e a viabilidade do uso do biogás, foram abordadas no próximo artigo.

Qual deve ser a composição da massa de esterco?

A massa de esterco carregada no biorreator não deve ser vista simplesmente como matéria-prima adequada em qualquer qualidade. A composição da substância tem importância fundamental para o processo de fermentação. Na prática, observou-se que a redução das partículas do substrato é acompanhada por uma melhor eficiência do processo.

A pronunciada fibrosidade do substrato e o aumento da área de interação das bactérias são os principais critérios que favorecem a rápida decomposição da massa de esterco. Nesse estado, a matéria-prima de esterco, quando aquecida e misturada, não forma sedimento ou película na superfície, o que simplifica significativamente a filtração da mistura gasosa.

Preparação da massa de esterco para carga no reator. Essa etapa recebe tanta atenção quanto qualquer outra, se houver o desejo de obter um volume significativo de biocombustível em um curto período de tempo.

O grau de trituração da matéria-prima determina a duração da fermentação, o que, por sua vez, influencia o volume de gás obtido. Assim, para reduzir o tempo de fermentação, é necessário triturar bem a matéria-prima: quanto melhor a qualidade da trituração, menor o período de fermentação.

Características da utilização do biogás para necessidades domésticas

O âmbito de aplicação deste tipo de recurso energético é bastante amplo. Graças ao uso de biogás como combustível, produz-se energia elétrica, obtém-se água quente ou vapor. Existem múltiplos exemplos práticos onde o transporte automotivo é abastecido com biocombustível.

Mas, para que não surjam problemas na propriedade ao usar esse combustível, é extremamente importante organizar um armazenamento para o biogás obtido, destacando o local correto para o gasômetro no terreno.

As instalações de biogás deste tipo são equipamentos que abrem possibilidades para a criação de produções sem resíduos. Nesse sentido, exemplos bem-sucedidos são demonstrados por alguns países da Europa Ocidental.

Por exemplo, na Dinamarca, a produção desse tipo de combustível atingiu a marca de quase 20% do total de recursos energéticos do país. Em grandes regiões do mundo – Índia e China – o número de instalações de biogás chega a centenas de milhares.

Potentes instalações industriais de extração de biocombustível. Tais construções são capazes de abastecer completamente grandes estruturas agrícolas com biocombustível. Em todo o mundo, uma enorme quantidade de sistemas similares é utilizada. E o crescimento quantitativo continua ativamente.

Não é à toa que se observa um crescimento significativo do interesse em todo o mundo pelos processos de produção de biogás.

Esta é uma daquelas opções de energia que são consideradas fontes alternativas e nas quais se vislumbra o futuro, por isso agricultores e gestores de serviços públicos, proprietários de fazendas particulares e pequenas empresas acompanham atentamente o desenvolvimento da tecnologia.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral de um equipamento para produção de biogás, na fabricação do qual foi utilizado um tanque de plástico de 127 litros. Características do dispositivo e dicas de operação.

O interesse especial na aplicação das instalações se manifesta entre proprietários do setor de restaurantes e gastronomia, onde o tema do processamento de resíduos alimentares continua relevante. Com base nisso, há uma boa oportunidade de criar uma destinação barata de resíduos orgânicos com benefício para as propriedades. Finalmente, a tecnologia de produção de biocombustível é uma verdadeira preservação do meio ambiente, o que não se pode dizer sobre a produção de outras fontes de energia.

Interessa-se pela fabricação de biocombustível e quer esclarecer alguns pontos? Faça suas perguntas nos comentários – nossos especialistas tentarão esclarecer esses pontos.

Ou talvez você não seja apenas familiarizado com a fabricação de um biorreator e o processo de obtenção de biogás? Compartilhe seus conhecimentos práticos e sua opinião sobre este assunto abaixo do nosso artigo – muitos proprietários rurais ficarão interessados em sua experiência e recomendações.