БИОДИГЕСТЕР: ЧЕМУ СЛУЖИ, ВРСТЕ, ПРЕДНОСТИ, НЕДОСТАЦИ - ЖИВОТНА СРЕДИНА - 2025

Биодигестер је затворено танк где се метан гас и органско ђубриво настаје из анаеробне ферментације органске материје. Биолошка основа је распадање органске материје дејством бактерија хидролизом, закисељавањем, ацетаногенезом и метаногенезом.

Биодигестер обезбеђује контролисане услове неопходне за процес биогоризације. Након овог процеса, као крајњи производи добијају се биогас (метан, угљен диоксид, азот и водоник сулфид), биосол (чврсто гнојиво) и биол (течно ђубриво).

Биогас систем. Извор: Ренергон Интернатионал АГ

Основна операција започиње додавањем органског отпада и воде у херметички затворен контејнер у коме се ствара анаеробна ферментација. Затим се биоплин извлачи за складиштење, директно коришћење или као ђубриво.

Три основне врсте биодигенера према систему оптерећења су непрекидне, полу-непрекидне и непрекидне. Шаржне биодигестере се напуне органским отпадом само једном у сваком производном процесу, а затим се ђубриво екстрахује за почетак другог циклуса.

Они који су у полу непрекидном оптерећењу, утоварују се у редовним периодима, вадећи количину ђубрива која је еквивалентна оптерећеној количини. Континуирани системи су индустријска постројења са сталним оптерећењем органским материјама, као и екстракција биоплина и ђубрива.

Међу предностима биодигестора су омогућавање правилног управљања органским отпадом, рециклажа и смањење ризика за животну средину. Поред тога, производи се енергија (биоплин) и органско ђубриво, што ствара економску и еколошку вредност.

Међутим, постоје и одређени недостаци као што су потрошња воде, потешкоће у одржавању идеалних нивоа температуре и присуство штетних материја (водоник сулфид, силоксени). Такође наглашава нагомилавање сировине у близини подручја и ризик од експлозија.

Можете да направите релативно јефтин домаћи биодигестер и прерађујете органски кухињски отпад. За то је потребна само цијев с херметичким поклопцем и неким водоводним материјалима (између осталих, ПВЦ цијеви, чепови).

У већем обиму, у кућама у руралним срединама најекономичнији и релативно једноставан систем за изградњу је кобасица. Овај систем се у основи састоји од затворене полиетиленске кесице са одговарајућим везама.

За шта је то

- третман и рециклирање органског отпада

Биодигестри су врло корисна технолошка алтернатива из перспективе одрживог управљања органским отпадом и производње обновљиве енергије. На пример, пружају алтернативу за рециклирање чврстог и течног органског отпада, који се претвара у сировину за биодигестер.

Рециклажа органског отпада на овај начин смањује његов утицај загађења и остварује уштеде у његовом управљању. Биодигестери се користе за прераду отпадних вода, прераду чврстог градског органског отпада, те пољопривредни и сточни отпад.

- Производња биоплина и био-ђубрива

Процес анаеробне дигестије ствара биоплин и органско ђубриво као производе.

Биогас

Биогас има око 60% плина метана који је високо калорично гориво и може се користити за производњу енергије. Може се користити за кување, производњу електричне енергије (гасне турбине), покретање мотора или грејање.

Биофертилизер

Био-гнојива која су резултат биодигестера добијају се у стању (биосол) и течни (биол) са високим нивоом макро и микронутријената. Основни макронутријенти (фосфор, азот и калијум) могу се добити изоловано из биола поступцима ултрафилтрације и реверзне осмозе.

Биол садржи значајне количине хормона раста корисних за развој биљака, попут индола-сирћетне киселине, гибереллина и цитокинина, између осталог.

Како то функционише

Биодигестер делује стварајући процес биогасификације анаеробном дигестијом, разградњом хидриране органске материје и у недостатку ваздуха. То се догађа ферментацијским процесом чији су главни производи метан (ЦХ4) и угљен диоксид (ЦО2).

- Уметање биодигестра и тресење

Изводи се преко резервоара за пуњење, који се састоји од резервоара у који је припремљена органска материја, која се кроз убацивачку цев додаје у био-дигестор.

Прерада органске материје и оптерећења

Биодигестер се мора повремено хранити органским материјама и довољно воде за његову носивост. У том смислу, 25% запремине биодигестра мора бити остављено без акумулације произведеног гаса.

С друге стране, врста и квалитет органске материје такође ће утицати на продуктивност и коришћење чврстог и течног отпада као ђубрива. Неки органски отпад може проузроковати проблеме у ферментацији, као што су остаци агрума који могу превише закиселити медијум.

Материјал се мора дробити или смањити на најмању могућу величину, а ради лакше ферментације, смеша мора садржавати 75% воде и 25% органске материје. Мора се повремено мешати да се гарантује хомогеност процеса ферментације у смеши.

Температура и време задржавања

Време задржавања органске материје у биодигестеру ради постизања његове пуне ферментације зависиће од врсте ове и температуре. Што је виша температура околине, то ће бити бржа ферментација (на пример, на 30 ° Ц, потребно је око 20 дана да се биодигентар напуни).

- Анаеробна дигестија

Анаеробна дигестија. Извор: Тиллеи, Е., Улрицх, Л., Лутхи, Ц., Реимонд, Пх., Зурбругг, Ц.

Бактерије делују у процесу који захтева одговарајуће услове окружења као што су одсуство ваздуха, температуре изнад 20 ° Ц (у идеалном случају 30-35 ° Ц) и не веома кисели медијум. Под тим условима, развијају се три фазе:

Хидролиза

Хидролитички бактерије делују у том процесу који луче изванстаничне ензиме. Због тога се сложени ланци угљених хидрата, протеина и липида разграђују на мање растворљиве делове (шећере, аминокиселине и масти).

Стадиј закисељавања или ферментације

Растворљива једињења из претходне фазе су ферментирана у испарљиве масне киселине, алкохоле, водоник и ЦО2.

Ацетаногенеза

У игру долазе акцегене бактерије које оксидирају органске киселине као извор угљеника. Они стварају сирћетну киселину (ЦХ3ЦООХ), водоник (Х2) и угљен диоксид (ЦО2), а неугодни мириси настају присуством хидроген сулфида.

Формирање метана или метаногена фаза

У последњој фази делују метаногене бактерије које разграђују продукте ацетаногенезе, стварајући метан. У природи ове бактерије делују у мочварама, воденим срединама и у стомаку преживара.

На крају ове фазе смеша садржи метан (45 до 55%), угљен диоксид (40 до 50%), азот (2 до 3%) и водоник сулфид (1,5 до 2%).

- испуштање из биодигестра

Стопа производње биоплина и ђубрива зависи од врсте биодигестра, органске материје која га храни и температуре. Биоплин се акумулира у горњем дијелу биогорива и извлачи се кроз цеви до резервоара за складиштење.

Једном када ферментација заврши, талог (мешавина чврстих материја и течности) се извлачи кроз цеви. Пражњење је произведено по принципу комуницирања посуда, односно при убацивању новог материјала притисак ствара вишак са супротне стране.

Однос између количине унесеног материјала (органског отпада и воде) и излазног производа (биосол и биол) је скоро 1: 0,9. То је еквивалентно приносу од 90%, где највећи удио одговара биолу (течности).

- Биоплин: пречишћавање

Произведени гас мора да буде пречишћен да би се елиминисао или смањио садржај водоник-сулфида и воде помоћу замки да би се оба једињења уклонила. Ово је неопходно да би се смањио ризик од оштећења опреме услед корозивне снаге ових компонената.

Замка воде

Вода коју однесе биогас се таложи када се цев отвори у већем простору, а гас се настави кроз још једно сужење. Ова цев завршава у великој и херметичкој посуди у којој се налази вода коју касније у доњем делу извлачи одводним славином.

Замка водоник-сулфида

Поступак извлачења водоник-сулфида из биоплина је сличан ономе у замци воде, али замка убачена у цев мора да садржи гвоздене чипс или сунђере. Када биоплин прође кроз гвожђе, слој водоник-сулфида реагује са њим и таложи се.

- Гнојиво: одвајање и компостирање

Смеша биосола и биола је подвргнута поступку декантирања како би се обе компоненте раздвојиле. Биосол се може користити сам или пратити поступак мешања са компостирањем за каснију употребу као чврсто гнојиво.

Биол се користи као течно фолијарно ђубриво или се додаје у воде за наводњавање, што га чини веома корисним у хидропонским системима.

Врсте

Производња биоплина у Немачкој. Извор: Волкер Тхиес (Асдрубал)

Биодигентери се класификују према периодичности утовара и структуралном облику. Због учесталости учитавања имамо:

- Непрекидно

Прекидајући или серијски систем састоји се од херметички затвореног резервоара који се потпуно напуни и не напуни све док не престане производити биоплин. Гас се накупља у плутајућем колектору причвршћеном на врх резервоара (гасометар).

Ова врста биодигестра користи се када је доступност органског отпада повремена.

- полу-континуирани

За разлику од дисконтинуираног система, утовар и истовар се обављају у одређено време током процеса производње биоплина. Према свом систему конструкције постоје три основне врсте:

Биодигестер од балона или кобасице

Назван је и тајванским и састоји се од равне јаме бетонске облоге у коју је уграђена полиетиленска кеса или цилиндар. У овој врећи морају бити инсталирани прикључци за улазак органског отпада и излаз биоплина.

Цилиндар се пуни водом и ваздухом и касније се додаје оптерећење органског отпада.

Фиксни биодигестери за куполе

То је такозвани кинески биодигестер и састоји се од подземног резервоара уграђеног у циглу или бетон. Резервоар је вертикални цилиндар са конвексним или заобљеним крајевима и има систем за утовар и истовар.

Биоплин се акумулира у простору који је за ту сврху постављен испод горње куполе. Биодигестер ради са променљивим притиском биоплина у складу са својом производњом.

Плутајући биодигестер с куполом

Назван хиндуистичким био-мотором, састоји се од подземног цилиндричног резервоара са системом за утовар и истовар. Изграђен је од опеке или бетона, а у његовом горњем делу налази се плутајући резервоар (гасометар) у коме се акумулира биоплин.

Гасометар од фибергласа и пресвучен нехрђајућим челиком или пластиком лебди изнад смеше захваљујући нагомиланом биоплину. Предност има у томе што одржава константан притисак гаса.

Након тога, гасометар иде горе-доле у ​​зависности од нивоа смеше и количине биоплина. Због тога су потребне бочне шине или централна водећа шипка да би се избегло трење са зидовима.

- Континуирано

У овом случају је утовар и истовар биодигестра континуирани процес, за који је потребна стална расположивост органског отпада. То су велики индустријски системи који се углавном користе за прераду отпадних вода у заједници.

За то се користе системи за прикупљање резервоара, пумпе за пребацивање у биодигестере и вађење ђубрива. Биоплин се подвргава систему филтрирања и дистрибуира компресијом да би се гарантовала његова дистрибуција корисницима.

Предност

Рециклажа и загађење

Постављање биодигестра омогућава рециклирање органског отпада, на тај начин смањујући загађење околине и добијање корисних производа. У случају руралних подручја, то је посебно важно за управљање животињским излучевинама у системима стоке.

Добијање биоплина

Биоплин представља ефикасан и економичан извор енергије, углавном у областима у којима доступност других извора није доступна. У руралним подручјима економски депресивних земаља, кухање се обавља са дрвима за огрев, што утиче на животну средину.

Доступност биоплина може помоћи смањењу потражње за огревним дрвима и стога има позитиван утицај на очување биолошке разноликости.

Производња ђубрива

Помоћу биодигестора добијају се чврста органска ђубрива (биосол) и течна (биол). Ова ђубрива имају мањи утицај на животну средину и смањују трошкове пољопривредне производње.

Здравље

Омогућавањем правилног управљања органским отпадом смањују се ризици које представља здравље. Утврђено је да 85% патогена не преживи процес биодигестије.

На пример, фекални колиформи на 35 ° Ц смањују се за 50-70%, а гљивице за 95% за 24 сата. Стога се, због затвореног процеса, смањују лоши мириси.

Недостаци

Доступност воде

Систем је захтјеван у погледу доступности воде, јер је потребна мјешавина. С друге стране, биодигестер мора бити у близини извора сировине и места потрошње биоплина.

Температура

Биодигестер мора одржавати константну температуру близу 35 ° Ц и унутар опсега између 20 и 60 ° Ц. Због тога може бити потребан спољни унос топлоте.

Штетни нуспроизводи

Може да произведе водоник сулфид (Х2С), који је токсичан и корозиван, и силоксени који се добијају из силикона који се налазе у козметичким производима и у мешавини органског отпада. Ови силоксени стварају СиО2 (силицијум-диоксид), који је абразиван за машине и компоненте.

Присуство и концентрација ових нуспроизвода зависи од коришћене сировине, удела воде и чврстог супстрата, између осталих фактора.

Акумулација отпада

Неопходно је акумулирати отпад у близини биодигестра, што са собом доноси логистичке и санитарне проблеме које је потребно ријешити.

Ризици од експлозије

Како се ради о систему генератора горива, то подразумева одређени ризик од експлозија ако се не предузму одговарајуће мере предострожности.

Трошкови

Иако су одржавање и рад биодигестера релативно јефтини, почетни трошкови постављања и изградње могу бити релативно високи.

Како направити домаћи биодигестер

Кућни биодигестер. Извор: Кевинсоориан

Биодигестор захтева основне елементе и резервоар за ферментацију, утовар и истовар цеви са одговарајућим чеповима. Поред тога, резервоари за биоплин и ђубриво су неопходни.

Важно је напоменути да цео систем мора бити херметичан да би се спречило цурење гаса. С друге стране, систем мора бити израђен од нехрђајућих материјала као што су ПВЦ или нехрђајући челик да би се избегла оштећења водом и сумпороводиком.

- Резервоар за ферментацију

Може се користити пластична бачва или резервоар чији ће капацитет зависити од количине органског отпада који ће се прерадити. Резервоар мора имати херметички поклопац или, ако то није могуће, поклопац мора бити запечаћен пластичним лепком који је отпоран на високе температуре.

Резервоар мора имати четири рупе и све инсталације направљене у њима морају бити запечаћене силиконом високе температуре.

Учитавање поклопца

Овај отвор је у средини поклопца резервоара, мора бити дуг најмање 4 инча и мора бити уграђен санитарни чеп са навојем. Овај утикач биће повезан са 4-инчном ПВЦ цевком која ће у резервоар ући вертикално до 10 цм пре дна.

Овај улаз служи за утовар органског отпада који је претходно био разрезан или исечен.

Рупа за одвод отпадних вода 1

Важно је запамтити да 25% простора у резервоару мора бити остављено без акумулације, тако да се на том нивоу мора отворити отвор. У ову рупу биће уграђен адаптер за резервоар са сегментом 2-инчне ПВЦ цеви дужине 15 цм са стоп-стопом.

Функција овог дренаже је да омогући супернатанту биол да истекне након што се резервоар напуни кроз поклопац за пуњење. Биол се мора чувати у одговарајућим контејнерима за каснију употребу.

Рупа за одвод отпадних вода 2

Овај други одвод мора ићи на дно резервоара да би се извукао најгушћи део ферментираног производа (биосол). Исто тако, користиће се сегмент 2-инчне ПВЦ цеви дужине 15 цм са чепом.

Отвор за биогас

Рупа 1/2 инча биће изрезана у врху резервоара за постављање ПВЦ цеви једнаког пречника помоћу адаптера за резервоар. Ова цев ће имати застој на излазу.

- одвод и пречишћавање биогаса

Излазна цев за биогас мора бити дугачка најмање 1,5 м, како би се на њену стазу уметнули системи за екстракцију воде и водоник-сулфида. Ова цев се затим може продужити ако је потребно да би се гас пренео у његово складиште или у локацију за употребу.

Вађење воде

Да бисте уклонили воду из излаза, цеви морате прекинути на 30 цм да бисте уметнули пластичну или стаклену посуду са херметичким поклопцем. Цев за пренос гаса мора имати бајпас кроз Т прикључак, како би гас могао продрети у контејнер.

На овај начин гас напуни контејнер, вода кондензује и гас наставља свој пут кроз цев.

Екстракција водоник-сулфида

Након замке воде, у наредних 30 цм убацује се цевни сегмент од 4 инча одговарајућим редукцијама. Овај сегмент треба напунити жељезном струготином или комерцијалним металним сунђером.

Водоник-сулфид ће реаговати са металом и талогом, док ће биоплин наставити пут до контејнера за складиштење или до места употребе.

Референце

1. Апарцана-Роблес С и Јансен А (2008). Студија о ђубривојној вредности производа анаеробне ферментације за производњу биоплина. Гермна ПрофЕЦ. 10 п.
2. Цорона-Зунига И (2007). Биодигестери. Монографија. Институт за основне науке и инжењерство, Аутономни универзитет у држави Хидалго. Минерал де ла Реформа, Хидалго, Мексико. 64 п.
3. Мании-Лох Ц, Мампхвели С, Меиер Е, Окох А, Макака Г и Симон М (2013). Микробна анаеробна пробава (био-дигестери) као приступ деконтаминацији животињског отпада у контроли загађења и стварању обновљиве енергије. Међународни часопис за истраживање животне средине и јавно здравље 10: 4390–4417.
4. Олаиа-Арболеда И и Гонзалез-Салцедо ЛО (2009). Основе за дизајн биодигестара. Модул за тему Пољопривредних грађевина. Инжињерски и административни факултет, Национални универзитет у Колумбији, седиште Палмира. Палмира, Колумбија. 31 п.
5. Перез-Медел ЈА (2010). Студија и дизајн биодигестра за примену у малим фармерима и млекарима. Меморија. Одељење за машинско инжењерство, Физичко-математички факултет, Универзитет у Чилеу. Сантиаго де Цхиле, Чиле. 77 п.
6. Иен-Пхи ВТ, Цлеменс Ј, Рецхенбург А, Виннерас Б, Ленßен Ц и Кистеманн Т (2009). Хигијенски ефекти и производња гаса из пластичних био-дигестера у тропским условима. Часопис за воду и здравље 7: 590–596.