Installations de biogaz pour exploitations agricoles : prix, équipement. Installation de biogaz domestique à faire soi-même Chaudière à biogaz

Biogaz est un mélange de gaz formés lors de la décomposition de la matière organique par des bactéries anaérobies. Le biogaz est hautement inflammable et produit une flamme propre lorsqu'il est brûlé. Il peut donc être utilisé non seulement pour la cuisine, mais également pour les moteurs à combustion interne (par exemple pour produire de l'électricité).

Avantages d'une installation de biogaz à la maison :
– vous pouvez facilement obtenir du biogaz chez vous sans utiliser d’équipements coûteux ;
– une excellente énergie alternative pour ceux dont la maison est située loin de la civilisation, ou pour ceux qui veulent être indépendants de l’État ;
– les matières premières disponibles (fumier, déchets de cuisine, végétation hachée, etc.) ;
– le souci de l'environnement, car lors du processus de décomposition des substances organiques dans la nature, du gaz pénètre dans l'atmosphère, ce qui entraîne un effet de serre, et dans ce cas, le biogaz sera brûlé, produisant du CO2 ;
– production d'engrais comme sous-produit d'une usine de biogaz.

Mais outre les avantages, l'usine de biogaz a ses inconvénients:
– les bactéries fonctionnent à une température de 18 à 40 degrés, vous pouvez donc obtenir du biogaz en été. Si vous isolez une installation de biogaz et l'équipez de chauffage, vous pouvez obtenir du biogaz pendant la période printemps-automne, mais les coûts d'isolation et de chauffage peuvent annuler les bénéfices reçus.
– il faut constamment introduire de nouvelles matières premières, et donc drainer les engrais.

Pour fabriquer une installation de biogaz de vos propres mains, nous aurons besoin de :
1. Deux fûts de 200l
2. Fût de 30 à 60 l ou grand seau en plastique
3. Tuyaux d'égout en plastique
4. Tuyau de gaz
5. Grue

Pour plus de clarté, je donnerai schéma d'installation de biogaz domestique

Principe de fonctionnement d'une installation de biogaz. Les matières premières (fumier, déchets de cuisine, végétation hachée, etc.) et l'eau sont chargées dans le réacteur. L'installation de biogaz ne commencera pas à fonctionner immédiatement, mais après quelques jours, lorsque le nombre de bactéries anaérobies aura atteint son maximum.

Au cours de la vie des bactéries anaérobies, du biogaz est libéré, qui sera collecté au point haut du fût (un robinet doit être situé à cet endroit). Depuis le réacteur, le biogaz pénètre dans le collecteur par un tuyau de gaz.

Le collecteur est un baril d'eau de 200 litres et un seau inversé pour collecter le gaz, ainsi que pour créer la pression nécessaire au fonctionnement d'une fournaise à gaz. Au fur et à mesure que le gaz entre, le seau flotte. Si la quantité de biogaz est supérieure à ce que le seau en plastique peut contenir, le gaz sortira simplement par l’eau.

Pour fabriquer un réacteur Vous aurez besoin d'un fût scellé de 200 litres. Nous faisons plusieurs trous dans la partie supérieure du canon et installons :
– Tuyau en plastique pour verser les matières premières. Au bout du tuyau, il est nécessaire d'installer une transition vers un gros tuyau (une sorte d'arrosoir, pour faciliter le versement des matières premières)
– Tuyau en plastique pour évacuer les engrais. Puisqu’une installation de biogaz n’est pas une machine à mouvement perpétuel, il est nécessaire d’ajouter constamment des matières premières. Lors de l'ajout de nouvelles matières premières, l'excédent (matières premières déjà transformées - engrais) sortira par le tuyau d'évacuation.
– Un robinet au point le plus haut du fût de biogaz.

Lors de la fabrication d'un réacteur, il est très important que toutes les connexions soient scellées, sinon du gaz pourrait s'échapper sous la pression résultante. Le tuyau d'évacuation doit être situé en dessous du niveau d'installation du robinet de gaz. Les tuyaux de vidange et de remplissage doivent être bien bouchés lorsqu’ils ne sont pas utilisés.

Pour fabriquer le collecteur, vous aurez besoin d'un fût en plastique de 200 litres sans couvercle. Versez les 3/4 de l'eau dans le fût et installez un autre fût, à l'envers, de plus petit volume. Au fond d'un baril plus petit, nous avons découpé un raccord pour connecter le tuyau du réacteur et un robinet pour connecter le tuyau allant à la fournaise à gaz.

Pour remplir les matières premières, ouvrez les trous d'entrée et de vidange et remplissez les matières premières. Il est préférable d'utiliser du fumier dilué dans de l'eau. Il est préférable d’utiliser de l’eau de pluie ou de l’eau décantée afin que la teneur en chlore de l’eau ne réduise pas les colonies de bactéries. De plus, si vous utilisez des restes de cuisine, assurez-vous de garder les détergents, les coquilles d'œufs, les os et les peaux d'oignon à l'écart, car ils pourraient nuire au fonctionnement de l'usine de biogaz.

Le biogaz lui-même a une odeur très désagréable, mais lorsqu'il est brûlé, il n'y a aucune odeur. Si vous brûlez du gaz sans le mélanger à l'air, vous obtiendrez une flamme jaune avec de la suie, qui enfumera facilement le fond de la casserole.

Si vous mélangez du biogaz avec de l’air puis y mettez le feu, vous obtiendrez une flamme bleue propre et sans suie. Ainsi, par exemple, dans les cuisinières à gaz d'usine, les instructions indiquent que lors du passage du gaz de ville au gaz en bouteille et vice versa, il est nécessaire de changer les jets (qui diffèrent par le diamètre des trous), sinon le brûleur fumera. Alternativement, vous pouvez utiliser bec Bunsen de laboratoire.

Si vous n’avez pas de brûleur de laboratoire, vous pouvez facilement en fabriquer un à partir d’un morceau de tuyau en perçant des trous à la base. Ainsi, le gaz, passant dans le tuyau, va se mélanger à l'air, et à la sortie du tube on obtiendra un gaz mélangé.

Vous pouvez expérimenter avec des morceaux de bois comme jets, en les aiguisant pour ressembler à un crayon et en y perçant des trous de différents diamètres. De cette façon, la taille optimale de la torche peut être obtenue.

Pour l'expérience, un vieux barbecue a été utilisé comme poêle, un trou a été percé dans le fond et un bec Bunsen a été installé. Et par la suite, le barbecue a été remplacé par un poêle à un seul brûleur.

Pour créer une pression de gaz, un poids est placé sur le collecteur (un petit baril pour collecter le gaz). Par exemple, si vous définissez une charge de 5 kg, 1 litre d'eau peut être bouilli en 15 minutes. Si vous définissez une charge de 10 kg, 1 litre d'eau bout en 10 minutes.

Pour résumer, il convient de noter que une installation de biogaz maison produit du biogaz pendant 30 minutes de fonctionnement du brûleur par jour, si la matière première est du fumier. Si vous utilisez des restes de cuisine comme matière première, la productivité n'est que de 15 minutes par jour.

Le gaz libéré n’est pas très important, mais vous conviendrez que l’usine de biogaz n’est pas non plus si grande. Par conséquent, si vous souhaitez augmenter la quantité de gaz produite, vous devrez augmenter les volumes du réacteur et du collecteur.

Les dimensions du collecteur n'ont pas besoin d'être augmentées si vous pompez en temps opportun le biogaz dans un autre récipient (par exemple, dans une bouteille). Le plus simple est que cela peut être réalisé à l'aide d'un compresseur provenant d'un réfrigérateur, doté d'une entrée et d'une sortie. Nous connectons l'entrée au collecteur et la sortie au cylindre.

Le compresseur peut être équipé d'un automatisme, par exemple, lorsque le collecteur est rempli de gaz, le baril monte, ferme les contacts, allumant ainsi le compresseur. Et le compresseur, à son tour, s'est éteint lorsque le baril est tombé au niveau minimum.

Le réacteur d'une usine de biogaz doit être en plastique, mais en aucun cas en métal, car en raison des processus d'oxydation, le métal rouillera rapidement. En option, vous pouvez utiliser des fûts en plastique de gros volume (par exemple un Eurocube). Et pour que de gros volumes de fûts ne prennent pas beaucoup de place dans la cour, ils peuvent être enterrés.

19 novembre 2016 Gennady

De nombreux propriétaires se demandent comment réduire les coûts de chauffage, de cuisine et d’approvisionnement en électricité. Certains d’entre eux ont déjà construit des installations de biogaz de leurs propres mains et se sont partiellement ou totalement isolés des fournisseurs d’énergie. Il s'avère qu'il n'est pas très difficile d'obtenir du carburant presque gratuitement dans un foyer privé.

Qu’est-ce que le biogaz et comment peut-il être utilisé ?

Les propriétaires de fermes le savent : en mettant en tas toutes les matières végétales, les fientes d'oiseaux et le fumier, vous pouvez au fil du temps obtenir un engrais organique précieux. Mais peu d'entre eux savent que la biomasse ne se décompose pas d'elle-même, mais sous l'influence de diverses bactéries.

En traitant le substrat biologique, ces minuscules micro-organismes libèrent des déchets, notamment un mélange gazeux. La majeure partie (environ 70 %) est du méthane, le même gaz qui brûle dans les brûleurs des cuisinières domestiques et des chaudières.

L'idée d'utiliser de tels écocarburants pour divers besoins économiques n'est pas nouvelle. Des dispositifs pour son extraction étaient utilisés dans la Chine ancienne. Les innovateurs soviétiques ont également exploré la possibilité d’utiliser le biogaz dans les années 60 du siècle dernier. Mais la technologie connaît un véritable renouveau au début des années 2000. Actuellement, les installations de biogaz sont activement utilisées en Europe et aux États-Unis pour chauffer les maisons et pour d'autres besoins.

Comment fonctionne une installation de biogaz ?

Le principe de fonctionnement du dispositif de production de biogaz est assez simple :

• la biomasse diluée avec de l'eau est chargée dans un conteneur scellé, où elle commence à « fermenter » et à libérer des gaz ;
• le contenu du réservoir est régulièrement mis à jour - les matières premières traitées par les bactéries sont vidangées et de nouvelles sont ajoutées (en moyenne environ 5 à 10 % par jour) ;
• Le gaz accumulé dans la partie supérieure du réservoir est acheminé par un tube spécial vers le collecteur de gaz, puis vers les appareils électroménagers.

Schéma d'une usine de biogaz.

Quelles matières premières conviennent au bioréacteur ?

Les installations de production de biogaz ne sont rentables que là où il y a un réapprovisionnement quotidien en matière organique fraîche - fumier ou déjections d'animaux et de volailles. Vous pouvez également ajouter de l'herbe hachée, des fanes, des feuilles et des déchets ménagers (notamment des épluchures de légumes) dans le bioréacteur.

L'efficacité de l'installation dépend en grande partie du type de matière première chargée. Il a été prouvé qu’à masse égale, le rendement le plus élevé en biogaz est obtenu à partir du fumier de porc et des fientes de dinde. À leur tour, les excréments de vaches et les déchets d’ensilage produisent moins de gaz pour la même charge.

Utilisation de matières premières bio pour chauffer la maison.

Qu'est-ce qui ne peut pas être utilisé dans une installation de biogaz ?

Il existe des facteurs qui peuvent réduire considérablement l'activité des bactéries anaérobies, voire arrêter complètement le processus de production de biogaz. Matières premières contenant :

• antibiotiques;
• moule;
• détergents synthétiques, solvants et autres « produits chimiques » ;
• résines (y compris sciure de conifères).

Il est inefficace d'utiliser du fumier déjà pourri - seuls les déchets frais ou pré-séchés peuvent être chargés. De plus, les matières premières ne doivent pas être gorgées d'eau - un indicateur de 95 % est déjà considéré comme critique. Cependant, une petite quantité d'eau propre doit encore être ajoutée à la biomasse afin de faciliter son chargement et d'accélérer le processus de fermentation. Le fumier et les déchets sont dilués jusqu'à obtenir la consistance d'une fine bouillie de semoule.

Installation de biogaz pour la maison

Aujourd’hui, l’industrie réalise déjà des installations permettant de produire du biogaz à l’échelle industrielle. Leur acquisition et leur installation sont coûteuses ; de tels équipements dans les ménages privés s'amortissent au plus tôt en 7 à 10 ans, à condition que de gros volumes de matière organique soient utilisés pour le traitement. L'expérience montre que, s'il le souhaite, un propriétaire qualifié peut construire de ses propres mains une petite installation de biogaz pour une maison privée et à partir des matériaux les plus abordables.

Préparation du bunker de traitement

Tout d’abord, vous aurez besoin d’un récipient cylindrique hermétiquement fermé. Vous pouvez bien sûr utiliser de grandes marmites ou bouillettes, mais leur petit volume ne permettra pas d'obtenir une production de gaz suffisante. Par conséquent, à ces fins, on utilise le plus souvent des fûts en plastique d'un volume de 1 m³ à 10 m³.

Vous pouvez en fabriquer un vous-même. Les feuilles de PVC sont disponibles dans le commerce ; avec une solidité et une résistance suffisantes aux environnements agressifs, elles peuvent être facilement soudées dans la structure de la configuration souhaitée. Un tonneau métallique d'un volume suffisant peut également être utilisé comme bunker. Certes, vous devrez prendre des mesures anticorrosion - recouvrez-le à l'intérieur et à l'extérieur d'une peinture résistante à l'humidité. Si le réservoir est en acier inoxydable, cela n'est pas nécessaire.

Système d'échappement des gaz

Le tuyau de sortie de gaz est monté dans la partie supérieure du fût (généralement dans le couvercle) - c'est là qu'il s'accumule, selon les lois de la physique. Grâce à un tuyau raccordé, le biogaz est acheminé vers le joint hydraulique, puis vers le réservoir de stockage (éventuellement à l'aide d'un compresseur dans une bouteille) et vers les appareils électroménagers. Il est également recommandé d'installer une soupape de décharge à côté de la sortie de gaz - si la pression à l'intérieur du réservoir devient trop élevée, l'excès de gaz sera libéré.

Système d'approvisionnement et de déchargement des matières premières

Pour assurer une production continue du mélange gazeux, les bactéries présentes dans le substrat doivent être constamment (quotidiennement) « nourries », c'est-à-dire qu'il faut ajouter du fumier frais ou d'autres matières organiques. À leur tour, les matières premières déjà traitées du bunker doivent être retirées afin qu'elles n'occupent pas d'espace utile dans le bioréacteur.

Pour ce faire, deux trous sont pratiqués dans le canon - l'un (pour le déchargement) presque près du fond, l'autre (pour le chargement) plus haut. Des tuyaux d'un diamètre d'au moins 300 mm y sont soudés (soudés, collés). Le pipeline de chargement est dirigé vers le haut et équipé d'un entonnoir, et le drain est disposé de manière à faciliter la collecte du lisier traité (il peut ensuite être utilisé comme engrais). Les joints sont scellés.

Système de chauffage

Isolation thermique du bunker.

Si le bioréacteur est installé à l'extérieur ou dans une pièce non chauffée (ce qui est nécessaire pour des raisons de sécurité), alors il doit être pourvu d'une isolation thermique et d'un chauffage du substrat. La première condition est réalisée en « enveloppant » le canon avec n'importe quel matériau isolant ou en l'enfonçant dans le sol.

Quant au chauffage, vous pouvez envisager diverses options. Certains artisans installent à l'intérieur des tuyaux à travers lesquels circule l'eau du système de chauffage et les installent le long des parois du fût sous la forme d'un serpentin. D'autres placent le réacteur dans un réservoir plus grand contenant de l'eau, chauffé par des radiateurs électriques. La première option est plus pratique et beaucoup plus économique.

Pour optimiser le fonctionnement du réacteur, il est nécessaire de maintenir la température de son contenu à un certain niveau (au moins 38⁰C). Mais si la température dépasse 55⁰C, les bactéries génératrices de gaz vont simplement « cuire » et le processus de fermentation s'arrêtera.

Système de mélange

Comme le montre la pratique, dans les conceptions, un agitateur manuel de n'importe quelle configuration augmente considérablement l'efficacité du bioréacteur. L'axe sur lequel sont soudées (vissées) les pales du « mixeur » est retiré à travers le couvercle du fût. La poignée du portail est ensuite placée dessus et le trou est soigneusement scellé. Cependant, les artisans à domicile n'équipent pas toujours les fermenteurs de tels dispositifs.

Production de biogaz

Une fois l'installation prête, de la biomasse diluée avec de l'eau dans un rapport d'environ 2:3 y est chargée. Les gros déchets doivent être broyés - la taille maximale des fractions ne doit pas dépasser 10 mm. Ensuite, le couvercle est fermé : il ne reste plus qu'à attendre que le mélange commence à « fermenter » et à libérer du biogaz. Dans des conditions optimales, le premier approvisionnement en carburant est observé plusieurs jours après le chargement.

Le fait que le gaz ait « démarré » peut être jugé par le gargouillis caractéristique du joint hydraulique. Dans le même temps, le canon doit être vérifié pour détecter toute fuite. Cela se fait à l'aide d'une solution savonneuse ordinaire - elle est appliquée sur tous les joints et observée pour voir si des bulles apparaissent.

La première mise à jour des bio-matières premières devrait être réalisée dans environ deux semaines. Une fois la biomasse versée dans l’entonnoir, le même volume de matières organiques usées s’écoulera du tuyau de sortie. Ensuite, cette procédure est effectuée quotidiennement ou tous les deux jours.

Combien de temps dure le biogaz obtenu ?

Dans une petite exploitation agricole, une installation de biogaz ne constituera pas une alternative absolue au gaz naturel et aux autres sources d’énergie disponibles. Par exemple, en utilisant un appareil d'une capacité de 1 m³, vous ne pouvez obtenir du carburant que pour quelques heures de cuisine pour une petite famille.

Mais avec un bioréacteur de 5 m³ il est déjà possible de chauffer une pièce d'une superficie de 50 m², mais son fonctionnement devra être maintenu par un chargement quotidien de matières premières pesant au moins 300 kg. Pour ce faire, vous devez avoir une dizaine de porcs, cinq vaches et quelques dizaines de poulets dans la ferme.

Les artisans qui ont réussi à faire fonctionner de manière indépendante des installations de biogaz partagent des vidéos avec des master classes sur Internet :

Une installation de biogaz est une unité spéciale qui permet de transformer les déchets agricoles et alimentaires en engrais biologiques et en gaz biologique.

L'utilisation d'une telle installation permet de se débarrasser rapidement de divers types de fumier (y compris les fientes d'oiseaux), de traiter les résidus végétaux (ensilage hiverné, fanes de cultures vivrières, etc.) et d'éliminer efficacement les déchets organiques des abattoirs et des élevages de volailles. Le temps nécessaire pour obtenir les déchets biologiques et les gaz dépend de la densité des matières traitées et de leur quantité.

De telles installations sont plus répandues dans des pays comme l'Allemagne et les Pays-Bas. Ces dernières années, un grand nombre d'exploitations agricoles et d'usines de production alimentaire chinoises ont également été équipées d'installations de biogaz de leur propre production.

Construction d'une usine de biogaz. Il faut dire que les installations de biogaz ont une conception très simple. Les modèles modernes de telles installations ont un degré d'automatisation suffisant et nécessitent un contrôle humain minimal. Ainsi, une installation de biogaz moderne se compose de :

• Un conteneur de transition dans lequel les matières premières entrent au tout début du traitement pour le chauffage.
• Mélangeurs pour broyer de grosses particules d'herbe et de fumier.
• Un conteneur de gaz (gazomètre) dans lequel le gaz résultant est stocké est nécessaire pour maintenir les réserves et la pression dans le système.
• Le bioréacteur est la partie la plus importante de l'installation de biogaz, dans laquelle se produit la fermentation des matières premières et où le gaz est produit.
• Système de gaz, un ensemble de tuyaux et de flexibles pour fournir et évacuer le gaz résultant.
• Les séparateurs trient les matières premières transformées en engrais solides et liquides.
• Pompes pour pomper des matières premières et de l'eau.
• Dispositifs de mesure et de contrôle de la pression dans le réacteur et de la température du liquide chauffant.
• Une station de cogénération sert à distribuer le gaz obtenu.
• Des brûleurs de secours pour purger l'excès de gaz du réacteur et du réservoir de gaz sont nécessaires pour maintenir une pression donnée.

À première vue, il semble que la conception d’une installation de biogaz soit trop complexe et déroutante, et qu’elle comprenne des unités et des composants coûteux. Mais en réalité, c’est loin d’être le cas. La plupart des composants portent des noms menaçants, mais en réalité ils sont basés sur des objets du quotidien. Quoi qu'il en soit, des conceptions similaires sont utilisées depuis de nombreuses années partout dans le monde, ce qui signifie que le principe de fonctionnement de l'installation peut être compris sans aucune difficulté.

Principe de fonctionnement d'une installation de biogaz. Avant de passer à un examen détaillé du principe de fonctionnement d'une installation de biogaz, il faut dire que ce dispositif est apparu uniquement en raison des processus de fermentation et de décomposition. Comme vous le savez, toute substance organique (au fil du temps et dans des conditions appropriées) se décompose en substances chimiques simples, dont le biogaz. C'est sur les principes de fermentation et de décomposition que toute installation de biogaz est créée, et des composants et assemblages supplémentaires ont des fonctions auxiliaires ou de contrôle.

Étapes de fonctionnement d'une usine de biogaz.

• 1. Livraison des produits transformés et des déchets à l'installation. Si les déchets sont liquides, il est conseillé de les acheminer vers le réacteur à l'aide de pompes spécialisées. Des déchets plus solides peuvent être livrés au réacteur manuellement ou au moyen d'un tapis roulant. Dans certains cas, il est conseillé de chauffer les déchets afin d'augmenter leur vitesse de fermentation et de décomposition dans le bioréacteur. Pour chauffer les déchets, une cuve de transition est utilisée, dans laquelle les produits traités sont portés à la température requise.
• 2. Traitement en réacteur. Après la cuve de transition, les déchets préparés (et chauffés !) entrent dans le réacteur. Un bioréacteur de haute qualité est une structure étanche en acier ou en béton particulièrement résistant avec un revêtement antiacide spécial. Le réacteur doit impérativement présenter une isolation thermique et gazeuse idéale. Même la moindre entrée d’air ou baisse de température arrêtera le processus de fermentation et de décomposition. Le réacteur est chauffé à l'aide de tubes d'eau chaude. Le système est autonome. L'eau est chauffée grâce au biogaz produit. Le réacteur fonctionne sans accès à l’oxygène, dans un environnement totalement fermé. Plusieurs fois par jour, à l'aide d'une pompe, de nouvelles portions de la substance traitée peuvent y être ajoutées. Le régime de température optimal pour le réacteur est d'environ 40 degrés Celsius. Si la température est plus basse, le processus de fermentation ralentira considérablement. Si vous augmentez la température, une évaporation rapide de l'eau se produira, ce qui ne permettra pas aux déchets de se désintégrer complètement. Afin d'accélérer le processus de fermentation, un mélangeur spécial est utilisé. Cet appareil mélange la substance dans le réacteur après un certain temps.
• 3. Sortie du produit fini. Au bout d'un certain temps (de plusieurs heures à plusieurs jours), les premiers résultats de fermentation apparaissent. Il s'agit du biogaz et des engrais biologiques. Le biogaz obtenu finit ainsi dans un réservoir de gaz (réservoir de stockage de gaz). La pression du gaz dans les réservoirs de gaz est régulée à l'aide de vannes. En cas de pression excessive, des brûleurs d'urgence seront activés, qui brûleront simplement l'excès de gaz, stabilisant ainsi la pression. Le biogaz obtenu doit être séché. Ce n’est qu’après cela qu’il pourra être utilisé comme du gaz naturel ordinaire. Par ailleurs, il faut dire que pour maintenir le fonctionnement d'une installation de biogaz, environ 15 % du gaz produit est nécessaire. À leur tour, les engrais biologiques se retrouvent dans un réservoir spécialement préparé et doté d'un séparateur. Il existe une division en engrais solides (lombricompost) et liquides. Le lombricompost ne représente qu’environ 5 % de la quantité totale d’engrais reçue. En fait, les engrais peuvent être utilisés immédiatement aux fins prévues. Ils ne nécessitent pas de traitement supplémentaire. De plus, il existe en Europe des lignes de production entières qui conditionnent les engrais biologiques obtenus dans des récipients en plastique. Le commerce de ces engrais est une activité assez rentable. Le fonctionnement de l'installation de biogaz est continu. Pour faire simple, de nouvelles portions de matériaux traités entrent constamment dans le réacteur, et des gaz et des engrais biologiques entrent également constamment dans le réservoir de stockage de gaz et de séparation.

Exploitation et installation d'une usine de biogaz. L'installation d'une installation de biogaz est strictement individuelle. Vous ne pouvez pas simplement apporter et assembler tous les composants. Il est nécessaire d'effectuer toute une série de travaux préparatoires, de creuser plusieurs grandes fosses et de réaliser une isolation de haute qualité du réacteur. Il est nécessaire de prendre en compte toutes les caractéristiques individuelles d'une exploitation agricole ou d'une entreprise et de rendre l'installation de biogaz adaptée à des tâches spécifiques. Une seule personne peut surveiller l'installation de biogaz, car le processus de traitement est entièrement automatisé. Le fonctionnement de l'installation ne nécessite pas de dépenses importantes. Avec de bons soins et un entretien opportun, le coût annuel de l'entretien d'une telle installation ne dépassera pas 5 % de son coût initial.

Avantages de l'utilisation d'une installation de biogaz. Une usine de biogaz est un appareil vraiment magique qui permet d'obtenir des choses vraiment nécessaires à partir des déchets industriels et du fumier. Vous pouvez notamment obtenir :

• Biogaz
• Engrais biologiques
• Énergie électrique et thermique
• Carburant pour voitures.

Afin de convertir le biogaz en énergie électrique et thermique, il est nécessaire d'équiper l'installation d'unités supplémentaires. Cela augmente le coût de l'installation elle-même, mais vous permet d'obtenir une autonomie significative par rapport aux services publics et de réduire considérablement les factures. Si la voiture est équipée d'un équipement à gaz, elle peut alors être ravitaillée avec du gaz produit par une usine de biogaz. Naturellement, le gaz biologique nécessitera une purification supplémentaire, qui filtrera le dioxyde de carbone. Après cela, la voiture pourra rouler avec le gaz produit par l’usine de biogaz. Cela permet d'économiser considérablement sur l'achat d'essence, ce qui est très rentable aux prix actuels des carburants.

Qui a besoin d’une installation de biogaz ?

Comme mentionné ci-dessus, une installation de biogaz est un appareil techniquement complexe qui nécessite une installation professionnelle et un entretien rapide.

Par conséquent, un petit agriculteur dont l’exploitation se compose d’une douzaine de vaches et de plusieurs hectares de terrain n’a certainement pas besoin d’un tel équipement. Il n’a tout simplement pas assez de fumier et d’autres engrais pour faire fonctionner l’usine de biogaz 24 heures sur 24 et générer des revenus importants. Et c’est une tout autre affaire si nous parlons d’une grande ferme, d’un élevage de volailles ou d’une usine de transformation de viande. Ces industries génèrent chaque jour des centaines de kilogrammes de déchets divers, qui n’ont tout simplement nulle part où aller. Pour eux, l’achat d’une installation de biogaz est presque le seul moyen de résoudre le problème de l’élimination des déchets tout en bénéficiant gratuitement de gaz, d’électricité et d’engrais biologiques.

Comme le montre la pratique, ces systèmes de biogaz commencent à s'amortir dans les 2 ans suivant l'installation. Considérant que la durée de vie moyenne d'une installation est de 25 ans, il n'est pas difficile de calculer le profit qu'un tel équipement apportera.

Le monde moderne est construit sur une consommation toujours croissante, de sorte que les ressources minérales et en matières premières s'épuisent particulièrement rapidement. Dans le même temps, des millions de tonnes de fumier nauséabond s'accumulent chaque année dans de nombreuses exploitations d'élevage et des ressources considérables sont consacrées à son élimination. Les gens sont également confrontés à la production de déchets biologiques. Heureusement, une technologie a été développée qui nous permet de résoudre simultanément ces problèmes : utiliser les biodéchets (principalement le fumier) comme matière première, produire un carburant renouvelable respectueux de l'environnement - le biogaz. L'utilisation de ces technologies innovantes a donné naissance à une nouvelle industrie prometteuse : la bioénergie.

Qu'est-ce que le biogaz

Le biogaz est une substance gazeuse volatile, incolore et totalement inodore. Il se compose de 50 à 70 pour cent de méthane, jusqu'à 30 pour cent de dioxyde de carbone CO2 et 1 à 2 pour cent supplémentaires sont des substances gazeuses - des impuretés (une fois purifiées à partir d'elles, le biométhane le plus pur est obtenu).

Les caractéristiques physiques et chimiques qualitatives de cette substance sont proches de celles du gaz naturel ordinaire de haute qualité. Selon des recherches scientifiques, le biogaz possède des propriétés calorifiques très élevées : par exemple, la chaleur dégagée lors de la combustion d'un mètre cube de ce combustible naturel équivaut à la chaleur d'un kilo et demi de charbon.

La libération de biogaz est due à l'activité vitale d'un type particulier de bactéries - anaérobies, tandis que les bactéries mésophiles sont activées lorsque l'environnement est chauffé à 30-40 degrés Celsius et que les bactéries thermophiles se multiplient à des températures plus élevées - jusqu'à +50 degrés.

Sous l'influence de leurs enzymes, les matières premières organiques se décomposent avec libération de gaz biologique.

Matières premières pour le biogaz

Tous les déchets organiques ne peuvent pas être transformés en biogaz. Par exemple, le fumier des élevages de volailles et de porcs ne peut pas être utilisé sous sa forme pure, car il présente un niveau élevé de toxicité. Pour en obtenir du biogaz, il est nécessaire d'ajouter des diluants à ces déchets : masse d'ensilage, masse d'herbe verte, ainsi que fumier de vache. Ce dernier composant est la matière première la plus appropriée pour produire un carburant respectueux de l'environnement, puisque les vaches ne mangent que des aliments végétaux. Cependant, il faut également surveiller la teneur en impuretés de métaux lourds, en composants chimiques et en tensioactifs, qui ne devraient en principe pas être présents dans la matière première. Un point très important est le contrôle des antibiotiques et des désinfectants. Leur présence dans le fumier peut empêcher le processus de décomposition de la masse de matière première et la formation de gaz volatils.

Informations Complémentaires. Il est impossible de se passer complètement de désinfectants, car sinon des moisissures commenceraient à se former sur la biomasse sous l'influence de températures élevées. Vous devez également surveiller et nettoyer rapidement le fumier des impuretés mécaniques (clous, boulons, pierres, etc.), qui peuvent rapidement endommager les équipements de biogaz. L'humidité des matières premières utilisées pour produire du biogaz doit être d'au moins 80 à 90 %.

Mécanisme de formation de gaz

Pour que le biogaz commence à être libéré à partir des matières premières organiques lors de la fermentation sans air (appelée scientifiquement fermentation anaérobie), des conditions appropriées sont nécessaires : un récipient scellé et une température élevée. Si cela est fait correctement, le gaz produit monte jusqu'au sommet où il est sélectionné pour être utilisé, et les solides qui restent sont un excellent engrais agricole bio-organique, riche en azote et en phosphore, mais exempt de micro-organismes nocifs. Les conditions de température sont très importantes pour des processus corrects et complets.

Le cycle complet de conversion du fumier en carburant environnemental varie de 12 jours à un mois, cela dépend de la composition des matières premières. À partir d’un litre de volume utile du réacteur, environ deux litres de biogaz sont produits. Si vous utilisez des installations modernisées plus avancées, le processus de production de biocarburant est accéléré à 3 jours et la production de biogaz augmente à 4,5 à 5 litres.

Les gens ont commencé à étudier et à utiliser la technologie de production de biocarburant à partir de sources naturelles organiques depuis la fin du XVIIIe siècle, et dans l'ex-URSS, le premier appareil de production de biogaz a été développé dans les années 40 du siècle dernier. De nos jours, ces technologies deviennent de plus en plus importantes et populaires.

Avantages et inconvénients du biogaz

Le biogaz comme source d’énergie présente des avantages indéniables :

• il sert à améliorer la situation environnementale dans les zones où il est largement utilisé, car en plus de réduire l'utilisation de combustibles polluants, on obtient une destruction très efficace des biodéchets et une désinfection des eaux usées, c'est-à-dire les équipements de biogaz font office de station de nettoyage ;
• les matières premières pour la production de ce carburant organique sont renouvelables et pratiquement gratuites - tant que les animaux des fermes reçoivent de la nourriture, ils produiront de la biomasse et, par conséquent, du carburant pour les usines de biogaz ;
• l'acquisition et l'utilisation d'équipements sont économiquement rentables : une fois achetée, une installation de production de biogaz ne nécessitera plus aucun investissement et son entretien est simple et peu coûteux ; Ainsi, une installation de biogaz destinée à une exploitation agricole commence à être rentabilisée dans les trois ans suivant son lancement ; il n'est pas nécessaire de construire des services publics et des lignes de transport d'énergie, les coûts de lancement d'une station biologique sont réduits de 20 pour cent ;
• il n'est pas nécessaire d'installer des services publics tels que des lignes électriques et des gazoducs ;
• la production de biogaz à la station à partir de matières premières organiques locales est une entreprise sans déchets, contrairement aux entreprises utilisant des sources d'énergie traditionnelles (gazoducs, chaufferies, etc.), les déchets ne polluent pas l'environnement et ne nécessitent pas d'espace de stockage ;
• lors de l'utilisation du biogaz, une certaine quantité de dioxyde de carbone et de soufre est libérée dans l'atmosphère, cependant, ces quantités sont minimes par rapport au même gaz naturel et sont absorbées par les espaces verts lors de la respiration, donc la contribution du bioéthanol à l'effet de serre est minime ;
• Par rapport à d'autres sources d'énergie alternatives, la production de biogaz est toujours stable ; une personne peut contrôler l'activité et la productivité des installations pour sa production (contrairement, par exemple, aux panneaux solaires), en regroupant plusieurs installations en une seule ou, au contraire, en les divisant en sections distinctes. réduire les risques d'accidents ;
• dans les gaz d'échappement lors de l'utilisation de biocarburants, la teneur en monoxyde de carbone est réduite de 25 pour cent et celle en oxydes d'azote de 15 pour cent ;
• en plus du fumier, vous pouvez également utiliser certains types de plantes pour obtenir de la biomasse comme combustible, par exemple le sorgho contribuera à améliorer l'état du sol ;
• Lorsque du bioéthanol est ajouté à l'essence, son indice d'octane augmente, le carburant lui-même devient plus résistant à la détonation et sa température d'auto-inflammation diminue considérablement.

Biogaz– Ce n'est pas un carburant idéal, lui et la technologie pour sa production ne sont pas non plus sans inconvénients :

• la rapidité de transformation des matières premières organiques dans les équipements de production de biogaz est un point faible de la technologie par rapport aux sources d'énergie traditionnelles ;
• Le bioéthanol a un pouvoir calorifique inférieur à celui du pétrole : il libère 30 % d'énergie en moins ;
• le processus est assez instable ; pour le maintenir, il faut une grande quantité d'enzymes d'une certaine qualité (par exemple, un changement dans l'alimentation des vaches affecte grandement la qualité du fumier) ;
• des producteurs peu scrupuleux de biomasse pour les stations de transformation peuvent épuiser considérablement les sols avec des semis accrus, cela perturbe l'équilibre écologique du territoire ;
• les tuyaux et les conteneurs contenant du biogaz peuvent se dépressuriser, ce qui entraînera une forte diminution de la qualité du biocarburant.

Où est utilisé le biogaz ?

Tout d’abord, ce biocarburant écologique est utilisé pour répondre aux besoins domestiques de la population, en remplacement du gaz naturel, pour le chauffage et la cuisine. Les entreprises peuvent utiliser le biogaz pour lancer un cycle de production fermé : son utilisation dans les turbines à gaz est particulièrement efficace. Avec un ajustement approprié et une combinaison complète d'une telle turbine avec une usine de production de biocarburant, son coût rivalise avec l'énergie nucléaire la moins chère.

L’efficacité de l’utilisation du biogaz est très simple à calculer. Par exemple, à partir d'une unité de bétail, vous pouvez obtenir jusqu'à 40 kilogrammes de fumier, à partir desquels est produit un mètre cube et demi de biogaz, suffisant pour produire 3 kilowatts/heure d'électricité.

Après avoir déterminé les besoins électriques du ménage, il est possible de déterminer quel type d'usine de biogaz utiliser. Avec un petit nombre de vaches, il est préférable de produire du biogaz à la maison en utilisant une simple installation de biogaz de faible puissance.

Si l’exploitation est très grande et qu’elle génère constamment une grande quantité de biodéchets, il est avantageux d’installer un système de biogaz automatisé de type industriel.

Note! Lors de la conception et de la mise en place, vous aurez besoin de l'aide de spécialistes qualifiés.

Conception d'une installation de biogaz

Toute installation biologique est constituée des parties principales suivantes :

• un bioréacteur où se produit la biodécomposition du mélange de fumier ;
• système d'approvisionnement en carburant organique;
• unité d'agitation de masses biologiques;
• dispositifs pour créer et maintenir le niveau de température requis ;
• des réservoirs pour y placer le biogaz obtenu (gazomètres);

• conteneurs pour y placer les fractions solides résultantes.

Il s'agit d'une liste complète d'éléments pour les installations automatisées industrielles, tandis qu'une installation de biogaz pour une maison privée est conçue beaucoup plus simplement.

Le bioréacteur doit être complètement étanche, c'est-à-dire l’accès à l’oxygène est inacceptable. Il peut s'agir d'un conteneur métallique en forme de cylindre installé à la surface du sol ; d'anciens réservoirs de carburant d'une capacité de 50 mètres cubes conviennent bien à ces fins. Les bioréacteurs démontables prêts à l'emploi sont rapidement installés/démontés et facilement déplacés vers un nouvel emplacement.

Si une petite station de biogaz est prévue, il est alors conseillé de placer le réacteur sous terre et de le réaliser sous la forme d'un réservoir en brique ou en béton, ainsi que de fûts en métal ou en PVC. Vous pouvez placer un tel réacteur bioénergétique à l'intérieur, mais il est nécessaire d'assurer une ventilation constante de l'air.

Les bunkers pour la préparation des matières premières biologiques sont un élément nécessaire du système, car avant d'entrer dans le réacteur, ils doivent être préparés : broyés en particules jusqu'à 0,7 millimètres et trempés dans l'eau pour amener la teneur en humidité de la matière première à 90 pour cent. .

Les systèmes d'alimentation en matières premières comprennent un récepteur de matières premières, un système d'alimentation en eau et une pompe pour fournir la masse préparée au réacteur.

Si le bioréacteur est réalisé sous terre, le conteneur pour les matières premières est placé à la surface de sorte que le substrat préparé s'écoule indépendamment dans le réacteur sous l'influence de la gravité. Il est également possible de placer le récepteur de matière première en partie haute de la trémie, auquel cas il est nécessaire d'utiliser une pompe.

Le trou de sortie des déchets est situé plus près du fond, en face de l'entrée des matières premières. Le récepteur des fractions solides se présente sous la forme d'une boîte rectangulaire dans laquelle débouche un tube de sortie. Lorsqu'une nouvelle partie du biosubstrat préparé entre dans le bioréacteur, un lot de déchets solides du même volume est introduit dans le récepteur. Ils sont ensuite utilisés dans les fermes comme d’excellents biofertilisants.

Le biogaz obtenu est stocké dans des réservoirs de gaz, généralement placés au-dessus du réacteur et en forme de cône ou de dôme. Les réservoirs d'essence sont en fer et peints avec de la peinture à l'huile en plusieurs couches (cela permet d'éviter la destruction corrosive). Dans les grandes bioinstallations industrielles, les conteneurs de biogaz sont réalisés sous forme de réservoirs séparés reliés au réacteur.

Pour donner au gaz obtenu des propriétés inflammables, il est nécessaire de le débarrasser de la vapeur d'eau. Le biocarburant est acheminé via un réservoir d'eau (joint hydraulique), après quoi il peut être acheminé via des tuyaux en plastique directement pour être consommé.

Parfois, vous pouvez trouver des réservoirs de gaz spéciaux en forme de sac en PVC. Ils sont situés à proximité immédiate de l'installation. Au fur et à mesure que les sacs sont remplis de biogaz, ils s'ouvrent et leur volume augmente suffisamment pour accepter tout le gaz produit.

Pour que des processus de biofermentation efficaces se produisent, une agitation constante du substrat est nécessaire. Pour éviter la formation d'une croûte à la surface de la biomasse et ralentir les processus de fermentation, il est nécessaire de la mélanger constamment et activement. Pour ce faire, des agitateurs submersibles ou inclinés sont montés sur le côté du réacteur en forme de mélangeur pour le mélange mécanique de la masse. Pour les petites stations, elles sont manuelles, pour les industrielles, elles sont contrôlées automatiquement.

La température nécessaire à l'activité vitale des bactéries anaérobies est maintenue à l'aide de systèmes de chauffage automatisés (pour les réacteurs fixes) ; ils commencent à chauffer lorsque la chaleur descend en dessous de la normale et s'éteignent automatiquement lorsque la température normale est atteinte. Vous pouvez également utiliser des systèmes de chaudière, des radiateurs électriques ou installer un radiateur spécial au fond du conteneur contenant des matières premières. Dans le même temps, il est nécessaire de réduire les pertes de chaleur du bioréacteur ; pour ce faire, il est enveloppé dans une couche de laine de verre ou une autre isolation thermique est prévue, par exemple en mousse de polystyrène.

Biogaz à faire soi-même

Pour les maisons privées, l'utilisation du biogaz est désormais très importante : à partir du fumier pratiquement gratuit, vous pouvez obtenir du gaz pour les besoins domestiques et pour chauffer votre maison et votre ferme. Posséder votre propre installation de biogaz est une garantie contre les coupures de courant et la hausse des prix du gaz, ainsi qu'un excellent moyen de recycler les biodéchets ainsi que le papier inutile.

Pour la première construction, il est plus logique d'utiliser des schémas simples ; de telles structures seront plus fiables et dureront plus longtemps. À l'avenir, l'installation pourra être complétée par des pièces plus complexes. Pour une maison d'une superficie de 50 mètres carrés, une quantité suffisante de gaz est obtenue avec un volume de cuve de fermentation de 5 mètres cubes. Pour assurer la température constante nécessaire à une bonne fermentation, un caloduc peut être utilisé.

Lors de la première étape de la construction, ils creusent une tranchée pour le bioréacteur, dont les parois doivent être renforcées et scellées avec des anneaux en plastique, en mélange de béton ou en polymère (ils ont de préférence un fond solide - ils devront être remplacés périodiquement au fur et à mesure qu'ils sont utilisé).

La deuxième étape consiste à installer l'évacuation des gaz sous forme de tuyaux en polymère percés de nombreux trous. Lors de l'installation, il convient de tenir compte du fait que les sommets des canalisations doivent dépasser la profondeur de remplissage prévue du réacteur. Le diamètre des tuyaux de sortie ne doit pas dépasser 7 à 8 centimètres.

La prochaine étape est l’isolement. Après cela, vous pouvez remplir le réacteur avec le substrat préparé, après quoi il est enveloppé dans un film pour augmenter la pression.

Au quatrième étage, les dômes et le tuyau de sortie sont installés, qui sont placés au point le plus élevé du dôme et relient le réacteur au réservoir de gaz. Le gazomètre peut être revêtu de brique, un treillis en acier inoxydable est monté sur le dessus et recouvert de plâtre.

Une trappe est placée dans la partie supérieure du réservoir de gaz, qui se ferme hermétiquement, et un tuyau de gaz avec une vanne d'égalisation de pression en est retiré.

Important! Le gaz résultant doit être éliminé et consommé en permanence, car son stockage à long terme dans la partie libre du bioréacteur peut provoquer une explosion sous haute pression. Il est nécessaire de prévoir un joint hydraulique pour que le biogaz ne se mélange pas à l'air.

Pour chauffer la biomasse, vous pouvez installer un serpentin provenant du système de chauffage de la maison - c'est beaucoup plus rentable économiquement que d'utiliser des radiateurs électriques. Le chauffage externe peut être assuré à l'aide de vapeur ; cela évitera une surchauffe des matières premières au-dessus de la normale.

En général, une installation de biogaz à faire soi-même n'est pas une structure si complexe, mais lors de son aménagement, vous devez faire attention aux moindres détails afin d'éviter les incendies et les destructions.

Informations Complémentaires. La construction de l'installation biologique même la plus simple doit être formalisée avec les documents appropriés, vous devez disposer d'un schéma technologique et d'un plan d'installation des équipements, vous devez obtenir l'agrément de la Station Sanitaire et Epidémiologique, des services d'incendie et de gaz.

De nos jours, l’utilisation de sources d’énergie alternatives prend de l’ampleur. Parmi eux, le sous-secteur de la bioénergie est très prometteur : la production de biogaz à partir de déchets organiques tels que le fumier et l'ensilage. Les stations de production de biogaz (industrielles ou petites maisons) peuvent résoudre les problèmes d'élimination des déchets, en obtenant du carburant et de la chaleur environnementaux, ainsi que des engrais agricoles de haute qualité.

Vidéo

Les propriétaires de maisons privées situées dans des régions ayant un accès limité aux combustibles traditionnels devraient absolument se tourner vers les installations de biogaz modernes. De telles unités permettent d'obtenir du biogaz à partir de divers déchets organiques et de l'utiliser pour des besoins personnels, notamment pour chauffer des locaux d'habitation.

Le gaz peut être obtenu à partir de presque n'importe quelle biomasse - déchets de l'industrie de l'élevage, de la production alimentaire, de l'agriculture, du feuillage, etc. En même temps, vous pouvez construire une telle installation de vos propres mains.

Mécanisme d'action des installations de biogaz

Les matières premières homogènes et les mélanges de diverses biomasses conviennent à la production de biogaz. Une installation de biogaz est une structure volumétrique étanche équipée de dispositifs permettant d'alimenter en matières premières, de chauffer la biomasse, de mélanger les composants, d'évacuer le biogaz obtenu dans un collecteur de gaz et, bien sûr, de protéger la structure.

Dans le réacteur, sous l'influence de bactéries anaérobies, une décomposition rapide de la biomasse se produit. Lors de la fermentation des matières premières organiques, du biogaz est libéré. Environ 70 % de la composition de ce gaz est représenté par du méthane, le reste étant du dioxyde de carbone.

Le biogaz se caractérise par un excellent pouvoir calorifique ; il n’a ni odeur ni couleur distincte. En termes de propriétés, le biogaz n’est pratiquement en rien inférieur au gaz naturel plus traditionnel.

Dans les pays développés, des installations supplémentaires sont utilisées pour purifier le biogaz du dioxyde de carbone. Si vous le souhaitez, vous pouvez acheter la même installation et obtenir du biométhane pur.

Installations de biogaz sur silos. 1 Fosses silos. 2 Système de chargement de biomasse. 3 Réacteur. 4 Réacteur de post-fermentation. 5 Substrat. 6 Système de chauffage. 7 Centrale électrique. 8 Système d'automatisation et de contrôle. 9 Système de gazoduc

En moyenne, une vache ou un autre animal pesant une demi-tonne est capable de produire suffisamment de fumier par jour pour produire environ 1,5 m3 de biogaz. Le fumier quotidien d'un porc moyen peut être transformé en 0,2 m3 de biogaz, et celui d'un lapin ou d'un poulet en 0,01 à 0,02 m3 de carburant.

A titre de comparaison : 1 m3 de biogaz issu du fumier fournit à peu près la même quantité d'énergie thermique que 3,5 kg de bois de chauffage, 1 à 2 kg de charbon et 9 à 10 kW/h d'électricité.

La recette la plus simple d'un mélange pour produire du biogaz comprend les composants suivants :

• fumier de vache - environ 1 500 kg;
• feuilles pourries ou autres déchets organiques – 3 500 kg ;
• eau – 65-75% de la masse totale des composants précédents. L'eau doit d'abord être chauffée à environ 35 degrés.

Cette quantité de biomasse sera suffisante pour produire du biogaz pendant six mois de fonctionnement avec une consommation modérée. En moyenne, le biogaz commence à être libéré 1,5 à 2 semaines après le chargement du mélange dans l'installation.

Le gaz peut être utilisé pour chauffer une maison et divers bâtiments commerciaux et domestiques.

Conception d'une installation de biogaz typique

Installation de biogaz

Les principaux composants d’un système complet de biogaz sont :

• réacteur;
• système d'approvisionnement en humus;
• agitateurs;
• biomasse;
• gazomètre;
• séparateur;
• partie protectrice.

Une installation domestique aura une conception quelque peu simplifiée, cependant, pour une compréhension complète, vous êtes invité à lire la description de tous les éléments répertoriés.

Installations de biogaz

Réacteur

Cette partie de l'installation est généralement assemblée en acier inoxydable ou en béton. Extérieurement, le réacteur ressemble à un grand récipient scellé, au sommet duquel se trouve un dôme, généralement de forme sphérique.

Actuellement, les plus populaires sont les réacteurs de conception pliable, fabriqués à l'aide de technologies innovantes. Un tel réacteur peut être facilement assemblé de vos propres mains avec un investissement de temps minimal. Si nécessaire, il peut être facilement démonté et transporté vers un autre endroit.

L'acier est pratique car vous pouvez facilement y créer des trous pour connecter d'autres éléments du système. Le béton est supérieur à l’acier en termes de résistance et de durabilité.

Système d'alimentation en biomasse

Cette partie de l'installation comprend une trémie de réception des déchets, une canalisation d'alimentation en eau et une pompe à vis destinée à envoyer de l'humus vers le réacteur.

Un chargeur frontal est utilisé pour charger le composant sec dans la trémie. À la maison, vous pouvez effectuer cette tâche sans chargeur, en utilisant divers moyens improvisés, par exemple des pelles.

Dans la trémie, le mélange est humidifié jusqu'à l'état semi-liquide. Après avoir atteint le niveau d'humidité souhaité, la vis transfère la masse semi-liquide vers le compartiment inférieur du réacteur.

Agitateurs

La fermentation de l'humus dans le réacteur doit se produire uniformément. C'est l'une des conditions les plus importantes pour assurer une libération intensive du biogaz du mélange. C'est pour obtenir le processus de fermentation le plus uniforme du mélange que la conception d'une installation de biogaz typique comprend des mélangeurs à entraînement électrique.

Il existe des mélangeurs de type submersible et incliné. Des mécanismes submersibles peuvent être descendus dans la biomasse jusqu'à la profondeur requise pour assurer un mélange intensif et uniforme du substrat. Habituellement, ces mélangeurs sont placés sur un mât.

L'installation de mélangeurs inclinés est réalisée sur les surfaces latérales du réacteur. Un moteur électrique est chargé de faire tourner la vis dans le fermenteur.

Système de chauffage automatisé

Pour réussir à produire du biogaz, la température à l’intérieur du système doit être maintenue entre +35 et +40 degrés. À cet effet, des systèmes de chauffage automatisés sont inclus dans la conception.

La source de chaleur dans ce cas est une chaudière à eau chaude ; dans certaines situations, des unités de chauffage électriques sont utilisées.

Gazomètre

Gazomètre

Le biogaz est collecté dans cet élément structurel. Le plus souvent, le gazomètre est placé sur le toit du réacteur.

La production de réservoirs de gaz modernes est généralement réalisée à l'aide de chlorure de polyvinyle, un matériau résistant au soleil et à divers phénomènes naturels défavorables.

Gazomètre

Dans certaines situations, au lieu d'un réservoir d'essence ordinaire, des sacs spéciaux sont utilisés. De plus, ces appareils permettent d'augmenter temporairement le volume de biogaz produit.

Pour la fabrication de sacs gazomètres, on utilise un polychlorure de vinyle spécial aux propriétés élastiques, qui peut gonfler à mesure que le volume de biogaz augmente.

Séparateur

Séparateur

Cette partie du système est chargée de sécher l'humus résiduel et de produire, si nécessaire, des engrais de haute qualité.

Le séparateur le plus simple se compose d'une vis et d'une chambre de séparation. La chambre est réalisée sous la forme d'un tamis. Cela permet de séparer la biomasse en une partie solide et une partie liquide.

Séparateur à vis

L'humus séché est envoyé au compartiment d'expédition. Le système renvoie la partie liquide vers la chambre de réception. Ici, le liquide est utilisé pour humidifier la nouvelle matière première.

L'installation de biogaz DIY la plus simple

Installation de biogaz pour la maison

Une installation de biogaz domestique aura une conception quelque peu simplifiée, mais sa fabrication doit être abordée avec la plus grande responsabilité.

Premier pas. Creuser un trou. À la base, une installation de biogaz est une grande fosse avec une finition spéciale. La partie la plus importante et en même temps la plus difficile de la fabrication du système en question est la préparation correcte des parois du bioréacteur et de sa base.

La fosse doit être scellée. Renforcez la base et les murs avec du plastique ou du béton. Au lieu de cela, vous pouvez acheter des anneaux en polymère prêts à l'emploi avec un fond solide. De tels dispositifs permettent d'assurer l'étanchéité nécessaire du système. Le matériau conservera ses caractéristiques d'origine pendant de nombreuses années et, si nécessaire, vous pourrez facilement remplacer l'ancienne bague par une nouvelle.

Deuxième étape. Installez un système d'évacuation des gaz. Cela vous évitera d'avoir à acheter et à installer des agitateurs, ce qui réduira considérablement le temps et l'argent consacrés à l'assemblage de l'installation.

La version la plus simple d'un système de drainage des gaz est constituée de tuyaux d'égout fixés verticalement en polychlorure de vinyle avec de nombreux trous dans tout le corps.

Sélectionnez des tuyaux d'une longueur telle que leurs bords supérieurs s'élèvent légèrement au-dessus du niveau supérieur de l'humus chargé.

Troisième étape. Couvrir la couche externe du substrat avec un film isolant. Grâce au film, les conditions seront créées pour l'accumulation de biogaz sous le dôme dans des conditions de légère surpression.

Quatrième étape. Installez le dôme et montez le tuyau d'échappement des gaz à son point le plus haut.

La consommation de gaz doit être régulière. Sinon, le dôme au-dessus du conteneur de biomasse pourrait tout simplement exploser. En été, le gaz se forme plus intensément qu'en hiver. Pour résoudre ce dernier problème, achetez et installez des radiateurs adaptés.

Procédure et conditions pour une utilisation réussie d'une installation de biogaz

Rendement spécifique moyen du biogaz

Ainsi, il n’est pas difficile de monter soi-même une simple installation de biogaz. Cependant, pour un fonctionnement réussi, vous devez vous rappeler et suivre quelques règles simples.

L'une des exigences les plus importantes est que la masse organique chargée ne contienne aucune substance pouvant avoir un impact négatif sur l'activité vitale des micro-organismes anaérobies. Les inclusions interdites comprennent divers types de solvants, de médicaments antibactériens et d'autres substances similaires.

Un certain nombre de substances inorganiques peuvent également entraîner une détérioration du fonctionnement des bactéries. Compte tenu de cela, il est interdit, par exemple, de diluer l'humus avec l'eau restante après avoir lavé du linge ou lavé une voiture.

N'oubliez pas : une usine de biogaz est une unité potentiellement explosive, suivez donc toutes les règles de sécurité pertinentes pour le fonctionnement de tout équipement à gaz.

Ainsi, même le fumier et, en principe, presque tout ce dont vous avez essayé de vous débarrasser auparavant peuvent être utiles à la ferme. Il vous suffit de bien construire une installation de biogaz domestique et très bientôt votre maison sera chauffée. Suivez les recommandations reçues et vous n'aurez plus à dépenser d'énormes sommes en chauffage.

Bonne chance!

Lisez aussi l'article sur notre site Internet - Installation hydroponique à faire soi-même.

Vidéo - Installation de biogaz à faire soi-même

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Installation de biogaz à faire soi-même

L'article sur la production de biogaz a fourni la base théorique pour la production de méthane à partir de la biomasse par digestion anaérobie.

Le rôle des bactéries dans la transformation étape par étape des substances organiques a été expliqué, avec une description des conditions nécessaires à la production la plus intensive de biogaz. Cet article fournira des mises en œuvre pratiques d'usines de biogaz, avec une description de certaines conceptions faites maison.

Depuis que les prix de l'énergie augmentent et que de nombreux propriétaires d'élevages et de petites exploitations ont des problèmes d'élimination des déchets, des complexes industriels pour la production de biogaz et de petites installations de biogaz pour les particuliers sont devenus disponibles à la vente. Grâce aux moteurs de recherche, un internaute peut facilement trouver une solution toute faite et abordable pour que l'installation de biogaz et son prix répondent aux besoins, entrer en contact avec des fournisseurs de matériel et se mettre d'accord sur la construction d'un générateur de biogaz à domicile ou à la ferme.

Complexe industriel pour la production de biogaz

Bioréacteur - la base d'une installation de biogaz

Le récipient dans lequel se produit la décomposition anaérobie de la biomasse est appelé bioréacteur, fermenteur ou réservoir de méthane. Les bioréacteurs peuvent être complètement scellés, avec un dôme fixe ou flottant, et avoir une conception en cloche de plongée. Les bioréacteurs psychrophiles à cloche (ne nécessitant pas de chauffage) se présentent sous la forme d'un réservoir ouvert contenant de la biomasse liquide, dans lequel est immergé un récipient en forme de cylindre ou de cloche, où le biogaz est collecté.

Le biogaz collecté exerce une pression sur le cylindre, le faisant monter au-dessus du réservoir. Ainsi, la cloche sert également de réservoir de gaz - une installation de stockage temporaire pour le gaz généré.

Bioréacteur à dôme flottant

L'inconvénient de la conception en cloche du réacteur biogaz est l'impossibilité de mélanger le substrat et de le chauffer pendant les périodes froides de l'année. Un facteur négatif est également une forte odeur et des conditions insalubres dues à la surface exposée d'une partie du substrat.

De plus, une partie du gaz résultant s’échappera dans l’atmosphère, polluant ainsi l’environnement. Par conséquent, ces bioréacteurs ne sont utilisés que dans les usines de biogaz artisanales des pays pauvres aux climats chauds.

Un autre exemple de bioréacteur à dôme flottant

Pour prévenir la pollution de l'environnement et éliminer les odeurs désagréables, les réacteurs des usines de biogaz destinées aux habitations et aux grandes industries sont conçus avec un dôme fixe. La forme de la structure dans le processus de formation de gaz n'a pas une grande importance, mais lors de l'utilisation d'un cylindre avec un toit en forme de dôme, des économies importantes de matériaux de construction sont réalisées. Les bioréacteurs à dôme fixe sont équipés de tuyaux permettant d'ajouter de nouvelles portions de biomasse et de sélectionner le substrat usé.

Un type de bioréacteur à dôme fixe

Principaux types d'installations de biogaz

Puisque la conception la plus acceptable est un dôme fixe, la plupart des solutions de bioréacteurs prêtes à l’emploi sont de ce type. Selon la méthode de chargement, les bioréacteurs ont des conceptions différentes et sont divisés en :

• Par portions, avec un chargement unique de toute la biomasse, suivi d'un déchargement complet après le traitement des matières premières. Le principal inconvénient de ce type de bioréacteur est la libération inégale de gaz lors du traitement du substrat ;
• chargement et déchargement continus des matières premières, obtenant ainsi une libération uniforme du biogaz. Grâce à la conception du bioréacteur, pendant le chargement et le déchargement, la production de biogaz ne s'arrête pas et aucune fuite ne se produit, puisque les tuyaux par lesquels la biomasse est ajoutée et retirée sont réalisés sous la forme d'un joint hydraulique qui empêche les fuites de gaz.

Exemple de bioréacteur batch

Les réacteurs à biogaz discontinus peuvent avoir n’importe quelle conception empêchant les fuites de gaz. Par exemple, à une époque en Australie, les réservoirs de méthane à canal avec un toit gonflable élastique étaient populaires, où une légère surpression à l'intérieur du bioréacteur gonflait une bulle en polypropylène durable. Lorsqu’un certain niveau de pression à l’intérieur du bioréacteur était atteint, un compresseur était mis en marche, pompant le biogaz produit.

Bioréacteurs à canaux avec gazomètre élastique

Le type de fermentation dans cette installation de biogaz peut être mésophile (avec faible chauffage). En raison de la grande surface du dôme gonflable, les bioréacteurs à canaux ne peuvent être installés que dans des pièces chauffées ou dans des régions à climat chaud. L'avantage de la conception est qu'il n'est pas nécessaire de recourir à un récepteur intermédiaire, mais le gros inconvénient est la vulnérabilité du dôme élastique aux dommages mécaniques.

Bioréacteur à grand canal avec réservoir de gaz élastique

Récemment, les bioréacteurs discontinus avec fermentation sèche du fumier sans ajout d'eau au substrat ont gagné en popularité. Puisque le fumier a sa propre humidité, elle sera suffisante pour la vie des organismes, même si l'intensité des réactions diminuera.

Les bioréacteurs de type sec ressemblent à un garage scellé avec des portes bien fermées. La biomasse est chargée dans le réacteur à l'aide d'un chargeur frontal et reste dans cet état jusqu'à la fin du cycle complet de formation de gaz (environ six mois), sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un substrat ou de le mélanger.

Bioréacteur batch avec chargement par porte hermétiquement fermée

Usine de biogaz DIY

Il convient de noter que dans la plupart des bioréacteurs, en règle générale, seule la zone de formation de gaz est scellée et que la biomasse liquide à l'entrée et à la sortie est sous pression atmosphérique. Une pression excessive à l'intérieur du bioréacteur déplace une partie du substrat liquide vers les buses, c'est pourquoi le niveau de biomasse qu'elles contiennent est légèrement plus élevé qu'à l'intérieur du conteneur.

Les lignes rouges sur le schéma indiquent la différence de niveaux dans le bioréacteur et les canalisations

Ces conceptions de bioréacteurs faits maison sont populaires parmi les artisans qui fabriquent indépendamment des installations de biogaz de leurs propres mains pour la maison, permettant un chargement et un déchargement manuels répétés du substrat. Lorsqu'ils fabriquent des bioréacteurs de leurs propres mains, de nombreux artisans expérimentent avec des conteneurs complètement scellés, en utilisant plusieurs tubes en caoutchouc provenant de pneus de gros véhicules comme réservoir de gaz.

Dessin d'un gazomètre fabriqué à partir de chambres à air de tracteur

Dans la vidéo ci-dessous, un passionné de production artisanale de biogaz, utilisant comme exemple des barils remplis de fientes d'oiseaux, prouve la possibilité de produire réellement du gaz combustible à la maison en transformant les déchets de poulailler en engrais utile. La seule chose qui peut être ajoutée à la conception décrite dans cette vidéo est que vous devez installer un manomètre et une soupape de sécurité sur un bioréacteur fait maison.

Calculs de productivité des bioréacteurs

La quantité de biogaz est déterminée par la masse et la qualité des matières premières utilisées. Sur Internet, vous pouvez trouver des tableaux qui indiquent la quantité de déchets produits par divers animaux, mais pour les propriétaires qui doivent enlever le fumier quotidiennement, cette théorie n'est d'aucune utilité, car grâce à leur propre pratique, ils connaissent la quantité et la masse des déchets. futur substrat. Sur la base de la disponibilité de matières premières renouvelables chaque jour, il est possible de calculer le volume requis du bioréacteur et la production quotidienne de biogaz.

Tableau pour obtenir la quantité de fumier de certains animaux avec un calcul approximatif du rendement en biogaz

Une fois les calculs effectués et la conception du bioréacteur approuvée, sa construction peut commencer. Le matériau peut être un conteneur en béton armé coulé dans le sol ou une maçonnerie scellée avec un revêtement spécial utilisé pour traiter les piscines.

Il est également possible de construire le réservoir principal d’une installation de biogaz domestique en fer recouvert d’un matériau anticorrosion. Les petits bioréacteurs industriels sont souvent fabriqués à partir de réservoirs en plastique de grand volume et résistants aux produits chimiques.

Construction d'un bioréacteur en maçonnerie

Dans les usines de biogaz industrielles, des systèmes de contrôle électroniques et divers réactifs sont utilisés pour corriger la composition chimique du substrat et son niveau d'acidité, et des substances spéciales sont ajoutées à la biomasse - des enzymes et des vitamines qui stimulent la reproduction et l'activité vitale des micro-organismes à l'intérieur du bioréacteur. . Au cours du développement de la microbiologie, de plus en plus de souches stables et efficaces de bactéries méthanogènes sont créées, qui peuvent être achetées auprès d'entreprises impliquées dans la production de biogaz.

Le graphique montre qu'avec l'utilisation d'enzymes, le rendement maximum de biogaz est deux fois plus rapide.

La nécessité de pomper et de purifier le biogaz

La production constante de gaz dans un bioréacteur de toute conception conduit à la nécessité de pomper du biogaz. Certaines installations de biogaz primitives peuvent brûler le gaz obtenu directement dans un brûleur installé à proximité, mais l'instabilité de la surpression dans le bioréacteur peut conduire à la disparition de la flamme avec libération ultérieure de gaz toxique. L'utilisation d'une installation de biogaz aussi primitive connectée à un poêle est catégoriquement inacceptable en raison du risque d'empoisonnement par les composants toxiques du biogaz non purifié.

La flamme du brûleur lors de la combustion du biogaz doit être propre, uniforme et stable.

Par conséquent, presque tous les systèmes d’installation de biogaz comprennent des réservoirs de stockage de gaz et un système de purification du gaz. En tant que complexe de nettoyage fait maison, vous pouvez utiliser un filtre à eau et un récipient fait maison rempli de copeaux de métal, ou acheter des systèmes de filtration professionnels. Un conteneur pour le stockage temporaire du biogaz peut être fabriqué à partir de chambres à air de pneus, à partir desquelles le gaz est pompé de temps en temps par un compresseur dans des bouteilles de propane standard pour le stockage et une utilisation ultérieure.

Dans certains pays africains, des réservoirs de gaz gonflables en forme d'oreiller sont utilisés pour stocker et transporter du biogaz.

Un bioréacteur amélioré doté d’un dôme flottant peut être envisagé comme une alternative à l’utilisation obligatoire d’un réservoir de gaz. L'amélioration consiste à ajouter une cloison concentrique, qui forme une poche d'eau, agissant comme un joint hydraulique et empêchant la biomasse d'entrer en contact avec l'air. La pression à l’intérieur du dôme flottant dépendra de son poids. En faisant passer le gaz à travers un système de nettoyage et un réducteur, il peut être utilisé dans un poêle domestique, en l'évacuant périodiquement du bioréacteur.

Bioréacteur à dôme flottant et poche d'eau

Broyage et mélange du substrat dans un bioréacteur

L'agitation de la biomasse est une partie importante du processus de production de biogaz, car elle permet aux bactéries d'accéder aux nutriments qui peuvent être agglutinés au fond du digesteur. Afin que les particules de biomasse soient mieux mélangées dans le bioréacteur, elles doivent être broyées mécaniquement ou manuellement avant d'être chargées dans le réservoir de méthane. Actuellement, dans les installations de biogaz industrielles et artisanales, trois méthodes de mélange du substrat sont utilisées :

1. agitateurs mécaniques, entraînés par un moteur électrique ou manuellement ;
2. mélange par circulation à l'aide d'une pompe ou d'une hélice pompant le substrat à l'intérieur du bioréacteur ;
3. mélange bouillonnant par purge de la biomasse liquide avec le biogaz existant. L'inconvénient de cette méthode est la formation de mousse à la surface du substrat.

La flèche indique la vis de circulation de mélange dans un bioréacteur artisanal

Le mélange mécanique du substrat à l’intérieur du bioréacteur peut être effectué manuellement ou automatiquement en allumant le moteur électrique à l’aide d’une minuterie électronique. Le mélange par jet d'eau ou barbotage de biomasse ne peut être réalisé qu'à l'aide de moteurs électriques pilotés manuellement ou à l'aide d'un algorithme logiciel.

Ce bioréacteur est équipé d'un dispositif de mélange mécanique.

Chauffage du substrat dans les installations de biogaz mésophiles et thermophiles

La température optimale pour la formation de gaz est la température du substrat comprise entre 35 et 50 ºC. Pour maintenir cette température, divers systèmes de chauffage peuvent être installés dans le bioréacteur : eau, vapeur, électrique. Le contrôle de la température doit être effectué à l'aide d'un thermostat ou de thermocouples connectés à un actionneur qui régule le chauffage du bioréacteur.

Vous devez également vous rappeler qu'une flamme nue surchauffera les parois du bioréacteur et que la biomasse à l'intérieur brûlera. Un substrat brûlé réduira le transfert de chaleur et la qualité du chauffage, et la paroi chaude du bioréacteur s'effondrera rapidement. L'une des meilleures options est le chauffage de l'eau à partir du tuyau de retour du système de chauffage domestique. Il est nécessaire d'installer un système de vannes électriques pour pouvoir couper le chauffage du bioréacteur ou connecter le chauffage du substrat directement depuis la chaudière s'il fait trop froid.

Système de chauffage électrique et eau pour le bioréacteur

Chauffer le substrat dans un bioréacteur à l'aide d'éléments chauffants ne sera bénéfique que si une électricité alternative est disponible, obtenue à partir d'une éolienne ou de panneaux solaires. Dans ce cas, les éléments chauffants peuvent être connectés directement à un générateur ou à une batterie, ce qui élimine du circuit les convertisseurs de tension coûteux. Pour réduire les pertes de chaleur et réduire les coûts de chauffage du substrat dans un bioréacteur, il est nécessaire de l'isoler au maximum à l'aide de divers matériaux isolants.

Isolation du bioréacteur avec un matériau d'isolation thermique

Des expériences pratiques sont inévitables lors de la construction d'installations de biogaz de vos propres mains

Peu importe la quantité de littérature qu'un novice passionné d'autoproduction de biogaz lit, et peu importe le nombre de vidéos qu'il regarde, dans la pratique, il devra apprendre beaucoup de choses par lui-même et les résultats, en règle générale, seront loin d'être ceux calculés.

Par conséquent, de nombreux artisans débutants suivent le chemin d'expériences indépendantes dans la production de biogaz, en commençant par de petits conteneurs, en déterminant la quantité de gaz que leur petite usine de biogaz expérimentale produit à partir des matières premières disponibles. Les prix des composants, la production de méthane et les coûts futurs de construction d’une usine de biogaz pleinement opérationnelle détermineront sa rentabilité et sa faisabilité.

Dans la vidéo ci-dessus, le maître démontre les capacités de son installation de biogaz, en mesurant la quantité de biogaz produite en une journée. Dans son cas, lorsque huit atmosphères sont pompées dans le récepteur du compresseur, le volume de gaz résultant après recalcul prenant en compte le volume du conteneur de 24 litres sera d'environ 0,2 m².

Ce volume de biogaz obtenu à partir d'un baril de deux cents litres n'est pas significatif, mais, comme le montre la vidéo suivante de ce maître, cette quantité de gaz est suffisante pour une heure de combustion d'un brûleur de poêle (15 minutes multipliées par quatre atmosphères d'un cylindre, qui fait deux fois la taille du récepteur).

Dans une autre vidéo ci-dessous, le maître parle de la production de biogaz et d'engrais biologiquement purs en traitant les déchets organiques dans une usine de biogaz. Il faut garder à l’esprit que la valeur des engrais environnementaux peut dépasser le coût du gaz obtenu, et que le biogaz deviendra alors un sous-produit utile du processus de production d’engrais de qualité. Une autre propriété utile des matières premières biologiques est la possibilité de les stocker pendant une certaine période pour les utiliser au bon moment.

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Biogaz à faire soi-même : technologie pour produire un carburant alternatif à partir de déchets biologiques

Préoccupée par la crise énergétique imminente, l’humanité s’efforce activement de développer des sources d’énergie renouvelables.

Parallèlement aux centrales solaires et éoliennes, des installations ont vu le jour pour produire un combustible gazeux appelé biogaz à partir de déchets organiques.

L’avantage de cette technologie est sa simplicité : n’importe qui peut la mettre en œuvre à petite échelle. Alors, du biogaz à faire soi-même, c’est de cela dont nous allons parler.

Si nous devons l'apparition des panneaux solaires et des éoliennes aux découvertes des scientifiques, alors dans le cas du biogaz, ils n'ont rien eu à inventer - la nature a tout fait elle-même. Ce type de carburant est le produit de l'activité vitale de bactéries spéciales, collectivement appelées hydrolytiques, acidifiantes et méthaneuses.

D'après son nom, il n'est pas difficile de deviner le composant principal du biogaz : il s'agit du méthane, que l'on trouve également dans le gaz naturel. Dans le biogaz, il représente 60 % du volume total. Environ un tiers (35 %) est constitué de dioxyde de carbone, les 5 % restants sont constitués d'autres gaz, par exemple le sulfure d'hydrogène.

Schéma de principe d'une installation de biogaz

D’où viennent ces merveilleux micro-organismes ? Il s'agit d'une microflore naturelle qui vit dans les intestins des bovins et décompose leur contenu. Ces bactéries sont excrétées avec le fumier, qui est utilisé pour alimenter le nouveau générateur de gaz.

Lorsque les microbes s'installent dans un nouveau lieu de résidence, leur « menu » peut être diversifié avec d'autres déchets. N'importe quelle matière organique fera l'affaire : excréments d'autres animaux et oiseaux, plantes et sciure de bois, déchets de l'industrie alimentaire. Tout cela est fermenté pour former du biogaz. Dans le même temps, les matières premières sont transformées en engrais précieux.

Une condition préalable à l'activité vitale des méthanogènes et d'autres bactéries est l'absence d'accès à l'air (ces micro-organismes sont appelés anaérobies).

Facteurs influençant la production de biogaz

Le volume de biogaz produit par une équipe amicale de microbes dans différentes conditions peut varier et dépend d'un certain nombre de facteurs.

Type de matière première

La plupart du biogaz peut être obtenu à partir de déchets de l’industrie alimentaire contenant de la pulpe de sucre et de grandes quantités de graisses. La matière première la moins rentable est le fumier de bétail.

Le fumier - matière première pour le biogaz

Température

À mesure que la température augmente, la productivité des bactéries augmente. Selon les conditions de température, les générateurs de gaz sont divisés en trois types.

Psychrophile

Ce sont des installations non chauffées dans lesquelles la température est maintenue entre 18 et 25 degrés. Pour le moment, ils ne sont presque jamais utilisés.

Mésophile

Grâce au chauffage, la température est maintenue entre 25 et 40 degrés.

Avantages :

• faible consommation d'énergie;
• La composition en acides aminés des engrais est aussi bénéfique que possible.

Défauts:

• productivité du biogaz relativement faible ;
• manque d'effet désinfectant (les matières premières contiennent des bactéries pathogènes qui doivent être éliminées).

Thermophile

Un chauffage intensif est utilisé, la température dépasse 40 degrés.

Avantages :

• haute performance;
• les bactéries pathogènes meurent.

Défauts:

• consommation d'énergie élevée;
• engrais de mauvaise qualité.

Bioréacteur à fumier thermophile

Pour chaque type de matière première, il existe un régime de température optimal. Pourquoi ne pouvez-vous pas simplement chauffer le réacteur à la température la plus élevée possible ? Pour deux raisons :

• en raison de l'augmentation des coûts énergétiques, la rentabilité de l'installation diminuera ;
• À mesure que la température augmente, la quantité d’ammoniac libre augmente également.

Cette dernière dépendance entraîne une inhibition de la génération de gaz (ce gaz est toxique pour les bactéries).

Métabolisme et liberté de mouvement

La matière première doit être suffisamment liquéfiée pour que les microbes et les bulles de gaz puissent s'y déplacer. Pour ce faire, de l'eau chaude est ajoutée à l'installation, portant l'humidité de la charge à 85 % en hiver et jusqu'à 92 % en été.

Pour que les processus métaboliques se déroulent mieux dans le réacteur, son contenu doit être agité de temps en temps (environ toutes les 4 à 6 heures).

Temps de fermentation

Si les matières premières sont déchargées plus tôt que prévu, les bactéries n’auront pas le temps de compenser la perte en nombre et la productivité de leurs colonies chutera.

Si elle est conservée trop longtemps, la productivité diminue également en raison du manque de nutriments.

En moyenne, la durée de fermentation optimale est :

• pour le régime psychrophile : 30 à 40 jours ou plus ;
• pour les mésophiles : 10 à 20 jours ;
• pour les thermophiles : 5 à 10 jours.

L'equilibre acide-base

La plus grande productivité est observée aux valeurs de pH de 6,5 à 8,5 (selon la matière première).

Rapport carbone/azote

La valeur optimale dépend encore une fois de la matière première. Il devrait y avoir 10 à 20 fois plus de carbone que d'azote.

Comparaison du biogaz avec des carburants plus traditionnels

Les points forts de cette technologie sont les suivants :

1. Les matières premières utilisées pour produire du biogaz sont une ressource inépuisable et gratuite.
2. L'énergie du biogaz n'est pas liée à un emplacement spécifique : les matières premières pour l'installation peuvent être trouvées dans n'importe quelle région.
3. Large gamme d'applications : le biogaz peut servir de source de chaleur, d'électricité et de carburant.

En termes de coûts de construction (3 à 4 000 euros par kW de puissance), les centrales à biogaz se situent entre les centrales nucléaires (5 000 euros par kW) et les centrales au charbon (2 000 euros par kW).

Installation pour la production de biogaz

Cela a été prouvé dans la pratique : plus la puissance de l'installation est grande, moins l'énergie générée avec son aide est bon marché. La rentabilité dépend également du type de matières premières utilisées.

Schéma d'organisation de la production de biogaz à domicile

Lors de la construction d'un générateur de gaz d'une capacité de plus de 10 MW, fonctionnant aux déchets alimentaires, vous devrez dépenser environ 2 000 euros pour chaque kW de puissance ; dans le même temps, une installation d'une capacité allant jusqu'à 1 MW, utilisant la bouse de vache comme matière première, coûtera 7 000 euros pour 1 kW.

L'unité se compose de plusieurs unités technologiques.

Réacteur

Il s'agit d'un conteneur solide en béton armé recouvert d'une isolation thermique comportant plusieurs trous technologiques. Le réacteur doit être hermétiquement fermé pour empêcher l’air de pénétrer à l’intérieur.

Système d'alimentation en biomasse

Pour charger les matières premières, l'installation est équipée d'une trémie. Les déchets y sont introduits manuellement ou à l'aide d'un convoyeur.

Un tuyau d'eau chaude est également fourni au réacteur.

Agitateurs

Les pales de mélange sont montées sur un arbre vertical dont la tige s'étend à travers un trou scellé dans le couvercle du réacteur.

L'appareil est entraîné par un moteur électrique via un réducteur.

Le moteur électrique peut être allumé manuellement ou automatiquement.

Système de chauffage automatisé

Le chauffage est installé dans la partie basse du réacteur. Le liquide de refroidissement peut être de l'eau ou de l'électricité. Les éléments chauffants sont allumés par un thermostat réglé à une certaine température.

Gazomètre

C'est le conteneur dans lequel entre le biogaz généré dans le réacteur.

Séparateur

Comme mentionné ci-dessus, le biogaz est un mélange de différents gaz. Le séparateur vous permet de séparer le méthane des impuretés pour une livraison ultérieure au consommateur.

L'installation de biogaz DIY la plus simple pour la maison

Bien entendu, un générateur de biogaz fait maison a des caractéristiques inférieures aux unités coûteuses fabriquées en usine, mais il nécessitera des coûts initiaux nettement inférieurs.

Pour le construire, vous aurez besoin de :

• anneaux en béton armé;
• bunker en acier;
• un couvercle massif en acier ou en béton armé (il existe un cas connu où une lourde cloche a été utilisée comme couvercle) ;
• canalisations pour l'approvisionnement en eau et l'évacuation du produit fini.

Le volume du réacteur doit dépasser le volume de chargement de 1,5 fois.

Schéma d'installation

Dans sa conception la plus simple, le générateur de gaz n'est pas équipé de chauffage ni de dispositif de mélange. Les travaux de construction de l'installation s'effectuent dans l'ordre suivant :

1. Une fosse de taille suffisante est creusée dont le fond est bétonné.
2. Plusieurs anneaux en béton armé sont descendus les uns après les autres dans la fosse, formant à partir d'eux un réservoir cylindrique. Tous les joints doivent être scellés avec du mastic bitumineux.
3. Le conteneur en béton est recouvert d'une isolation thermique et d'une imperméabilisation, après quoi ils commencent à remblayer la fosse.
4. Un couvercle avec une trappe de chargement fermant hermétiquement est placé au-dessus du réacteur. Pendant la fermentation de la matière première, une haute pression est générée dans le réacteur, de sorte que le couvercle peut être sécurisé avec des câbles pour plus de fiabilité. Il ne serait pas superflu d'y installer une soupape de sécurité avec un contrepoids en forme de poids.
5. Une trémie doit être fixée à la trappe de chargement.
6. Il ne reste plus qu'à raccorder les canalisations au réacteur. Dans ce cas, un joint hydraulique doit être installé sur la conduite d’évacuation du produit fini.

La biomasse est préparée comme suit :

• Vous devez prendre 3 parties de fumier de vache et 7 parties de résidus végétaux pourris - fanes de légumes, feuilles, pelures, etc.
• Le mélange obtenu doit être dilué avec de l'eau, augmentant ainsi son humidité à 60 % - 70 %.

Afin d'augmenter la productivité, vous pouvez utiliser un schéma d'installation plus avancé incluant le chauffage de l'eau. Le générateur de chaleur sera une chaudière à eau chaude fonctionnant au combustible produit par l’installation.

Usine de biogaz DIY - dessin

Lors du chargement de la matière première, il suffit de la réchauffer jusqu'à 35 degrés, après quoi sa température résultant de la fermentation s'élèvera à 70 degrés.

Comme le montre la pratique, un chargement de 5 tonnes de biomasse permet d'obtenir en moyenne environ 40 mètres cubes par jour en 6 mois. m de combustible gazeux.

Vidéo sur le sujet

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Installation de biogaz à faire soi-même pour une maison privée : recommandations pour l'appareil et exemple d'aménagement d'un produit fait maison

Un propriétaire économe rêve de ressources énergétiques bon marché, d’une élimination efficace des déchets et d’obtenir des engrais. Une installation de biogaz domestique DIY est un moyen peu coûteux de réaliser votre rêve. L'auto-assemblage d'un tel équipement coûtera une somme raisonnable et le gaz produit sera d'une grande aide dans le ménage : il peut être utilisé pour cuisiner, chauffer la maison et pour d'autres besoins.

Ce qu'il faut pour produire du biogaz

Le biogaz est formé à la suite de la fermentation d'un substrat biologique. Il est décomposé par des bactéries hydrolytiques, productrices d'acide et de méthane. Le mélange de gaz produit par les bactéries est inflammable, car contient un pourcentage important de méthane.

Ses propriétés ne diffèrent pratiquement pas de celles du gaz naturel, utilisé pour les besoins industriels et domestiques.

S'il le souhaite, chaque propriétaire peut acheter une installation de biogaz de fabrication industrielle, mais cela coûte cher et l'investissement est rentabilisé en 7 à 10 ans. Par conséquent, il est logique de faire un effort et de fabriquer un bioréacteur de vos propres mains.

Le biogaz est un carburant respectueux de l'environnement et la technologie utilisée pour sa production n'a pas beaucoup d'impact sur l'environnement. De plus, les déchets qui doivent être éliminés sont utilisés comme matière première pour le biogaz. Ils sont placés dans un bioréacteur, où s'effectue le traitement :

• La biomasse est exposée aux bactéries pendant un certain temps. La durée de fermentation dépend du volume de matières premières.
• En raison de l'activité des bactéries anaérobies, un mélange de gaz inflammable est libéré, qui comprend du méthane (60 %), du dioxyde de carbone (35 %) et certains autres gaz (5 %). La fermentation libère également du sulfure d’hydrogène potentiellement dangereux en petites quantités. Il est toxique et il est donc fortement déconseillé d’y être exposé.
• Le mélange de gaz provenant du bioréacteur est purifié et acheminé vers un réservoir de gaz, où il est stocké jusqu'à ce qu'il soit utilisé aux fins prévues.
• Le gaz provenant d’un gazomètre peut être utilisé de la même manière que le gaz naturel. Il s'agit d'appareils électroménagers - cuisinières à gaz, chaudières, etc.
• La biomasse décomposée doit être régulièrement retirée du fermenteur. C'est un travail supplémentaire, mais l'effort est payant. Après fermentation, la matière première se transforme en engrais de haute qualité, utilisé dans les champs et les potagers.

Une installation de biogaz n'est bénéfique pour le propriétaire d'une maison privée que s'il a un accès constant aux déchets des élevages. En moyenne, à partir de 1 mètre cube. Vous pouvez obtenir 70 à 80 mètres cubes de substrat. biogaz, mais la production de gaz est inégale et dépend de nombreux facteurs, notamment températures de la biomasse. Cela complique les calculs.

Les installations de biogaz sont idéales pour les fermes. Les déjections animales peuvent fournir suffisamment de gaz pour chauffer entièrement les locaux d'habitation et les dépendances.

Pour que le processus de production de gaz soit stable et continu, il est préférable de construire plusieurs installations de biogaz et d'ajouter le substrat aux fermenteurs avec un décalage horaire. De telles installations fonctionnent en parallèle et les matières premières y sont chargées de manière séquentielle. Cela garantit une production constante de gaz, afin qu'il puisse être fourni en permanence aux appareils électroménagers.

Idéalement, le bioréacteur devrait être chauffé. Tous les 10 degrés de chaleur augmentent la production de gaz de moitié. Bien que l'installation de chauffage nécessite un investissement, elle se révèle payante par une plus grande efficacité de conception.

Les équipements de biogaz artisanaux, assemblés à partir de matériaux de rebut, sont beaucoup moins chers que les installations de production industrielle. Son efficacité est moindre, mais l’investissement en vaut la peine. Si vous avez accès au fumier et souhaitez faire vos propres efforts pour assembler et entretenir la structure, cela est très rentable.

Avantages et inconvénients du système

Les installations de biogaz présentent de nombreux avantages, mais aussi de nombreux inconvénients. Avant de commencer la conception et la construction, vous devez tout peser :

• Recyclage. Grâce à une installation de biogaz, vous pouvez tirer le meilleur parti des déchets qui autrement devraient être éliminés. Cette élimination est moins dangereuse pour l'environnement que la mise en décharge.
• Renouvelabilité des matières premières. La biomasse n’est pas du charbon ou du gaz naturel, dont l’extraction épuise les ressources. Lors de l'agriculture, les matières premières apparaissent constamment.
• Quantité relativement faible de CO2. Lorsque le gaz est produit, l’environnement n’est pas pollué, mais lorsqu’il est utilisé, une petite quantité de dioxyde de carbone est rejetée dans l’atmosphère. Il n'est pas dangereux et n'est pas capable de modifier de manière critique l'environnement, car... il est absorbé par les plantes au cours de leur croissance.
• Libération modérée de soufre. Lorsque le biogaz est brûlé, une petite quantité de soufre est rejetée dans l’atmosphère. Il s'agit d'un phénomène négatif, mais son ampleur est comparable : lors de la combustion du gaz naturel, la pollution de l'environnement par les oxydes de soufre est bien plus importante.
• Travail stable. La production de biogaz est plus stable que celle des panneaux solaires ou des éoliennes. Même si les énergies solaire et éolienne ne peuvent être contrôlées, les usines de biogaz dépendent de l’activité humaine.
• Plusieurs paramètres peuvent être utilisés. Le gaz comporte toujours des risques. Afin de réduire les dommages potentiels en cas d'accident, plusieurs installations de biogaz peuvent être dispersées sur tout le site. Si un système de plusieurs fermenteurs est correctement conçu et assemblé, il fonctionnera de manière plus stable qu’un seul grand bioréacteur.
• Avantages pour l'agriculture. Certains types de plantes sont plantés pour obtenir de la biomasse. Vous pouvez choisir ceux qui améliorent l'état du sol. Par exemple, le sorgho réduit l’érosion des sols et améliore leur qualité.

Le biogaz présente également des inconvénients. Bien qu’il s’agisse d’un carburant relativement propre, il pollue néanmoins l’atmosphère. Il peut également y avoir des problèmes d’approvisionnement en biomasse végétale. Les propriétaires de plantes irresponsables les récoltent souvent de telle manière qu'ils épuisent les terres et perturbent l'équilibre écologique.

Comment calculer la rentabilité d'une installation

La bouse de vache est généralement utilisée comme matière première pour la production de biogaz. Une vache adulte peut produire suffisamment pour fournir 1,5 mètre cube. carburant; porc – 0,2 mètres cubes; poulet ou lapin (selon le poids corporel) – 0,01-0,02 mètres cubes. Pour comprendre si c'est beaucoup ou peu, vous pouvez le comparer avec des types de ressources plus familiers.

1 mètre cube le biogaz fournit la même quantité d’énergie thermique que :

• bois de chauffage – 3,5 kg;
• charbon – 1-2 kg;
• électricité – 9-10 kW/h.

Si vous connaissez le poids approximatif des déchets agricoles qui seront disponibles dans les années à venir et la quantité d'énergie nécessaire, vous pouvez calculer la rentabilité d'une installation de biogaz.

L’un des principaux inconvénients de la production de biogaz est l’odeur. La possibilité d'utiliser de petits tas de compost est un gros plus, mais vous devrez en supporter les désagréments et contrôler soigneusement le processus afin de ne pas provoquer la propagation d'agents pathogènes.

Pour l'introduire dans le bioréacteur, on prépare un substrat qui comprend plusieurs composants dans les proportions suivantes :

• fumier (meilleur vache ou porc) – 1,5 t;
• déchets organiques (il peut s'agir de feuilles pourries ou d'autres composants d'origine végétale) – 3,5 t ;
• eau chauffée à 35 degrés (la quantité d'eau chaude est calculée de manière à ce que sa masse représente 65 à 75 % de la quantité totale de matière organique).

Le calcul du support a été réalisé pour une pose de six mois, sur la base d'une consommation de gaz modérée. Après environ 10 à 15 jours, le processus de fermentation donnera les premiers résultats : du gaz apparaîtra en petites quantités et commencera à remplir le stockage. Après 30 jours, vous pouvez vous attendre à une production complète de carburant.

Les équipements de production de biogaz ne sont pas encore particulièrement répandus dans notre pays. Cela est dû en grande partie au manque de sensibilisation de la population aux avantages et aux caractéristiques des systèmes de biogaz. En Chine et en Inde, de nombreuses petites exploitations agricoles sont équipées d’usines de fortune pour produire davantage de carburant propre.

Si l’installation fonctionne correctement, le volume de biogaz augmentera progressivement jusqu’à pourrir le substrat. Les performances de la structure dépendent directement de la vitesse de fermentation de la biomasse, elle-même liée à la température et à l’humidité du substrat.

Instructions d'auto-construction

Si vous n'avez aucune expérience dans l'assemblage de systèmes complexes, il est logique de sélectionner en ligne ou de développer le dessin le plus simple d'une installation de biogaz pour une maison privée.

Plus la conception est simple, plus elle est fiable et durable. Plus tard, lorsque vous développerez des compétences dans la construction et la manipulation du système, vous pourrez refaire l'équipement ou installer une installation supplémentaire.

Les conceptions industrielles coûteuses incluent des systèmes de mélange de biomasse, de chauffage automatique, de purification des gaz, etc. L’équipement ménager n’est pas si compliqué. Il est préférable d'assembler une installation simple, puis d'ajouter les éléments nécessaires

Lors du calcul du volume du fermenteur, vous devez vous concentrer sur 5 mètres cubes. Cette installation permet d'obtenir la quantité de gaz nécessaire pour chauffer une maison privée d'une superficie de 50 mètres carrés, si une chaudière ou un poêle à gaz est utilisé comme source de chaleur. Il s'agit d'un chiffre moyen, car La teneur calorique du biogaz ne dépasse généralement pas 6 000 kcal/m3.

Pour que le processus de fermentation se déroule de manière plus ou moins stable, il est nécessaire d'atteindre les bonnes conditions de température. Pour ce faire, le bioréacteur est installé dans une fosse en terre ou une isolation thermique fiable est pensée à l'avance. Un chauffage constant du substrat peut être assuré en plaçant un tuyau de chauffage de l'eau sous la base du fermenteur.

La construction d’une installation de biogaz peut être divisée en plusieurs étapes.

Étape 1 : préparation de la fosse pour le bioréacteur

Presque toute l’installation de biogaz est souterraine, donc beaucoup dépend de la façon dont la fosse a été creusée et finie. Il existe plusieurs options pour renforcer les murs et sceller la fosse - anneaux en plastique, béton, polymère.

L'intensité de la fermentation du substrat et le dégagement de gaz dépendent de la préparation des parois et du fond du bioréacteur, c'est pourquoi la fosse est soigneusement renforcée, isolée et scellée. C'est l'étape de travail la plus difficile et la plus longue

La solution optimale consiste à acheter des anneaux en polymère prêts à l'emploi avec un fond solide. Ils coûteront plus cher que les matériaux disponibles, mais aucune étanchéité supplémentaire ne sera requise. Les polymères sont sensibles aux charges mécaniques, mais ne craignent pas l'humidité et les substances chimiquement agressives. Ils ne peuvent pas être réparés, mais si nécessaire, ils peuvent être facilement remplacés.

Étape 2 : aménagement de l'évacuation des gaz

L'achat et l'installation de mélangeurs spéciaux pour les installations de biogaz sont une proposition coûteuse. Le système peut être rendu moins cher en installant une évacuation des gaz. Il se compose de tuyaux d'égout en polymère installés verticalement et percés de nombreux trous.

Pour l'évacuation des gaz, vous pouvez choisir des tuyaux en métal ou en polymère. Les premiers sont plus solides et les seconds sont plus résistants aux influences chimiques. Il vaut mieux privilégier les polymères, car le métal va rapidement rouiller et pourrir

Lors du calcul de la longueur des tuyaux de drainage, vous devez vous concentrer sur la profondeur de remplissage prévue du bioréacteur. Les sommets des tuyaux doivent être au-dessus de ce niveau.

Étape 3 : disposition de la couche isolante

Vous pouvez immédiatement charger le substrat dans le bioréacteur fini. Il est recouvert d'un film afin que le gaz libéré lors du processus de fermentation soit sous légère pression. Lorsque le dôme sera prêt, cela garantira un approvisionnement normal en biométhane par le tuyau de sortie.

Étape 4 : installation du dôme et des canalisations

La dernière étape de l'assemblage de l'installation de biogaz la plus simple est l'installation de la partie supérieure du dôme. Au point le plus élevé du dôme, un tuyau d'évacuation des gaz est installé et prolongé jusqu'au réservoir de gaz.

L'espace libre du bioréacteur sert dans une certaine mesure de stockage de gaz, mais cela ne suffit pas pour le fonctionnement sûr de l'installation. Le gaz doit être consommé en permanence, sinon une explosion due à une surpression sous le dôme est possible

Le conteneur du bioréacteur est fermé par un couvercle hermétique. Pour éviter que le biométhane ne se mélange à l’air, un joint hydraulique est installé. Il sert également à l'épuration des gaz. Une soupape de décharge doit être prévue pour fonctionner si la pression dans le fermenteur est trop élevée.

Deux façons de chauffer un bioréacteur

Les micro-organismes qui traitent le substrat sont constamment présents dans la biomasse, mais pour leur reproduction intensive, ils ont besoin d'une température de 38 degrés ou plus. Pour chauffer pendant les périodes froides, vous pouvez utiliser un serpentin connecté au système de chauffage de la maison ou des radiateurs électriques. La première méthode est plus rentable économiquement et est donc utilisée plus souvent.

Le moyen le plus simple d'organiser le chauffage par le bas est de poser un tuyau depuis le système de chauffage, mais l'efficacité d'un tel échangeur de chaleur est relativement faible. Il est préférable d'aménager un chauffage externe, idéalement à vapeur, pour que la biomasse ne surchauffe pas

L'installation de biogaz ne doit pas nécessairement être enterrée dans le sol ; il existe d'autres possibilités d'aménagement. Un exemple de fonctionnement d'un système assemblé à partir de barils est présenté dans la vidéo ci-dessous.

Vidéos sur l'assemblage et la disposition du système

Bien qu'il n'y ait rien de compliqué dans l'assemblage et l'agencement des équipements de biogaz, vous devez être extrêmement attentif aux détails. Les erreurs sont inacceptables, car peut entraîner des explosions et des destructions. Nous proposons des instructions vidéo qui vous aideront à comprendre la conception des installations, à les assembler correctement et à les compléter avec des dispositifs utiles pour une utilisation plus pratique du biogaz.

La vidéo décrit le fonctionnement et le fonctionnement d'une installation de biogaz standard :

Un exemple d'installation de biogaz artisanale. Tutoriel vidéo sur la façon de configurer un système de vos propres mains :

Instructions vidéo pour assembler une installation de biogaz à partir d'un baril :

Description du processus de fabrication des mélangeurs de substrats :

Description détaillée du fonctionnement d'un stockage de gaz artisanal :

Aussi simple que soit l’installation de biogaz choisie pour une maison privée, il ne faut pas lésiner dessus. Si possible, il vaut mieux acheter un bioréacteur industriel pliable. Sinon, fabriquez-le à partir de matériaux de qualité et durables : polymères, béton ou acier inoxydable. Cela vous permettra de créer un système d'approvisionnement en gaz véritablement fiable et sûr chez vous.

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Comment installer le chauffage dans une maison privée de vos propres mains