私たちは肥料からバイオガス設備を自分たちの手で作ります。 自分の手でバイオガスプラントを設置する方法 クズネツォフ氏によるバイオガスプラント

多くの世帯主は、家庭の暖房、調理、電気供給のコストを削減する方法を懸念しています。 彼らの中には、すでに自分たちの手でバイオガスプラントを建設し、エネルギー供給業者から部分的または完全に孤立している人もいます。 一般家庭でほぼ無料で燃料を入手するのはそれほど難しいことではないことがわかった。

バイオガスとは何ですか?どのように利用できますか?

自家農園の所有者は知っています。植物材料、鳥の糞、肥料を山盛りにしておくと、時間が経つと貴重な有機肥料が得られます。 しかし、バイオマスがそれ自体で分解されるのではなく、さまざまな細菌の影響下で分解されることを知っている人はほとんどいません。

これらの小さな微生物は、生物学的基質を処理することにより、ガス混合物を含む老廃物を放出します。 その大部分 (約 70%) はメタンです。これは家庭用ストーブや暖房ボイラーのバーナーで燃焼するのと同じガスです。

さまざまな経済ニーズにこのようなエコ燃料を使用するという考えは新しいものではありません。 古代中国では、その抽出のための装置が使用されていました。 ソビエトの革新者たちは、前世紀の 60 年代にもバイオガス利用の可能性を模索しました。 しかし、このテクノロジーは 2000 年代初頭に本格的な復活を遂げました。 現在、バイオガスプラントはヨーロッパやアメリカで家庭の暖房やその他のニーズに積極的に使用されています。

バイオガスプラントはどのように機能するのでしょうか?

バイオガス生成装置の動作原理は非常にシンプルです。

• 水で希釈されたバイオマスは密閉された容器に入れられ、そこで「発酵」が始まり、ガスが放出されます。
• タンクの内容は定期的に更新されます。バクテリアによって処理された原材料は排出され、新しい原材料が追加されます（毎日平均約 5 ～ 10%）。
• タンク上部に溜まったガスは専用チューブを通ってガス回収装置に供給され、家電製品に供給されます。

バイオガスプラントの図。

バイオリアクターに適した原料は何ですか?

バイオガス生産設備は、家畜や家禽の糞尿や新鮮な有機物が毎日補充される場合にのみ利益をもたらします。 刻んだ草、葉、葉、家庭廃棄物 (特に野菜の皮) をバイオリアクターに加えることもできます。

設置の効率は、投入される原材料の種類に大きく依存します。 同じ質量であれば、豚の糞尿と七面鳥の糞から最も高いバイオガス収量が得られることが証明されています。 同様に、牛の排泄物とサイレージ廃棄物は、同じ負荷に対して生成するガスの量が少なくなります。

家庭用暖房にバイオ原料を使用。

バイオガスプラントで使用できないものは何ですか?

嫌気性細菌の活動を大幅に低下させたり、バイオガス生成のプロセスを完全に停止させたりする可能性のある要因があります。 以下を含む原材料:

• 抗生物質;
• 型;
• 合成洗剤、溶剤、その他の「化学物質」。
• 樹脂（針葉樹のおがくずを含む）。

すでに腐った肥料を使用することは効果がありません。新鮮な廃棄物または事前に乾燥させた廃棄物のみを積載できます。 また、原材料が浸水することを許すべきではありません。95% という指標はすでに重要であると考えられています。 ただし、バイオマスへの負荷を促進し、発酵プロセスをスピードアップするために、少量のきれいな水をバイオマスに添加する必要があります。 肥料と廃棄物は、薄いセモリナ粥の粘稠度まで希釈されます。

家庭用バイオガスプラント

現在、産業界はすでにバイオガスを工業規模で生産するための設備を製造しています。 それらの取得と設置には費用がかかり、大量の有機物を処理に使用する限り、一般家庭にあるこのような機器は、早くても 7 ～ 10 年で元が取れます。 経験によれば、必要に応じて、熟練した所有者は、自分の手で、最も手頃な材料を使用して、民家用の小さなバイオガスプラントを建設できることがわかっています。

処理バンカーの準備

まず、密閉された円筒形の容器が必要です。 もちろん、大きな鍋や沸騰したものを使用することもできますが、容量が少ないため、十分なガス生成を達成することはできません。 したがって、これらの目的には、1 m 3 ～ 10 m 3 の容量のプラスチックバレルが最もよく使用されます。

自分で作ることもできます。 PVC シートは市販されており、攻撃的な環境に対する十分な強度と耐性を備えているため、希望する形状の構造に簡単に溶接できます。 十分な体積の金属バレルはバンカーとしても使用できます。 確かに、防食対策を実行する必要があります - 内側と外側を耐湿性塗料で覆います。 タンクがステンレス製の場合は必要ありません。

ガス排気システム

ガス出口パイプはバレルの上部（通常は蓋の中）に取り付けられています。物理法則に従って、ここにガスが蓄積されます。 接続されたパイプを通じて、バイオガスはウォーターシールに供給され、次に貯蔵タンク（オプションでコンプレッサーを使用してシリンダーに入れる）と家庭用電化製品に供給されます。 また、ガス出口の隣に放出バルブを設置することをお勧めします。タンク内の圧力が高くなりすぎると、過剰なガスが放出されます。

原料供給・搬出システム

ガス混合物の継続的な生成を確保するには、基質内のバクテリアに常に（毎日）「餌」を与える必要があります。つまり、新鮮な肥料や他の有機物を追加する必要があります。 次に、すでに処理された原料は、バイオリアクター内の有用なスペースを占有しないように、バンカーから取り除かれなければなりません。

これを行うために、バレルに 2 つの穴を開けます。1 つはほぼ底部近くに (荷降ろし用)、もう 1 つは高い位置に (装填用) です。 直径が少なくとも300 mmのパイプが溶接（はんだ付け、接着）されます。 ローディングパイプラインは上向きで漏斗を備えており、処理されたスラリーを収集しやすいように排水口が配置されています（後で肥料として使用できます）。 接合部は密閉されています。

暖房システム

バンカーの断熱。

バイオリアクターが屋外または暖房のない部屋（安全上の理由から必要）に設置される場合は、断熱と基板の加熱を提供する必要があります。 最初の状態は、バレルを断熱材で「包む」か、地面に深く入れることによって達成されます。

暖房に関しては、さまざまなオプションを検討できます。 一部の職人は、加熱システムから水が循環するパイプを内部に設置し、バレルの壁に沿ってコイル状に設置します。 中に水を入れた大きなタンクに反応器を置き、電気ヒーターで加熱する方法もあります。 最初のオプションはより便利で、はるかに経済的です。

反応器の動作を最適化するには、内容物の温度を一定レベル（少なくとも 38℃）に維持する必要があります。 しかし、温度が 55 °C を超えると、ガスを発生するバクテリアが単に「調理」され、発酵プロセスが停止します。

混合システム

実際に示されているように、設計においては、どのような構成の手動撹拌機でもバイオリアクターの効率が大幅に向上します。 「ミキサー」ブレードが溶接（ねじ止め）されている軸は、バレルの蓋を通して取り外されます。 次にゲートハンドルをその上に置き、穴を慎重に密閉します。 しかし、家庭の職人が常に発酵槽にそのような装置を装備しているわけではありません。

バイオガスの生産

設置の準備ができたら、水で約2:3の割合で希釈したバイオマスを投入します。 大きな廃棄物は粉砕する必要があります。最大破片サイズは 10 mm を超えてはなりません。 次に蓋を閉めます。混合物が「発酵」し始めてバイオガスが放出されるのを待つだけです。 最適な条件下では、燃料の最初の供給は積み込みから数日後に観察されます。

ガスが「開始」したという事実は、ウォーターシール内のゴボゴボという特徴的な音によって判断できます。 同時に、バレルに漏れがないかチェックする必要があります。 これは通常の石鹸液を使用して行われます。すべての関節にそれを塗布し、泡が現れるかどうかを観察します。

バイオ原料の最初の更新は約 2 週間以内に実行される必要があります。 バイオマスが漏斗に注がれた後、同量の廃有機物が出口パイプから流出します。 その後、この手順は毎日または 2 日ごとに実行されます。

生成されたバイオガスはどれくらい持続しますか?

小規模農場では、バイオガス プラントは天然ガスやその他の利用可能なエネルギー源の絶対的な代替手段にはなりません。 たとえば、容量 1 m3 の装置を使用すると、少人数の家族が数時間調理するための燃料しか入手できません。

しかし、5 m3のバイオリアクターを使用すると、50 m 2の面積の部屋を暖房することがすでに可能ですが、その動作を維持するには、少なくとも300 kgの重さの原材料を毎日投入する必要があります。 これを行うには、農場に約 10 頭の豚、5 頭の牛、数十羽の鶏が必要です。

実用的なバイオガス プラントを独自に作成することに成功した職人は、インターネット上のマスター クラスとビデオを共有しています。

バイオガス嫌気性細菌による有機物の分解中に生成されるガスの混合物です。 バイオガスは可燃性が高く、燃焼するときれいな炎が出ることから、調理だけでなく内燃機関（発電など）にも利用できます。

家庭用バイオガスプラントの利点:
– 高価な機器を使用せずに、家庭で簡単にバイオガスを入手できます。
– 文明から遠く離れた家に住んでいる人、または国家から独立したい人にとっては優れた代替エネルギー。
– 利用可能な原材料（肥料、生ゴミ、切り刻まれた植物など）。
– 環境への配慮。自然界の有機物質の分解過程でガスが大気中に侵入し、温室効果が生じます。この場合、バイオガスが燃焼して CO2 が生成されます。
– バイオガスプラントの副産物としての肥料の生産。

しかし、メリット以外にも、 バイオガスプラントには欠点もあります:
– バクテリアは 18 ～ 40 度の温度で活動するため、夏にはバイオガスを得ることができます。 バイオガスプラントを断熱して暖房を装備すると、春から秋にかけてバイオガスを得ることができますが、断熱と暖房のコストが得られる利益を打ち消してしまう可能性があります。
– 常に新しい原材料を導入する必要があるため、肥料を排出します。

自分の手でバイオガスプラントを作るには、次のものが必要です。
1. 200リットル樽2本
2. 30～60リットルのバレル、または大きなプラスチックのバケツ
3. プラスチック製下水管
4. ガスホース
5. クレーン

明確にするために、私は与えます 家庭用バイオガス設置図

バイオガスプラントの動作原理。原料（肥料、生ごみ、刻んだ植物など）と水を反応器に投入します。 バイオガスプラントはすぐに稼働し始めるのではなく、数日後、嫌気性細菌の数が最大値まで増加したときに稼働します。

嫌気性細菌の生存中にバイオガスが放出され、バレルの上部に収集されます（この場所に蛇口が配置されている必要があります）。 バイオガスは反応器からガスホースを通ってコレクターに入ります。

コレクタは、200 リットルの水の入ったバレルと、その中にある逆さまのバケツで、ガスを収集し、ガス炉の運転に必要な圧力を生成します。 ガスが入るとバケツが浮きます。 バイオガスの量がプラスチックのバケツに収まる量よりも多い場合、ガスは単に水を通して出てきます。

リアクターを作るために 200リットルの密閉バレルが必要です。 バレルの上部にいくつかの穴を開けて取り付けます。
– 原料を注ぐためのプラスチックパイプ。 パイプの端には、大きなパイプ（原料を注ぐのに便利な一種のじょうろ）への移行を取り付ける必要があります。
– 肥料を排出するためのプラスチックパイプ。 バイオガスプラントは永久機関ではないため、常に原料を追加する必要があります。 新しい原料を導入すると、余剰分（すでに加工された原料 - 肥料）は排水管から排出されます。
– バイオガスバレルの最高点にある蛇口。

反応器を製造する場合、すべての接続が密閉されていることは非常に重要です。密閉されていないと、結果として生じる圧力によってガスが漏れる可能性があります。 排水管はガス栓の設置面よりも下に設置してください。 使用しないときは、排水管と充填管をしっかりと栓をしてください。

コレクターを作るには、蓋のない200リットルのプラスチック樽が必要です。 水をバレルに 3/4 注ぎ、体積の小さい別のバレルを逆さまにして取り付けます。 小さなバレルの底で、反応器からのホースを接続するための継手と、ガス炉に行くホースを接続するためのタップを切り取ります。

原料を充填するには、注入口と排水穴を開けて原料を充填します。 肥料は水で薄めて使用するのがベストです。 水道からの塩素含有量によって細菌のコロニーが減少しないように、雨水または沈降水を使用するのが最善です。 また、生ごみを使用する場合は、洗剤、卵の殻、骨、タマネギの皮などを必ず遠ざけてください。これらはバイオガスプラントの稼働に悪影響を与える可能性があります。

バイオガス自体は非常に不快な臭気がありますが、燃焼させると無臭になります。 空気を混ぜずにガスを燃やすと、すすが混じった黄色い炎が発生し、鍋の底から煙が出やすくなります。

バイオガスを空気と混ぜて火をつけると、すすのないきれいな青い炎が得られます。 そのため、たとえば工場のガスストーブでは、本管ガスからボトル入りガスに切り替えるとき、またはその逆に切り替えるときは、ジェット（穴の直径が異なる）を交換する必要があり、そうしないとバーナーから煙が出る、と説明書に記載されています。 あるいは、次のように使用することもできます 実験室用ブンゼンバーナー.

研究用バーナーがない場合は、パイプの根元に穴を開けて簡単に作ることができます。 したがって、パイプを通過するガスは空気と混合し、チューブの出口で混合ガスが得られます。

木片をジェットとして使ったり、鉛筆のように削ったり、さまざまな直径の穴を開けたりして実験できます。 このようにして、最適なトーチ サイズを得ることができます。

実験では、古いバーベキューコンロをコンロとして使用し、底に穴を開けてブンゼンバーナーを設置しました。 そしてその後、バーベキューはシングルバーナーコンロに置き換えられました。

ガス圧力を生成するには、マニホールド (ガスを収集するための小さなバレル) に重りを置きます。 たとえば、負荷を5kgに設定すると、1リットルの水を15分で沸騰させることができます。 負荷を10kgに設定すると、1リットルの水が10分で沸騰します。

要約すると、次のことに注意してください。 自家製バイオガスプラントは、1 日あたり 30 分間のバーナー稼働でバイオガスを生成します原料が肥料の場合。 生ゴミを原料にすると、生産量は1日あたりわずか15分程度です。

放出されるガスはそれほど多くありませんが、バイオガスプラントもそれほど大きくないことに同意されるでしょう。 したがって、生成するガスの量を増やしたい場合は、反応器とコレクターの容積を増やす必要があります。

バイオガスを別の容器（シリンダーなど）に適時にポンプで注入する場合、コレクターの寸法を大きくする必要はありません。 最も簡単には、これは 1 つの入力と 1 つの出力を持つ冷蔵庫のコンプレッサーを使用して実行できます。 入力をマニホールドに接続し、出力をシリンダーに接続します。

コンプレッサーには自動化機能を装備することができます。たとえば、マニホールドがガスで満たされると、バレルが上昇して接点が閉じ、それによってコンプレッサーがオンになります。 そして、バレルが最小レベルまで下がると、コンプレッサーが停止しました。

バイオガスプラントの反応器はプラスチック製でなければなりません、ただし、酸化プロセスにより金属はすぐに錆びるため、金属製の場合はありません。 オプションとして、大容量のプラスチックバレル (ユーロキューブなど) を使用できます。 そして、大量の樽が庭にあまりスペースをとらないように、それらを埋めることができます。

2016 年 11 月 19 日 ゲンナディ

「家を建てる」ブログをご覧の皆様、こんにちは。 私たちが「発明した」記事の 1 つで、 家庭でバイオガス。 まあ、約束したので、悪い場所に送られないように、それを果たさなければなりません。

バイオガスプラントについて私たちは何を知っていますか? 現時点では、多くの人がこれについて漠然とした考えしか持っておらず、ほとんどの人はそれが何であるかについてはまったく知りません。家にエネルギーを供給するという全体的な考えは、ガスやその他のエネルギーの料金を支払うことに帰着します。リソースを時間通りに。 しかし、エネルギーコストの際限のない増加により、一部の探究心が代替ソリューションを探したり、生産方法を探したりするようになってきています。 家庭で有機廃棄物からバイオガスを生成する装置。 さらに、一度に 2 in 1 を達成するクリビンもいます - 浄化槽とバイオガスプラントを組み合わせる。 冗談だと思いますか？ 全くない。 私たちの世界ではそれは不可能です。

したがって、バイオガスプラントは、調理や暖房に使用する安価なエネルギーだけでなく、高品質の肥料も提供します。

肥料を使用した家庭用バイオガスプラント - 図

廃棄物からのバイオガスの生成は、環境に優しいタイプの燃料です。 性質的には天然ガスと比べても遜色ありません。 地中から採取したものではないですが、 有機性廃棄物の発酵による.

バイオガスを抽出する技術は次のように想像できます。バイオリアクターと呼ばれる特別な収集施設で、廃棄物の処理と発酵のプロセスが実行されます。 その結果、60% がメタン、35% が二酸化炭素、残りの 5% がその他のガス状物質からなる混合ガスが放出されます。 抽出されたガスはバイオリアクターから常に取り出され、精製された後、家庭用に使用されます。

バイオガスプラントの動作原理の図

廃棄物廃棄物一級肥料となり、定期的に抽出され畑へ運ばれます。

注: 嫌気的に発酵させた肥料で処理した畑は、通常の方法で施肥した畑よりも収量が 20 ～ 30% 多いことが研究で示されています。

家庭用バイオガスプラント – 購入しますか、それとも自分で作りますか?

大規模農家が工業条件で作られたバイオガス設備を購入する余裕があれば、小規模企業、さらには個人の住宅所有者はおそらく購入せずに、規則に従って動作するそれほど強力ではない設備を自分の手で設置することができるでしょう。同じ方法で廃材から作ります。 ただし、最初に、どのくらいのサイズを正確に理解する必要があります。そして最も重要なことに、サイトにどのような種類の設置を希望するのかを正確に理解する必要があります。

企業、農場向けのバイオガス生成の設置図

設置の種類、有機物質の発酵の種類と同様に、空気の供給あり（好気性）と空気の供給なし（嫌気性）の2つだけがあります。 で 好気性発酵バイオマスの分解中に、水素は水に酸化され、炭素は二酸化炭素に酸化されます。 さらに、この時点で大量に放出され、発酵中のバイオマスが大幅に加熱されます。

嫌気発酵中 炭素の60～70％がメタンに変わる、そして残りは水素、二酸化炭素、窒素になります。 通常のガスバーナーはメタンの燃焼に適しています。

集団農場の納屋近くのバイオガスプラント

エネルギーを得る有酸素法は、無酸素法よりも簡単でシンプルです。 密閉された発酵チャンバーの製造や制御は必要ありません。 エアロビックインスタレーションと呼ばれる 防弾少年団(生物熱ステーション)。 そして嫌気性 - BES(バイオエネルギーまたはバイオガスステーション)。 発酵の原料としては、あらゆる有機農産物が適しています。 たとえば、あるイスラエル企業は、果物と野菜の皮のみを使用するコンパクトなバイオガス生産プラントを発表しました。

HomeBioGas の家庭用バイオガス プラント

イスラエルの企業 HomeBioGas が家庭でガスを生産するために開発したバイオガス設備は、適度な寸法 (123 x 165 x 100 cm) で重量が 40 kg 以下で、1 つのタイル バーナーを最大火力で 1 時間稼働させることができます。

Homebiogas - イスラエル企業のバイオガスプラント

さらに、この設置では最大 8 リットルの水を生成します。 1日あたりの液体肥料最大タンク荷重（6kg）時。

1 つの小規模農業企業は、この設備を使用して年間約 1 トンの有機廃棄物を処理できると推定されています。 確かに、この設備は毎日の平均気温 +20 度で動作するように設計されています。ただし、ここではロシア中央部の気候帯で完璧に機能する家庭用バイオガス設備を作成する方法を説明したいと思います。 原則として、特に複雑なことは何もありません。

家庭用バイオガソリンステーション

設備の所有者が毎日 0.7 ～ 0.9 m 3 (2 人分の食事を調理するのに十分な量) のバイオガスを生成したい場合は、次のことを行う必要があります。

1. 容積1立方メートルの発酵室に、水で希釈した細かく刻んだ有機廃棄物（果物や野菜の皮）を重量比1：10〜1：5で入れます。
2. 密閉して閉じ、+25 ～ +30°C の一定温度供給を確保します。

庫内を一定の温度に保つため、 温水コイルを稼働させる必要がある、同じ設備によって生成されたガスによって加熱されます。 ガスパイプラインラインには 2 つのタップを設置する必要があります。1 つはガスストーブに、もう 1 つは反応器の出口にあります。

注: 私たちの賢明な田舎の人々は、自分たちの糞便から家の暖房用のガスを得るということを長い間考えており、一部の人はそれを実践しています。つまり、浄化槽とバイオガスプラントを組み合わせています。 インターネットでよく検索すると、図も見つかります。

ガスコレクターまたは ガスホルダー- 発酵プラントに次いで、バイオガスプラントの 2 番目に重要な要素。 それは 2 つの鋼製容器 (1 つは逆さま) で構成されており、簡単に相互に侵入できます。 外側の容器に水が注がれ、反転した容器の空洞に入るバイオガスに対する水圧シールを形成します。 容器の壁間の環状の隙間は約 50 mm です。 直径 1/2 インチのパイプを使用して両方のタンクを接続できます。 同じガス パイプラインは、逆さにした容器からガスを取り出し、メタンを従来のガス ストーブに送ります。 ガスホルダーの外側を断熱テントで覆うことをお勧めします。

現代世界は増え続ける消費の上に成り立っているため、鉱物資源と原材料資源は特に急速に枯渇しています。 同時に、数多くの畜産場には毎年何百万トンもの悪臭を放つ肥料が蓄積しており、その処理にはかなりの資源が費やされています。 人間はまた、生物学的廃棄物の生成にも追従しています。 幸いなことに、バイオ廃棄物（主に肥料）を原料として使用し、環境に優しい再生可能燃料であるバイオガスを生成することで、これらの問題を同時に解決できる技術が開発されました。 このような革新的な技術の使用により、新たな有望な産業であるバイオエネルギーが誕生しました。

バイオガスとは

バイオガスは、無色かつ完全に無臭の揮発性ガス状物質です。 それは50〜70パーセントのメタンで構成され、その最大30パーセントは二酸化炭素CO2であり、さらに1〜2パーセントはガス状物質である不純物です（それらから精製すると、最も純粋なバイオメタンが得られます）。

この物質の定性的な物理的および化学的特性は、通常の高品質天然ガスに近いものです。 科学者らの研究によると、バイオガスは非常に高い発熱特性を持っています。たとえば、この天然燃料 1 立方メートルを燃焼させるときに放出される熱は、石炭 1.5 キログラムの熱に相当します。

バイオガスの放出は、嫌気性細菌という特殊な種類の細菌の生命活動によって発生しますが、中温細菌は環境が摂氏 30 ～ 40 度に加熱されると活性化され、好熱性細菌は +50 度までの高温で増殖します。

酵素の影響下で、有機原料は分解され、生物学的ガスが放出されます。

バイオガス原料

すべての有機廃棄物がバイオガスへの処理に適しているわけではありません。 たとえば、養鶏場や養豚場の糞尿は、毒性が高いため、そのままでは使用できません。 それらからバイオガスを得るには、サイレージ塊、緑草塊、牛糞などの廃棄物に希釈剤を加える必要があります。 最後の成分は、牛は植物性食品のみを食べるため、環境に優しい燃料を製造するのに最適な原料です。 ただし、原則として原材料中に存在すべきではない重金属不純物、化学成分、界面活性剤の含有量も監視する必要があります。 非常に重要な点は、抗生物質と消毒剤の管理です。 肥料中にそれらが存在すると、原料塊の分解プロセスと揮発性ガスの生成を防ぐことができます。

追加情報。消毒剤を完全に使わずに行うことは不可能です。そうしないと、高温の影響でバイオマスにカビが形成され始めるからです。 また、バイオガス装置にすぐに損傷を与える可能性がある機械的不純物 (釘、ボルト、石など) を肥料から監視し、速やかに除去する必要があります。 バイオガスの生成に使用される原料の湿度は少なくとも 80 ～ 90% である必要があります。

ガス発生のメカニズム

無空気発酵（科学的には嫌気性発酵と呼ばれます）中に有機原料からバイオガスが放出され始めるには、密閉容器と高温という適切な条件が必要です。 正しく行われれば、生成されたガスは上部に上昇し、そこで使用するために選択され、残った固体は、窒素とリンが豊富でありながら有害な微生物を含まない優れた生物有機農業肥料となります。 温度条件は、適切かつ完全なプロセスにとって非常に重要です。

肥料を環境燃料に変換する全サイクルは、原料の組成によって異なりますが、12 日から 1 か月の範囲です。 有効な反応器容積 1 リットルから、約 2 リットルのバイオガスが生成されます。 より高度な近代化された設備を使用すると、バイオ燃料の生産プロセスが 3 日に短縮され、バイオガスの生産量が 4.5 ～ 5 リットルに増加します。

人々は 18 世紀末以来、有機天然資源からバイオ燃料を生産する技術を研究し、利用し始めました。旧ソ連では、前世紀の 40 年代に最初のバイオガス生産装置が開発されました。 現在、これらのテクノロジーはますます重要になり、普及しています。

バイオガスのメリットとデメリット

エネルギー源としてのバイオガスには、否定できない利点があります。

• 汚染燃料の使用を減らすとともに、生物廃棄物の非常に効果的な破壊と廃水の消毒が行われるため、広く使用されている地域の環境状況を改善するのに役立ちます。 バイオガス装置は洗浄ステーションとして機能します。
• この有機燃料を生産するための原材料は再生可能で、実質的に無料です。農場の動物が餌を受け取る限り、動物はバイオマスを生産し、したがってバイオガスプラント用の燃料を生産します。
• 機器の取得と使用は経済的に有益です。バイオガス生産プラントは一度購入すると投資を必要とせず、維持が簡単かつ安価になります。 したがって、農場で使用するバイオガス プラントは、立ち上げ後 3 年以内に元が取れ始めます。 公共施設やエネルギー送電線を建設する必要がなく、生物学的ステーションの立ち上げコストが 20% 削減されます。
• 電力線やガスパイプラインなどの公共施設を設置する必要がありません。
• 地元の有機原料を使用したステーションでのバイオガス生産は、従来のエネルギー源（ガスパイプライン、ボイラーハウスなど）を使用する企業とは対照的に、廃棄物のない企業であり、廃棄物は環境を汚染せず、保管スペースを必要としません。
• バイオガスを使用すると、一定量の二酸化炭素と硫黄が大気中に放出されますが、これらの量は同じ天然ガスと比較して最小限であり、呼吸中に緑地に吸収されるため、温室効果に対するバイオエタノールの寄与は最小限です。 ;
• 他の代替エネルギー源と比較して、バイオガス生産は常に安定しています。人は、複数の設備を 1 つに集めたり、逆に別々のセクションに分割したりして、その生産のための設備の活動と生産性を制御できます (たとえば、ソーラー パネルとは異なります)。危険な事故を減らすため。
• バイオ燃料を使用すると、排気ガス中の一酸化炭素の含有量が 25 パーセント減少し、窒素酸化物が 15 パーセント減少します。
• 肥料に加えて、燃料用のバイオマスを得るためにいくつかの種類の植物を使用することもできます。たとえば、ソルガムは土壌状態の改善に役立ちます。
• バイオエタノールをガソリンに添加すると、オクタン価が増加し、燃料自体の耐爆発性が高まり、自然発火温度が大幅に下がります。

バイオガス– 理想的な燃料ではありませんが、燃料とその製造技術にも欠点がないわけではありません。

• バイオガス生産装置における有機原料の処理速度は、従来のエネルギー源と比較したこの技術の弱点です。
• バイオエタノールは石油燃料よりも発熱量が低く、放出するエネルギーが 30% 少ないです。
• このプロセスは非常に不安定であり、それを維持するには、一定の品質の酵素が大量に必要となります（たとえば、牛の食事の変化は肥料の品質に大きな影響を与えます）。
• 処理ステーション用のバイオマスの悪徳生産者は、播種量の増加により土壌を大幅に枯渇させる可能性があり、これにより地域の生態学的バランスが破壊されます。
• バイオガスの入ったパイプや容器が減圧される可能性があり、バイオ燃料の品質の急激な低下につながります。

バイオガスはどこで使用されますか?

まず第一に、この環境に優しいバイオ燃料は、暖房や調理用に天然ガスの代替品として、国民の家庭のニーズを満たすために使用されます。 企業はバイオガスを使用してクローズド生産サイクルを開始できます。ガスタービンでの使用は特に効果的です。 このようなタービンを適切に調整し、バイオ燃料生産プラントと完全に組み合わせることで、そのコストは最も安価な原子力エネルギーと競合します。

バイオガスの利用効率は非常に簡単に計算できます。 たとえば、1 頭の牛から最大 40 キログラムの肥料を得ることができ、そこから 1.5 立方メートルのバイオガスが生成され、これは 3 キロワット/時間の電力を生成するのに十分です。

家庭の電力需要を決定したら、どの種類のバイオガスプラントを使用するかを決定することができます。 牛の頭数が少ない場合は、シンプルな低電力バイオガス プラントを使用して家庭でバイオガスを生成するのが最善です。

農場が非常に大きく、常に大量のバイオ廃棄物を生成する場合は、自動化された工業用バイオガス システムを導入することが有益です。

注記！設計とセットアップの際には、資格のある専門家の支援が必要です。

バイオガスプラントの設計

生物学的設備は次の主要部分で構成されます。

• 肥料混合物の生分解が起こるバイオリアクター。
• 有機燃料供給システム。
• 生物塊を撹拌するためのユニット。
• 必要な温度レベルを作成および維持するための装置。
• 生成されたバイオガスをその中に入れるためのタンク（ガスホルダー）。

• 得られた固体画分をそこに入れるための容器。

これは産業用自動化設備の要素の完全なリストですが、個人家庭用のバイオガス設備ははるかに単純に設計されています。

バイオリアクターは完全に密閉されている必要があります。 酸素のアクセスは受け入れられません。 これは、土壌の表面に設置されたシリンダーの形をした金属製の容器であり、容量 50 立方メートルの以前の燃料タンクがこれらの目的に適しています。 既製の取り外し可能なバイオリアクターは、すぐに取り付け/取り外しができ、新しい場所に簡単に移動できます。

小規模なバイオガスステーションを計画している場合は、反応器を地下に設置し、レンガまたはコンクリートのタンク、および金属またはPVCのバレルの形で作ることをお勧めします。 このようなバイオエネルギーリアクターは屋内に設置できますが、一定の空気換気を確保する必要があります。

生物学的原料を調製するためのバンカーは、反応器に入る前に準備する必要があるため、システムの必須要素です。最大 0.7 ミリメートルの粒子に粉砕し、原料の水分含有量を 90 パーセントにするために水に浸します。 。

原料供給システムは、原料受け器、給水システム、調製された塊を反応器に供給するためのポンプから構成されます。

バイオリアクターが地下に作られる場合、原料の容器は地表に設置され、準備された基質は重力の影響下で独立してリアクターに流れ込みます。 バンカー上部に原料受けを設置することも可能ですが、その場合はポンプが必要となります。

廃棄物出口の穴は、原料入口の反対側の底部近くにあります。 固体画分の受け器は長方形の箱の形で作られており、そこに出口チューブがつながっています。 準備された生体基質の新しい部分がバイオリアクターに入るとき、同じ体積の固形廃棄物のバッチがレシーバーに供給されます。 その後、それらは優れたバイオ肥料として農場で使用されます。

生成されたバイオガスは、ガス ホルダーに保管されます。ガス ホルダーは通常、反応器の上部に設置され、円錐またはドームの形状をしています。 ガソリンタンクは鉄でできており、油絵の具で何層にも塗られています（これは腐食による破壊を避けるのに役立ちます）。 大規模な産業用バイオ施設では、バイオガス容器は反応器に接続された別個のタンクの形で作られます。

生成したガスに可燃性を与えるには、水蒸気を除去する必要があります。 バイオ燃料は水タンク（油圧シール）を介して配管され、その後、プラスチックパイプを介して直接消費のために供給できます。

時々、PVC製の特別な袋状のガスホルダーを見つけることができます。 それらは施設のすぐ近くにあります。 バッグがバイオガスで満たされるとバッグが開き、生成されたガスをすべて受け入れるのに十分な量にその体積が増加します。

効果的なバイオ発酵プロセスを発生させるには、基質を絶えず撹拌する必要があります。 バイオマスの表面に地殻が形成されるのを防ぎ、発酵プロセスを遅らせるために、バイオマスを常に積極的に混合する必要があります。 これを行うには、塊を機械的に混合するためのミキサーの形で、水中または傾斜スターラーが反応器の側面に取り付けられます。 小規模ステーションの場合は手動で、産業用ステーションの場合は自動制御されます。

嫌気性菌の活動に必要な温度は自動加熱システム（定置型反応器）により維持され、温度が常温以下になると加熱を開始し、常温に達すると自動的に停止します。 ボイラーシステムや電気ヒーターを使用したり、原料の入った容器の底に特別なヒーターを設置したりすることもできます。 同時に、バイオリアクターからの熱損失を減らす必要があり、これを行うには、バイオリアクターをグラスウールの層で包むか、ポリスチレンフォームなどの他の断熱材を使用します。

自分でできるバイオガス

個人住宅にとって、バイオガスの使用は現在非常に重要です。実質的に無料の肥料から、家庭用のガスを入手したり、家や農場の暖房に使用したりできます。 独自のバイオガス設置は、停電やガス価格の高騰に対する保証となるだけでなく、バ​​イオ廃棄物や不要な紙をリサイクルする優れた方法でもあります。

初めて建設する場合は、単純なスキームを使用するのが最も合理的であり、そのような構造はより信頼性が高く、長持ちします。 将来的には、より複雑な部品を追加して設置することができます。 面積が50平方メートルの家の場合、5立方メートルの発酵タンク容積で十分な量のガスが得られます。 適切な発酵に必要な一定の温度を確保するために、加熱パイプを使用できます。

建設の最初の段階では、バイオリアクター用の溝を掘ります。その壁は強化され、プラスチック、コンクリート混合物、またはポリマーリングで密閉される必要があります（底がしっかりしていることが望ましいですが、そのままでは定期的に交換する必要があります）使用済み）。

第 2 段階では、多数の穴を備えたポリマーパイプの形でガス排水管を設置します。 設置中、パイプの上部が反応器の計画された充填深さを超える必要があることを考慮する必要があります。 出口パイプの直径は7〜8センチメートル以下である必要があります。

次の段階は隔離です。 この後、準備した基板をリアクターに充填し、その後フィルムで包み、圧力を高めます。

第 4 段階では、ドームと出口パイプが取り付けられます。出口パイプはドームの最高点に配置され、反応器とガスタンクを接続します。 ガスホルダーはレンガで裏打ちされ、その上にステンレス鋼のメッシュが取り付けられ、石膏で覆われます。

ガスホルダーの上部にハッチが設置され、密閉され、均圧バルブを備えたガスパイプがそこから取り外されます。

重要！生成するガスは、バイオリアクターの自由部分に長期間保管すると高圧による爆発を引き起こす可能性があるため、常に除去して消費する必要があります。 バイオガスが空気と混合しないように水シールを設ける必要がある。

バイオマスを加熱するには、家の暖房システムからのコイルを設置できます。これは、電気ヒーターを使用するよりもはるかに経済的です。 蒸気を使用した外部加熱が可能で、原材料の通常以上の過熱を防ぎます。

一般に、DIY バイオガスプラントはそれほど複雑な構造ではありませんが、それを配置するときは、火災や破壊を避けるために細部に注意を払う必要があります。

追加情報。最も単純な生物学的施設の建設であっても、適切な文書で正式に確立する必要があり、技術図と機器設置図が必要で、衛生疫学ステーション、消防およびガス局から承認を取得する必要があります。

現在、代替エネルギー源の使用が勢いを増しています。 その中でも、肥料やサイレージなどの有機廃棄物からのバイオガスの生産という、バイオエネルギーのサブセクターが非常に有望です。 バイオガス生産ステーション (産業用または小規模家庭用) は、廃棄物処理の問題を解決し、環境燃料と熱、および高品質の農業用肥料を入手できます。

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消費の生態学 不動産: 自宅の私有地でバイオ燃料を少量生産するのは有益ですか? いくつかの金属樽やその他の鉄のガラクタがあり、自由時間がたくさんあるが、それを管理する方法がわからない場合は、はい。

あなたの村に天然ガスは存在せず、今後も存在しないと仮定してください。 そして、あったとしてもお金がかかります。 ただし、電気や液体燃料を使った高価な暖房よりは桁違いに安いです。 最寄りのペレット製造工場は数百キロ離れており、輸送費がかかります。 年々薪を買うのが難しくなってきていますし、薪を燃やすのも面倒です。 このような背景から、自分の裏庭で雑草、鶏の糞、お気に入りの豚の糞尿、または所有者の小屋の中身から無料のバイオガスを入手するというアイデアは、非常に魅力的に見えます。 あとはバイオリアクターを作るだけ！ テレビでは、倹約的なドイツの農家が「肥料」資源で暖をとり、今では「ガスプロム」を必要としない様子について話しています。 ここで、「フィルムは糞便から取り除かれる」という格言が真実になります。 インターネットには、「バイオマスからのバイオガス」や「DIY バイオガス プラント」というテーマに関する記事やビデオが溢れています。 しかし、この技術の実用化についてはほとんどわかっていません。誰もが家庭でのバイオガスの生産について話していますが、村での具体的な例や、道路を走っている伝説のヨーモバイルを見たことがある人はほとんどいません。 なぜそうなるのか、そして農村部における進歩的なバイオエネルギー技術の見通しはどうなるのかを考えてみましょう。

バイオガスとは何か + ちょっとした歴史

バイオガスは、さまざまな種類の細菌によるバイオマスの連続 3 段階分解 (加水分解、酸、メタン生成) の結果として生成されます。 有用な可燃成分はメタンであり、水素も存在する可能性があります。

可燃性メタンを生成する細菌の分解プロセス

多かれ少なかれ、動植物の死骸の分解中に可燃性ガスが発生します。

バイオガスのおおよその組成、成分の具体的な割合は、使用される原材料と技術によって異なります。

人々は長い間、この種の天然燃料を利用しようとしてきました。中世の年代記には、千年前、現在のドイツの低地地域の住民が革の毛皮を沼地のスラリーに浸すことによって腐った植物からバイオガスを受け取ったという事実への言及が含まれています。 暗黒の中世、そして啓蒙された数世紀においてさえ、特別に選ばれた食事のおかげで、時間内に大量のメタン放屁を放出して点火することができた最も才能のある隕石は、陽気な博覧会の公演で大衆の絶え間ない喜びを呼び起こした。 産業用バイオガス プラントは 19 世紀半ばに建設され始め、程度の差はあれ成功を収めました。 前世紀の80年代のソ連では、産業発展のための国家計画が採択されたものの、十数の生産施設が立ち上げられたものの、実行には至らなかった。 海外では、バイオガスの製造技術の改良と推進が比較的活発に行われており、稼働施設の総数は数万に上ります。 先進国（EEC、米国、カナダ、オーストラリア）では、これらは高度に自動化された大規模複合施設であり、発展途上国（中国、インド）では、家庭や小規模農場向けの半手作りのバイオガスプラントです。

欧州連合内のバイオガスプラント数の割合。 ドイツのみで技術開発が活発に行われているのが一目瞭然、その理由は政府の補助金や税制優遇がしっかりしているから

バイオガスにはどのような用途があるのでしょうか?

燃えるので燃料として使われているのは明らかです。 工業用および住宅用建物の暖房、発電、調理。 ただし、すべてが YouTube に散在するビデオで示されているほど単純なわけではありません。 バイオガスは、発熱設備内で安定して燃焼する必要があります。 これを行うには、そのガス環境パラメータをかなり厳しい基準に合わせる必要があります。 メタン含有量は少なくとも 65% (最適 90 ～ 95%) でなければならず、水素が存在せず、水蒸気が除去され、二酸化炭素が除去され、残りの成分は高温に対して不活性である必要があります。

悪臭のある不純物を含まない「動物の糞」由来のバイオガスを住宅の建物で使用することは不可能です。

正規化された圧力は 12.5 バールで、値が 8 ～ 10 バール未満の場合、最新モデルの暖房機器や厨房機器の自動化によりガスの供給が停止されます。 発熱体に入るガスの特性が安定していることが非常に重要です。 圧力が通常の制限を超えた場合、バルブが作動するため、手動でバルブをオンに戻す必要があります。 ガス制御システムが装備されていない古いガス機器を使用するのは危険です。 せいぜい、ボイラーのバーナーが故障する可能性があります。 最悪のシナリオは、ガスが供給されなくなることだが、供給は止まらない。 そしてこれはすでに悲劇を孕んでいます。 これまで述べてきたことを要約しましょう。バイオガスの特性は必要なパラメータに合わせられなければならず、安全上の注意事項は厳密に遵守されなければなりません。 バイオガス生産のための簡素化された技術チェーン。 重要な段階は分離とガス分離です

バイオガスの生成に使用される原料

動植物原料

• 植物原料はバイオガスの生産に優れています。新鮮な草からは最大の燃料収量が得られます - 原料 1 トンあたり最大 250 m3、メタン含有量は最大 70%。 若干少ないですが、トウモロコシサイレージからは最大 220 m3、ビートトップからは最大 180 m3 が得られます。 緑の植物なら何でも適しており、藻類や干し草も適しています（1トンあたり100立方メートル）が、明らかに過剰な場合にのみ貴重な飼料を燃料として使用するのは理にかなっています。 ジュース、油、バイオディーゼルの生産中に形成されるパルプからのメタンの収率は低いですが、材料も無料です。 植物原料の不足により、生産サイクルは1.5〜2か月と長くなります。 セルロースなどのゆっくりと分解する植物廃棄物からもバイオガスを得ることが可能ですが、効率が非常に低く、メタンの生成も少なく、生産サイクルが非常に長くなります。 結論として、植物原料は細かく刻む必要があると言います。
• 動物由来の原料：伝統的な角やひづめ、酪農場、屠殺場、加工工場からの廃棄物も適しており、破砕された形状でも使用できます。 最も豊富な「鉱石」は動物性脂肪で、メタン濃度が最大 87% の高品質バイオガスの収量は 1 トンあたり 1500 m3 に達します。 しかし、動物性原料は不足しており、通常、他の用途が見出されています。

排泄物からの可燃性ガス

• 肥料は安価で多くの農場で豊富に入手できますが、バイオガスの収量と品質は他の種類のバイオガスよりも大幅に低くなります。 牛の肉や馬のリンゴはそのままの状態で使用でき、発酵はすぐに始まり、メタン含有量が低く (最大 60%)、原料 1 トンあたりのバイオガス収量は 60 m2 です。 生産サイクルは10〜15日と短いです。 豚の糞尿と鶏の糞は有毒です。有益な細菌が発生できるように、植物の廃棄物やサイレージと混合されます。 大きな問題は、家畜の建物を清掃するときに使用される洗剤組成物と界面活性剤に代表されます。 肥料に大量に含まれる抗生物質と併用すると、細菌環境が阻害され、メタンの生成が抑制されます。 消毒剤を使用しないことは完全に不可能であり、肥料からのガス生産に投資している農業企業は、一方では衛生と動物の病気の管理、そして一方ではバイオリアクターの生産性の維持との間で妥協点を模索することを余儀なくされています。他の。
• 完全に無料の人間の排泄物も適しています。 しかし、通常の下水を使用するのは採算が悪く、糞便の濃度が低すぎ、消毒剤や界面活性剤の濃度が高すぎます。 技術者らは、「製品」がトイレから下水システムにのみ流れる場合にのみ使用できると主張しているが、その条件は、ボウルを1リットルの水（標準は4/8リットル）だけで流すことを条件としている。 もちろん洗剤も使わずに。

原材料の追加要件

バイオガス生産用の最新の設備を導入した農場が直面する深刻な問題は、原料に固形異物が含まれてはいけないことです; 石、ナット、ワイヤーまたは板が誤って塊に入り込むと、パイプラインが詰まり、高価な糞便が使用できなくなります。ポンプまたはミキサー。 原料からの最大ガス収量に関する所与のデータは、理想的な実験室条件に対応していると言わなければなりません。 実際の生産でこれらの数値に近づけるには、必要な温度を維持する、細かく粉砕した原材料を定期的に撹拌する、発酵を活性化する添加剤を添加するなど、多くの条件を満たさなければなりません。 「自分の手でバイオガスを生産する」に関する記事の推奨に従って組み立てられた間に合わせの設備では、最大レベルの20％を達成することはほとんど不可能ですが、ハイテク設備では60％の値を達成できます。 95%。

さまざまな種類の原料の最大バイオガス収量に関する非常に客観的なデータ

バイオガスプラントの設計

バイオガスを生産するのは有益ですか?

先進国では大規模な産業施設が建設されているが、発展途上国では主に小規模農場向けの小規模な産業施設が建設されていることはすでに述べた。 その理由を説明しましょう。

家庭でバイオ燃料を生産することに意味はあるのでしょうか?

自宅の私有地でバイオ燃料を少量生産するのは有益ですか? いくつかの金属樽やその他の鉄のガラクタがあり、自由時間がたくさんあるが、それを管理する方法がわからない場合は、はい。 しかし、悲しいことに、貯蓄はわずかです。 そして、少量の原材料とメタン生成を伴うハイテク装置への投資は、いかなる状況においても意味がありません。

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原料を混合して発酵プロセスを活性化しないと、メタン収量は可能な収量の 20% を超えません。 これは、最良の場合、選択した草を 100 kg (ホッパー積載) で使用すると、圧縮を考慮せずに 5 m3 のガスを得ることができることを意味します。 そして、メタン含有量が50％を超えていれば、それが発熱体で燃焼することは事実ではありません。 著者によれば、原材料は毎日搬入される、つまり生産サイクルは 1 日であるとのことです。 実際の所要時間は60日です。 発明者が得たバイオガスの量は、容量15 kW（約150平方メートルの住宅用建物）の暖房ボイラー用に、霜が降りる天候下でなんとか満たすことができた50リットルのシリンダーに含まれており、2分間に十分です。 。

バイオガス生成の可能性に興味がある人は、特に経済的な観点からこの問題を注意深く研究し、技術的な質問についてはそのような作業の経験を持つ専門家に問い合わせることをお勧めします。 バイオエネルギー技術がすでにしばらく使用されている農場から得られる実用的な情報は非常に貴重です。 出版された