Hoe biobrandstof thuis met eigen handen uit mest te maken

Moderne technologieën voor de verwerking van allerlei soorten grondstoffen openen het perspectief voor een succesvolle oplossing van de taak om biobrandstof uit mest direct thuis te produceren. Bovendien kunt u, door thuis biobrandstof te maken met nieuwe principes van afvalverwerking, tegelijkertijd meststoffen voor landbouwgewassen produceren.

Wat daarvoor nodig is en hoe u een bioreactor correct bouwt – deze vragen behandelen we in detail in ons artikel. We geven aanbevelingen voor de keuze van de beste grondstof voor de productie van biogas en bespreken de bijzonderheden van het gebruik van de verkregen brandstof voor huishoudelijke doeleinden.

De gemakkelijkste weg is uiteraard de aanschaf van kant-en-klare industriële installaties. De hoge kosten ervan dwingen echter tot het overwegen van opties om productiesystemen met de hand te vervaardigen.

Kort over de definitie van biogas

Volgens wetenschappelijke definities is biogas een product dat ontstaat door het fermentatieproces van een massa biologisch afval. Het fermentatieproduct is daarbij methaan of waterstof.

De vorming van methaan (of waterstof) vindt plaats door de activiteit van drie soorten bacteriën:

• hydrolytische;
• zuurvormende;
• methaanvormende.

Een kwalitatief fermentatieproduct is de samenstelling van het gasmengsel, waarvan de inhoud in de volgende verhouding is verdeeld: 50–85% methaan, 15–50% koolstofdioxide en minder dan 5% waterstofsulfide.

Zo ziet een structuurschema van de winning van alternatieve energie er ongeveer uit. Hierbij worden voor het huishouden traditionele grondstofbronnen gebruikt, die uitstekend geschikt zijn voor de productie van alternatieve energie – biobrandstof.

Dit gasmengsel wordt door filters geleid om het te zuiveren van de aanwezigheid van CO² en H²S, waarna zuiver biologische methaan overblijft. Dit gas verschilt niet van aardgas dat in de huishoudelijke en industriële sector wordt gebruikt.

Grondstoffen voor de productie van een kwalitatief biologisch gasmengsel zijn doorgaans:

• mest en pluimveemest;
• afval van de alcoholproductie (spoed);
• overschotten van de bierbrouwerij (bostel);
• fecaliën en afval van de visverwerking;
• bietenpulp, huishoudelijk afval, gras en dergelijke.

Dit is slechts een deel van alle geschikte grondstoffen. Maar zelfs deze lijst laat zien hoe divers de grondstoffen zijn om de productie van biogas op continue basis te kunnen realiseren.

Een installatie voor de productie van biobrandstof, gebouwd voor de behoeften van een van de vele actieve boerderijen. Een installatie met een klein volume, maar die ruimschoots aan de behoeften van een particulier landbouwbedrijf voldoet.

De volumetrische opbrengst van het gasmengsel hangt rechtstreeks af van het type gebruikte grondstof en het drogestofgehalte ervan. Als u bijvoorbeeld runderenmest gebruikt, kunt u uit één ton mest 50-60 m³ biobrandstof verkrijgen, die tot 60% methaan bevat.

Aangenomen wordt dat het beste materiaal afval met een hoog vetgehalte is. De verwerking van één ton vetafval via een klassieke biobrandstofinstallatie kan tot 1300 m³ gasmengsel opleveren, met een methaangehalte tot 90%.

Hoe u een verwerkingsmodule voor de boerderij maakt?

Om een systeem te bouwen dat afval omzet in biobrandstof, dient u minimaal op de hoogte te zijn van het werkingsprincipe van dergelijke apparaten en enig inzicht te hebben in de schematechniek.

Schema van de bioreactorinstallatie: 1 – bioreactor; 2 – roerder; 3 – verhitter; 4 – pomp; 5 – filterelement; 6 – gascompressor; 7 – gashouder; 8 – mestverzamelaar; 9 – uitlaat voor meststoffen (slib); 10 – verwarmingsregelpaneel

Laten we beide overwegen, maar er moet worden opgemerkt dat de bouw van een volwaardige installatie een nogal lastige en kostbare zaak is. Thuis lukt het meestal alleen om zoiets als verwerkingsinstallaties te maken. Niettemin zijn sommige pogingen succesvol.

Werkingsprincipe van de bio-installatie

De technologie voor de productie van biobrandstof ondersteunt doorgaans de volgende systeembenadering:

1. De bioreactor (opslagtank) wordt gevuld met mest.
2. Gedurende een bepaalde tijd vindt er een gistingsproces plaats in de reactor.
3. Er ontstaat een gasomgeving.
4. De gassen worden uit de reactor afgevoerd.
5. Het gasmengsel wordt gereinigd en naar gebruik als brandstof geleid.

De samenstelling van het verkregen gasmengsel aan de uitlaat wordt gekenmerkt door een vrij hoge verzadiging met verschillende stoffen. Het grootste aandeel in procenten is methaan (60%), kooldioxide (35%) en andere stoffen, waaronder waterstofsulfide (5%).

Zo ziet het diagram van de gasverdeling in het mengsel eruit: 1 – methaangehalte ongeveer 63-65%; 2 – kooldioxidegehalte ongeveer 30-33%; 3 – waterstofsulfidegehalte ongeveer 2%; 4 – ammoniakgehalte ongeveer 1%; 5 – waterstofgehalte ongeveer 1%

Ondertussen zijn voor een efficiënte werking van een zelfgemaakte gasproductiestation aanzienlijke voorraden van afvalstoffen van dieren nodig.

Daarom is het eerste waar u op moet letten bij het oplossen van de taak om biobrandstof in huiselijke (tuin)omstandigheden te verkrijgen, de aanwezigheid van grondstoffenbronnen voor de verwerkingsinstallatie.

Zelf een bioreactor bouwen

Nadat u de grondstoffenbronnen heeft bepaald, moet u vervolgens de locatie voor de thuis- (of tuin)bioreactor bepalen. De reactor zelf is een luchtdichte, voldoende stevige container met een volume dat is berekend op basis van de dagelijkse aanvoer van mest als grondstof voor verwerking (ter informatie: voor de productie van 100 m³ gasmengsel is ongeveer 1 ton mest nodig).

Tabel met de verhouding van mestsoort en hoeveelheid verkregen biogas

Een tabel die de efficiëntie van een bepaald type biologisch afval weergeeft vanuit het oogpunt van het verkregen gasvolume. Zoals uit de tabel blijkt, is varkensmest het meest efficiënt, omdat het de grootste hoeveelheid biobrandstof kan opleveren.

Een dergelijke container zal op een stevige fundering moeten worden geplaatst, voorzien van afsluiters en andere technische attributen volgens het klassieke schema. Het bovenste deel van de container kan het beste worden gemaakt als verwijderbaar, met boutbevestigingen en een afdichtingspakking.

Om de continuïteit van de cyclus te waarborgen, moet de opslagcontainer worden uitgerust met een kunstmatige verwarmingsmodule. Als in de zomer de efficiëntie van de mestgisting en de snelheid van gasvorming voldoende worden gewaarborgd door de externe temperatuuromstandigheden, verandert de situatie in de winter.

Voor wintergebruik van de bioreactor is kunstmatige verwarming noodzakelijk, aangezien de activiteit van gistingbacteriën al stopt bij 4-10 °C boven nul. Dienovereenkomstig moet de tank een goed uitgevoerde thermische isolatie hebben. De klassieke isolatiemethode met minerale wol is hiervoor geschikt.

Een duidelijk voorbeeld van isolatie van de bioreactor voor wintergebruik. Als isolatiemateriaal is hier minerale wol gebruikt. Bovenop is de laag wol bedekt met folie.

Er zijn verschillende opties voor de organisatie van verwarming. Bijvoorbeeld het gebruik van elektrische verwar mers of een verwarmingssysteem met water als warmtedrager (watermantel).

Het vermogen van het verwarmingscircuit moet worden berekend op basis van de optimale temperatuur in de reactor van 25-40 °C, die nodig is voor een efficiënt gistingsproces van de biomassa.

Naast verwar mers wordt de activiteit van de gisting van biomassa beïnvloed door de mate van stagnatie. In wezen moet de mest binnen de tank constant in beweging zijn. De beweging van de biomassa versterkt het gistingsproces en verkort de tijd om de gascomponent te verkrijgen.

Optie voor een zomerinstallatie voor mestverwerking en biobrandstofproductie. In dit geval is de verwarming gemaakt als een betonnen waterbad waarin de reactor is ondergedompeld. Deze installatie kan echter niet in de winter worden gebruikt.

Het probleem van het organiseren van beweging wordt opgelost door een speciale mechanische roerder in de bioreactorconstructie. De as van dit apparaat is verbonden met de as van een laagtoerige motor die de rotatie verzorgt. Het in- en uitschakelen van het mengproces kan handmatig of automatisch gebeuren.

Op onze website staat een ander artikel met een handleiding voor het bouwen van een installatie voor de productie van biogas voor een particulier huis.

Het productieproces van biogas en meststoffen

De constructie van een systeem voor biobrandstofproductie thuis voorziet technologisch in het vullen van de tank met mest tot ongeveer 1/3 van de capaciteit. Voor het laden wordt een laadluik met een luchtdicht deur gemaakt. Het resterende vrije bovenste deel van de bioreactor wordt gebruikt voor de ophoping van geproduceerde gassen.

Een zelfgemaakte mini-bioreactor, gemaakt op basis van een gewoon 200-liter vat. In principe is het zeer geschikt voor gebruik in een particulier huishouden om te voorzien in bescheiden behoeften aan biologische brandstof. Dit is dezelfde constructie die thuis daadwerkelijk kan worden gebouwd voor biobrandstofproductie.

Op de bovenste en onderste niveaus van het vat moeten uitlaatopeningen worden gemaakt. Bovenin – een gasuitlaat, onderin een uitlaat voor de afvoer van verwerkte mest (meststoffen). Ook in het gebied van het bovenste gedeelte van het vat is het raadzaam een kijkvenster te monteren voor observatie van het proces.

De aansluiting voor de afvoer van het gasmengsel wordt met een luchtdichte buis verbonden met een apparaat dat tegelijkertijd de functies van separator en waterslot vervult. Voor de verbinding wordt een buis (metalen of polyethyleen) met een kleine diameter (25-32 mm) gebruikt.

De separator zelf is een relatief klein vat dat met water is gevuld. Het gas dat door de waterkolom stroomt, wordt gezuiverd, afgevoerd naar de gasopslagtank en vervolgens aan de verbruikers geleverd.

Voorbeeld van een tweetrapsseparator – een hydraulische afsluiter voor de toevoer van het gasmengsel dat uit de bioreactor komt. Een dergelijke filteroptie levert een kwalitatief gereinigd product op.

De onderste aansluiting op de reactor (voor de afvoer van afgewerkte mest – slib) dient bij voorkeur een zo groot mogelijke diameter te hebben. Hierop wordt een afsluiter (schuifafsluiter) aangesloten en wordt een leiding gemaakt naar het reservoir voor het verzamelen van slib. De afgewerkte massa kan op het bedrijf succesvol worden gebruikt als meststof.

Gedetailleerde informatie over het bepalen van het benodigde volume van de tank, evenals berekeningen van de efficiëntie van de bioreactor en de haalbaarheid van het toepassen van biogas, hebben we behandeld in het volgende artikel.

Wat moet de samenstelling van de mestmassa zijn?

De in de bioreactor te laden mestmassa mag niet eenvoudigweg worden beschouwd als grondstof die in elke kwaliteit geschikt is. De samenstelling van de substantie is van fundamenteel belang voor het gistingsproces. In de praktijk is waargenomen dat een vermindering van de deeltjesgrootte van het substraat gepaard gaat met een betere efficiëntie van het proces.

Uitgesproken vezeligheid van het substraat en vergroting van het contactoppervlak voor bacteriën – dat zijn de belangrijkste criteria die bijdragen aan een snelle ontleding van de mestmassa. In deze toestand vormt de mestgrondstof bij verwarming en menging geen bezinksel of film op het oppervlak, wat de filtratie van het gasmengsel aanzienlijk vereenvoudigt.

Voorbereiding van de mestmassa voor het laden in de reactor. Aan deze procedure wordt niet minder aandacht besteed dan aan al het andere, indien u een aanzienlijke hoeveelheid biobrandstof in een korte tijdspanne wenst te verkrijgen.

De mate van verkleining van de grondstof bepaalt de duur van de gisting, wat op zijn beurt invloed heeft op de hoeveelheid verkregen gas. Om de gistingstijd te verkorten, is het dus noodzakelijk de grondstof goed te verkleinen: hoe beter de kwaliteit van de verkleining, hoe korter de gistingsperiode.

Bijzonderheden van het gebruik van biogas voor huishoudelijke doeleinden

Het toepassingsgebied van deze vorm van energiebron is vrij breed. Dankzij het gebruik van biogas als brandstof wordt elektrische energie geproduceerd, heet water of stoom verkregen. Er zijn vele praktijkvoorbeelden waarin biobrandstof wordt gebruikt voor het tanken van auto's.

Maar om problemen bij het gebruik van dergelijke brandstof in het huishouden te voorkomen, is het van groot belang een opslag voor het geproduceerde biogas in te richten, waarbij de juiste locatie voor de gasopslagtank op het terrein wordt aangewezen.

Biogasinstallaties van dit type zijn apparatuur die de mogelijkheid biedt om afvalvrije productie te creëren. In dit opzicht tonen bepaalde landen in West-Europa een goed voorbeeld.

In Denemarken heeft de productie van deze brandstof bijvoorbeeld bijna 20% van de totale energiebronnen van het land bereikt. In grote regio's van de wereld – India en China – lopen de biogasinstallaties in de honderdduizenden.

Krachtige industriële installaties voor de winning van biobrandstof. Dergelijke constructies kunnen grote landbouwstructuren volledig van biobrandstof voorzien. Wereldwijd wordt een groot aantal van dergelijke systemen gebruikt. En de kwantitatieve groei gaat actief door.

Het is niet zonder reden dat er wereldwijd een aanzienlijke toename van de belangstelling voor de processen van biogasproductie wordt opgemerkt.

Dit is een van die energievarianten die tot de alternatieve bronnen worden gerekend en waarvan men de toekomst verwacht. Daarom volgen boeren, beheerders van nutsvoorzieningen, eigenaren van particuliere huishoudens en kleine bedrijven de ontwikkeling van de technologie nauwlettend.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Overzicht van een aggregaat voor de productie van biogas, bij de vervaardiging waarvan een plastic tank van 127 l is gebruikt. Kenmerken van het apparaat en tips voor gebruik.

Bijzondere interesse in de toepassing van de installaties is er bij eigenaren in de restaurant- en horecascene, waar het thema van voedselafvalverwerking actueel blijft. Op deze basis is er een goede mogelijkheid om goedkope verwerking van organisch afval te creëren die gunstig is voor de bedrijven. Tot slot is de technologie voor de productie van biobrandstof een echte bescherming van het milieu, wat niet kan worden gezegd van de productie van andere energiebronnen.

Bent u geïnteresseerd in de fabricage van biobrandstof en wilt u enkele punten verduidelijken? Stel uw vragen in de reacties – onze experts zullen proberen dergelijke punten te verduidelijken.

Of bent u niet onbekend met de fabricage van een bioreactor en het proces van biogasproductie? Deel uw praktische kennis en uw mening over dit onderwerp onder ons artikel – veel bedrijfsleiders zullen geïnteresseerd zijn in uw ervaring en aanbevelingen.