Cuando escuché que se puede hacer gas libre de desechos de cocina para estufas, calentadores o incluso refrigeradores de propano, supe que tenía que mirarlo. ¡Y me encanta! Aquí está todo lo que necesita saber para comenzar a fabricar su propio biogás.
El biogás (principalmente metano) se produce mediante el compostaje de material orgánico en un entorno con bajo nivel de oxígeno. Mezcle sólidos de compost a una proporción de 30:1 carbono / nitrógeno, con 1:1 agua a sólidos en un recipiente hermético con colector de gas. Permita la fermentación a 70F–105F hasta que la producción de gas se ralentice. Retire el té de compost y repita.
Si bien el proceso es simple, hay bastantes detalles para corregir. En este artículo, revisaré cada parte en detalle para ayudarlo a comenzar a construir un generador de biogás a escala doméstica.
Cómo hacer un Digestor de Biogás
En primer lugar, si se toma en serio la fabricación de biogás, le recomiendo encarecidamente que compre una copia del Manual de Biogás, que es el mejor recurso absoluto que he visto para un constructor de biogás de bricolaje.
Los digestores de biogás vienen en dos tipos básicos: continuo y por lotes. Los tipos de lotes se llenan de una sola vez, se dejan ceremizar y producir gas, y luego se vacían cuando finaliza la producción. Los generadores continuos, por otro lado, una vez llenos con una carga de arranque se pueden agregar poco a poco, y el producto terminado también se puede quitar poco a poco.
Digestores de biogás de barril simple
Los digestores de biogás más simples se pueden hacer de barriles de plástico grandes, bolsas de plástico o vejigas de plástico grandes. La mayoría de los metales se corroen cuando están en contacto con el té de compost, por lo que los barriles de acero tendrían que estar revestidos con plástico para poder usarlos.
En la parte superior del digestor, coloque una pequeña tubería y una válvula para extraer el biogás. Para un digestor de biogás de tipo lote, lo llena una vez, luego lo deja generar durante unas semanas antes de vaciarlo. Para esto, una tapa de barril típica de tipo a servirá para cargar y descargar. Sin embargo, tiene la opción de instalar una espita de mayor diámetro para extraer el líquido terminado, por lo que no es necesario volcar el barril o extraerlo. El té de compost producido por un digestor de biogás cargado y que funciona correctamente debe ser un líquido fino, incluso si se agregaron sólidos inicialmente.
Ejemplo de Digestores de biogás de barril de trabajo
El siguiente dibujo muestra un ejemplo de digestor de biogás de bóveda subterránea diseñado para producción continua. Aquí, la mayor diferencia de un sistema de tipo lote es la adición de puertos de carga y descarga.
Los puertos de carga pueden ser una tubería o tolva que ingresa a la cámara de fermentación desde la parte inferior y se inclina hacia arriba para evitar que el líquido de compost se derrame por la parte superior. Este puerto debe estar conectado en la parte inferior de la cámara para evitar que el biogás se escape, pero debe estar ligeramente sellado cuando no esté en funcionamiento para evitar que el exceso de oxígeno ingrese al sistema e interrumpa la producción de gas.
El puerto de salida está construido de manera similar a los puertos de carga, conectándose en la parte inferior del digestor de biogás. Sin embargo, puede inclinarse hasta la altura correcta para permitir que se produzca un desbordamiento cuando la cámara está llena. O puede ser simplemente una válvula que se abre manualmente durante un tiempo cuando el contenido de la cámara necesita vaciarse parcialmente.
Almacenamiento de biogás
El biogás puede almacenarse directamente en el tanque que lo produjo o descargarse a un tanque externo. Almacenar el gas externamente le permite regular más fácilmente la presión del gas para un flujo constante y ahorrar espacio en su digestor. Si está purificando el gas antes de usarlo, el almacenamiento externo también tiene mucho sentido.
Almacenamiento interno de gas
Con diseños de almacenamiento interno, como el diagrama anterior, el gas presurizará el digestor. Para un diseño de lote cerrado, esto está bien, siempre y cuando haya dejado suficiente espacio libre inicialmente. Para diseños continuos, la presión adicional servirá para empujar el té de compost hacia arriba por los tubos de alimentación y bajar el nivel de agua en el tanque, formando una burbuja de gas en el punto más alto del tanque. Por esta razón, los digestores continuos de biogás deben tener tubos de alimentación que se extiendan por encima del nivel de agua en el tanque.
Almacenamiento externo de gas
Dos diseños populares de almacenamiento de biogás son el diseño de tubo interior y el diseño de barril invertido.
El método de almacenamiento del tubo interior es simplemente cualquier neumático de bicicleta o vejiga de goma insertada a lo largo del tubo que extrae biogás para su uso. Esta vejiga se expandirá y llenará a medida que se produzca el gas, y ayuda a mantener una presión de gas más consistente, lo que es conveniente para su uso en estufas y otros quemadores.
El segundo método es el método de barril invertido, que es simple un barril invertido en un recipiente (generalmente otro barril ligeramente más grande) de agua o aceite. Aquí la línea de gas del digestor se ejecuta bajo el agua, y se deja que burbujee hacia arriba y hacia el barril invertido.
Con el tiempo, se forma una bolsa de gas debajo, flotándola hacia arriba y permitiendo que el peso del barril presurice el gas. El biogás se puede extraer para su uso ejecutando una segunda línea hacia abajo, alrededor y hasta la parte superior del interior del barril. O bien, se puede perforar un orificio en la parte superior del barril invertido para instalar un puerto de recolección.
Un beneficio secundario del método de almacenamiento en barril es que también realiza un nivel de purificación.
Purificación de biogás
El biogás es naturalmente una mezcla de una serie de compuestos diferentes, los más abundantes son el metano, el dióxido de carbono (CO2) y el vapor de agua. También hay una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno, con el olor característico a huevos podridos.
En El Manual de Biogás, el autor no recomienda ninguna forma de purificación o lavado para la mayoría de los usos, excepto para el almacenamiento potencialmente a largo plazo o para su uso en motores de combustión interna, donde se desea la mayor pureza de metano posible.
Si le preocupa el olor del biogás, que es muy similar al del gas natural producido comercialmente, puede filtrarlo de un par de maneras. Lo más fácil es hacer burbujas a través del agua. Agregar hidróxido de sodio (también conocido como limpiador de desagües, NaOH) al agua aumentará la eficiencia del proceso. También puede pasar el biogás a través de una caja de óxido de hierro, que reacciona con el sulfuro de hidrógeno y lo elimina.
La eliminación de dióxido de carbono del biogás aumenta su potencia, haciéndolo más denso en energía para un almacenamiento eficiente a largo plazo o para su uso en motores de combustión interna. Una forma es hacer burbujas en la solución a través de una solución de hidróxido de calcio (CaOH). Mientras que cualquier base haría el truco, como el hidróxido de sodio mencionado anteriormente, el hidróxido de calcio es bueno porque puede rejuvenecerse parcialmente a través de la exposición al oxígeno, lo que le permite durar mucho más tiempo.
Control de temperatura
Las bacterias que producen biogás pueden vivir en un amplio rango de temperaturas, desde la congelación hasta los 140F. Sin embargo, el rango de temperatura óptimo es de 70F a 105F. Por debajo de aproximadamente 70F, las bacterias producen sustancialmente menos biogás, que es una de las principales razones por las que su séptica no produce cantidades significativas de biogás. Cualquier cantidad superior a aproximadamente 105F y las bacterias termofílicas comienzan a tomar el control, lo que aumenta la cantidad de dióxido de azufre oloroso producido, y ralentizará la producción de la temperatura que más tarde cae por debajo de 105F.
Durante el verano, en la mayoría de los climas, un digestor de biogás debería funcionar bastante bien. Un digestor que funciona caliente puede mantenerse a la sombra o pintado de blanco, mientras que un digestor que funciona frío puede pintarse de negro y colocarse al sol.
Si planea hacer funcionar el digestor en invierno, lo más probable es que necesite aislamiento o calor externo para seguir funcionando. Si bien las bacterias producen parte de su propio calor, necesitarán ayuda en todos los climas menos en los más suaves o tropicales.
Los digestores enterrados o subterráneos necesitarán aislamiento para mantenerlos aislados de la temperatura del suelo, que es demasiado fría para permitir una producción suficiente de biogás.
Seguridad
El biogás en su forma natural no es explosivo, pero si se le permite mezclarse con oxígeno, entonces forma una mezcla inflamable. El Manual de biogás recomienda las siguientes precauciones:
- Mantenga los digestores de biogás al menos ligeramente presurizados, de modo que el oxígeno no pueda obtenerlo
- Los digestores deben funcionar en un área bien ventilada
- Los supresores de llama, como un burbujeador de agua, deben instalarse en las líneas de suministro entre los quemadores y los tanques de almacenamiento.
Siembra y arranque inicial
Todos los digestores de biogás funcionan con bacterias y deben inocularse con bacterias adecuadas para funcionar bien. El estiércol húmedo que nunca se ha secado lleva los organismos adecuados. Agregar cualquier cantidad hará que el proceso comience, pero cuanto más agregue, más rápido irá.
Los generadores de biogás continuos continuarán funcionando después de la siembra inicial, siempre y cuando se mantengan en funcionamiento y no se permita que se sequen.
Los digestores por lotes generalmente se siembran con una porción del té de compost extraído de la tirada anterior, que es rico con la batería adecuada.
Por supuesto, si planea hacer su digestión principalmente con estiércol, no debe tener especial cuidado.
Qué puedo poner En un Digestor de Biogás
Cualquier materia orgánica se descompondrá y producirá metano en un digestor de biogás. Los materiales más populares y productivos son el estiércol y la vegetación vegetal.
Cualquier cosa que normalmente tiraría en la pila de compost funcionará con un digestor de biogás.
Como una pila de compost caliente típica, los digestores de biogás funcionan de la manera más eficiente, produciendo la mayor cantidad de gas posible, cuando hay una buena mezcla de carbono y nitrógeno. Esto se puede lograr incluyendo una buena mezcla de» marrones «y» verdes», mientras se vigila lo bien que le está yendo al digestor. Pero, los abonos generalmente funcionan bastante bien por sí solos sin la necesidad de obtener una mezcla perfecta.
Si usted es el tipo de medición, tome una copia del Manual de biogás, que tiene tablas grandes que muestran la relación de nitrógeno y carbono de los aditivos de compostaje más comunes.
¿Cuánto Biogás Obtiene?
Algunos valores de producción comúnmente aceptados:
- El estiércol produce de 4 a 9.6 pies cúbicos / libra
- La madera produce aproximadamente 8 pies cúbicos / libra
- La paja produce aproximadamente 3.2 – 4.8 pies cúbicos / libra
- Las verduras producen aproximadamente 8 – 12.8 pies cúbicos / libra
- Los recortes de césped producen aproximadamente 4.8 pies cúbicos / libra
La cantidad de biogás que obtiene depende del material que coloque allí, y las condiciones del digestor. Las buenas temperaturas y la inoculación adecuada (siembra) aseguran una producción óptima.
El biogás produce aproximadamente 654 Btu de calor por pie cúbico de gas
El pequeño digestor de biogás del video de arriba produce suficiente metano para alimentar un quemador de estufa durante 45 minutos al día en un solo tambor de 55 galones. Esta producción proviene de una sola carga de 1/3 de estiércol y 1/3 de agua, que dura aproximadamente 3 semanas cada carga.
Lo que funciona con biogás
Cualquier aparato que funciona con propano, butano o gas natural se puede convertir para funcionar con biogás:
- Calentadores de espacio
- Calentadores de agua
- Estufas / hornos de gas
- Refrigeradores de propano
- Luces / linternas
- Motores de combustión interna
- Secadora de ropa
El biogás es menos volumen que otros tipos de gas. Por lo tanto, si bien se quemará bien en un dispositivo de propano o gas natural sin modificaciones, no producirá tanto calor como antes.
Los aventureros pueden corregir esta deficiencia perforando el orificio del quemador en una cantidad determinada, permitiendo que fluya más gas. En el Manual de Biogás, el autor proporciona una amplia instrucción sobre cómo calcular cuánto más grande debe ser el agujero para funcionar correctamente.
¿Cuánto Biogás Necesita?
Aquí hay una tabla de la cantidad estimada de energía, en Btu, utilizada por los aparatos de gas comunes. Usando la cifra de 654 btu / pie cúbico, también he calculado el volumen aproximado de gas que se usaría por hora, en un aparato modificado para escurrir biogás.
| Aparato | Btu / h | pies cúbicos / h |
|---|---|---|
| Calentadores de agua (6 gpm) | 225 | 0.344037 |
| Quemador de gas | 9 | 0.013761 |
| Horno de gas por pie cúbico | 8 | 0.012232 |
| Refrigerador de propano por pie cúbico | 2.3 | 0.003517 |
| Linternas por manto | 1.5 | 0.002294 |
| Motores de combustión interna por hp | 10.7 | 0.016361 |
| Secador de ropa | 22 | 0.033639 |
Las clasificaciones de los calentadores de espacio varían bastante, pero se pueden dividir por 654 para obtener la cifra por hora en términos de pies cúbicos de biogás.
Generar biogás a partir de residuos humanos
El biogás se puede generar a partir de residuos humanos, de hecho, es un productor bastante productivo. Pero hay una serie de consideraciones a tener en cuenta al hacer esto.
Para aquellos de nosotros que esperamos ejecutar toda su casa con desechos humanos, eso desafortunadamente no es realista porque la cantidad de desechos producidos por persona es en realidad bastante baja en comparación con el requisito de gas de la persona típica. La humanidad por sí sola no produce suficiente gas.
El compost de desecho humano se puede mezclar con otras fuentes orgánicas para aumentar la producción, pero se debe tener cuidado para prevenir enfermedades. Si bien los desechos humanos se usan comúnmente como fertilizante en todo el mundo, asegúrese de que está tomando las precauciones adecuadas para las regulaciones en su jurisdicción.
¿Qué es exactamente el Biogás?
El biogás es una mezcla natural de principalmente metano con dióxido de carbono y vapor de agua, que es producida por bacterias que prosperan en ambientes con bajo contenido de oxígeno (anaeróbicos).
El proceso de producción de biogás es muy similar al compostaje regular, excepto que generalmente se realiza en forma líquida en lugar de una pila sólida, y el proceso de fermentación debe ocurrir en un recipiente hermético para mantener el oxígeno y almacenar el biogás producido. Pero, ambos resultan en un maravilloso fertilizante orgánico al final.
Las áreas agrícolas de todo el mundo han estado produciendo biogás durante algún tiempo. Los agricultores alemanes, en particular, han sido muy activos en la construcción de plantas de biogás a escala industrial para reutilizar estiércol, maíz y residuos de alimentos para producir electricidad. Las plantas de biogás alemanas produjeron 2.291 megavatios de electricidad en 2010. En el mundo en desarrollo, los generadores de biogás de pequeño tamaño se han vuelto muy populares, proporcionando propano como gas de cocina para su uso en los hogares de los agricultores.
¿Cómo se produce biogás?
El biogás se produce fermentando material orgánico en un ambiente de bajo oxígeno, generalmente un barril o cisterna hermético. Mezcle el material orgánico con agua para formar una suspensión húmeda de aproximadamente el 90% de agua total en peso. Fermenta en un recipiente a 70F – 105F durante aproximadamente 2 a 4 semanas, recolectando gas a medida que se desarrolla.
¿Cuánto tiempo se tarda en producir biogás?
La producción de biogás normalmente toma de 5 a 14 días en un generador de biogás de baja temperatura que funciona de manera eficiente. Las temperaturas por debajo de 70 F o por encima de 140 F, la inoculación inadecuada o el material de alimentación pobre / contaminado pueden aumentar significativamente el tiempo de producción a meses.