Quand j’ai entendu dire que vous pouvez fabriquer du gaz gratuit à partir de déchets de cuisine pour les poêles, les appareils de chauffage ou même les réfrigérateurs au propane, je savais que je devais y réfléchir. Et, j’adore ça! Voici tout ce que vous devez savoir pour commencer à fabriquer votre propre biogaz.
Le biogaz (principalement le méthane) est produit par compostage de matières organiques dans un environnement pauvre en oxygène. Mélanger les solides du compost dans un rapport carbone/ azote de 30:1, avec 1:1 eau aux solides dans un récipient hermétique avec collecteur de gaz. Laisser la fermentation à 70F–105F jusqu’à ce que la production de gaz ralentit. Retirer le thé de compost et répéter.
Bien que le processus soit simple, il y a pas mal de détails à régler. Dans cet article, je vais passer en revue chaque partie en détail, pour vous aider à démarrer la construction d’un générateur de biogaz à l’échelle de la maison.
Comment fabriquer un digesteur de biogaz
Tout d’abord, si vous êtes sérieux dans la fabrication de biogaz, je vous recommande fortement de prendre une copie du Manuel sur le biogaz, qui est la meilleure ressource absolue que j’ai jamais vue pour un constructeur de biogaz BRICOLAGE.
Les digesteurs de biogaz sont disponibles en deux types de base: continu et discontinu. Les types de lots sont remplis en même temps, laissés au cerement et produisent du gaz, puis vidés lorsque la production est terminée. Les générateurs continus, en revanche, une fois remplis d’une charge de départ peuvent être ajoutés petit à petit, et le produit fini retiré un peu à la fois également.
Digesteurs de biogaz de type lot à baril simple
Les digesteurs de biogaz les plus simples peuvent être fabriqués à partir de grands barils en plastique, de bacs en plastique ou de grandes vessies en plastique. La plupart des métaux se corrodent au contact du thé de compost, de sorte que les barils en acier devraient être recouverts de plastique pour pouvoir être utilisés.
Au sommet du digesteur, monter un petit tuyau et une vanne pour extraire le biogaz. Pour un digesteur de biogaz de type lot, vous le remplissez une fois, puis laissez-le générer pendant quelques semaines avant de le vider. Pour cela, tapez un couvercle de baril typique fera très bien pour le chargement et le déchargement. Bien que vous ayez la possibilité d’installer un robinet de plus grand diamètre pour extraire le liquide fini, il n’est donc pas nécessaire de renverser le canon ou de le siphonner. Le thé de compost produit par un digesteur de biogaz chargé et fonctionnant correctement doit être un liquide mince, même si des solides ont été ajoutés initialement.
Exemple de digesteurs de biogaz à barillet de travail
Le dessin ci-dessous montre un exemple de digesteur de biogaz à voûte souterraine conçu pour une production continue. Ici, la plus grande différence par rapport à un système de type lot est l’ajout de ports de chargement et de déchargement.
Les orifices de chargement peuvent être un tuyau ou une goulotte qui pénètre dans la chambre de fermentation par le bas et s’incline vers le haut pour empêcher le liquide de compost de se répandre par le haut. Ce port doit être connecté au fond de la chambre pour empêcher le biogaz de s’échapper, mais doit être légèrement scellé lorsqu’il n’est pas en fonctionnement pour empêcher l’excès d’oxygène de pénétrer dans le système et de perturber la production de gaz.
L’orifice de sortie est construit de manière similaire aux orifices de chargement, se connectant au fond du digesteur de biogaz. Mais, peut soit être incliné à la bonne hauteur pour permettre le débordement lorsque la chambre est pleine. Ou il peut s’agir simplement d’une vanne qui s’ouvre manuellement un peu lorsque le contenu de la chambre doit être partiellement vidangé.
Stockage du biogaz
Le biogaz peut être stocké directement dans le réservoir qui l’a produit ou évacué vers un réservoir externe. Le stockage du gaz à l’extérieur vous permet de réguler plus facilement la pression du gaz pour un débit constant, et de gagner de la place dans votre digesteur. Si vous purifiez le gaz avant utilisation, le stockage externe a également beaucoup de sens.
Stockage interne du gaz
Avec des conceptions de stockage interne, comme le schéma ci-dessus, le gaz pressurisera le digesteur. Pour une conception par lots fermée, c’est très bien, tant que vous avez laissé suffisamment d’espace libre au départ. Pour les conceptions continues, la pression supplémentaire servira à pousser le thé de compost vers le haut des tubes d’alimentation et à abaisser le niveau d’eau dans le réservoir, créant une bulle de gaz au point le plus élevé du réservoir. Pour cette raison, les digesteurs de biogaz en continu doivent avoir des tubes d’alimentation qui s’étendent plus haut que le niveau d’eau dans le réservoir.
Stockage externe de gaz
Deux modèles de stockage de biogaz populaires sont la conception de la chambre à air et la conception du baril inversé.
La méthode de stockage de la chambre à air est simplement n’importe quel pneu de vélo ou vessie en caoutchouc inséré le long du tube qui extrait du biogaz pour utilisation. Cette vessie se dilate et se remplit à mesure que le gaz est produit, et aide à maintenir une pression de gaz plus constante, ce qui est pratique pour une utilisation dans les poêles et autres brûleurs.
La deuxième méthode est la méthode du baril inversé, qui consiste en un simple baril retourné dans un récipient (généralement un autre baril légèrement plus grand) d’eau ou d’huile. Ici, la conduite de gaz du digesteur est passée sous l’eau et laissée bouillonner jusqu’au baril inversé.
Au fil du temps, une poche de gaz se forme en dessous, la faisant flotter et permettant au poids du canon de pressuriser le gaz. Le biogaz peut être extrait pour être utilisé en courant une deuxième ligne vers le bas, autour et jusqu’au sommet de l’intérieur du baril. Ou, un trou peut être percé dans la partie supérieure du canon à l’envers pour installer un port de collecte.
Un avantage secondaire de la méthode de stockage en baril est qu’elle effectue également un niveau de purification.
Purification du biogaz
Le biogaz est naturellement un mélange d’un certain nombre de composés différents, les plus abondants étant le méthane, le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur d’eau. Il y a aussi une petite quantité de sulfure d’hydrogène, avec l’odeur distincte des œufs pourris.
Dans le Manuel sur le biogaz, l’auteur ne recommande aucune forme de purification ou de lavage pour la plupart des utilisations, sauf pour un stockage potentiellement à long terme ou pour une utilisation dans des moteurs à combustion interne, où vous voulez un méthane aussi pur que possible.
Si vous vous inquiétez de l’odeur du biogaz, qui est très similaire à celle du gaz naturel produit commercialement, vous pouvez le filtrer de plusieurs façons. Le plus simple est de le faire bouillir dans l’eau. L’ajout d’hydroxyde de sodium (alias nettoyant pour drain, NaOH) à l’eau augmentera l’efficacité du processus. Vous pouvez également faire passer le biogaz à travers une boîte de rouille de fer, qui réagit avec le sulfure d’hydrogène et l’élimine.
L’élimination du dioxyde de carbone du biogaz augmente sa puissance, ce qui le rend plus dense en énergie pour un stockage efficace à long terme ou pour une utilisation par des moteurs à combustion interne. Une façon consiste à faire bouillir la solution à travers une solution d’hydroxyde de calcium (CaOH). Alors que n’importe quelle base ferait l’affaire, comme l’hydroxyde de sodium mentionné ci-dessus, l’hydroxyde de calcium est agréable car il peut être partiellement rajeuni par exposition à l’oxygène, ce qui lui permet de durer beaucoup plus longtemps.
Contrôle de la température
Les bactéries qui produisent du biogaz peuvent vivre dans une large gamme de températures, de la congélation jusqu’à 140F. Cependant, la plage de température optimale est de 70F–105F. En dessous d’environ 70F, les bactéries produisent beaucoup moins de biogaz, ce qui est l’une des principales raisons pour lesquelles votre fosse septique ne produit pas de quantités significatives de biogaz. Tout supérieur à environ 105F et les bactéries thermophiles commencent à prendre le relais, ce qui augmente la quantité de dioxyde de soufre malodorant produite et ralentira la production de la température inférieure à 105F plus tard.
Pendant l’été, dans la plupart des climats, un digesteur de biogaz devrait fonctionner assez bien. Un digesteur qui fonctionne à chaud peut être conservé à l’ombre ou peint en blanc, tandis qu’un digesteur qui fonctionne à froid peut être peint en noir et placé au soleil.
Si vous prévoyez de faire fonctionner le digesteur en hiver, il aura très probablement besoin d’isolation ou de chaleur externe pour continuer à fonctionner. Bien que les bactéries produisent une partie de leur propre chaleur, elles auront besoin d’aide dans tous les climats sauf les plus doux ou tropicaux.
Les digesteurs enterrés ou souterrains auront besoin d’une isolation pour les maintenir isolés de la température du sol, trop froide pour permettre une production suffisante de biogaz.
Sécurité
Le biogaz sous sa forme naturelle n’est pas explosif, mais s’il est autorisé à se mélanger à l’oxygène, il forme un mélange inflammable. Le Manuel sur le biogaz recommande les précautions suivantes:
- Gardez les digesteurs de biogaz au moins légèrement sous pression, afin que l’oxygène ne puisse pas l’obtenir
- Les digesteurs doivent être utilisés dans un endroit bien ventilé
- Des pare-flammes, tels qu’un barboteur d’eau, doivent être installés dans les conduites d’alimentation entre les brûleurs et les réservoirs de stockage.
Ensemencement et démarrage initial
Tous les digesteurs de biogaz sont alimentés par des bactéries et doivent être inoculés avec des bactéries appropriées pour bien fonctionner. Le fumier humide qui n’a jamais séché transporte les organismes appropriés. L’ajout de n’importe quel montant démarrera le processus, mais plus vous en ajouterez, plus cela ira vite.
Les générateurs de biogaz continu continueront de fonctionner après l’ensemencement initial, tant qu’ils seront maintenus en fonctionnement et qu’ils ne seront pas laissés sécher.
Les digesteurs par lots sont généralement ensemencés avec une partie du thé de compost extrait de la série précédente, qui est riche en la bateria appropriée.
Bien sûr, si vous prévoyez d’utiliser votre digest principalement sur du fumier, aucun soin particulier ne doit être pris.
Que Puis-je mettre Dans un digesteur de biogaz
Toute matière organique se décompose et produit du méthane dans un digesteur de biogaz. Les matériaux les plus populaires et les plus productifs sont le fumier et la végétation végétale.
Tout ce que vous jetteriez normalement dans le tas de compost fonctionnera avec un digesteur de biogaz.
Comme un tas de compost chaud typique, les digesteurs de biogaz fonctionnent le plus efficacement possible, produisant autant de gaz que possible, lorsqu’il y a un bon mélange de carbone et d’azote. Cela peut être accompli en incluant un bon mélange de « bruns » et de « verts », tout en gardant un œil sur la performance du digesteur. Mais, les engrais se débrouillent généralement assez bien seuls sans avoir besoin d’obtenir un mélange parfait.
Si vous êtes le type de mesure, procurez-vous un exemplaire du Manuel sur le biogaz, qui contient de grands tableaux montrant le ratio d’azote carbonique des additifs de compostage les plus courants.
Quelle Quantité De Biogaz Obtenez-Vous?
Quelques valeurs de production communément acceptées:
- Le fumier produit 4 – 9.6 pieds cubes / livre
- Le bois produit environ 8 pieds cubes / livre
- La paille produit environ 3,2 à 4,8 pieds cubes / livre
- Les légumes produisent environ 8 à 12,8 pieds cubes / livre
- Les coupes d’herbe produisent environ 4,8 pieds cubes / livre
La quantité de biogaz que vous obtenez dépend du matériau que vous mettez là–dedans, et les conditions du digesteur. De bonnes températures et une bonne inoculation (ensemencement) assurent une production optimale.
Le biogaz produit environ 654 Btu de chaleur par pied cube de gaz
Le petit exemple de digesteur de biogaz dans la vidéo ci-dessus produit suffisamment de méthane pour alimenter un brûleur de cuisinière pendant 45 minutes par jour dans un seul tambour de 55 gallons. Cette production provient d’une charge unique de 1/3ème de fumier et 1/3ème d’eau, d’une durée d’environ 3 semaines chaque charge.
Ce qui fonctionne au biogaz
Tout appareil fonctionnant au propane, au butane ou au gaz naturel peut être converti en biogaz:
- Appareils de chauffage
- Chauffe-eau
- Cuisinières/Fours à gaz
- Réfrigérateurs au propane
- Lumières/lanternes
- Moteurs à combustion interne
- Séchoir à vêtements
Le biogaz est utilisé pour moins d’énergie par volume que les autres types de gaz. Ainsi, bien qu’il brûle très bien dans un appareil au propane ou au gaz naturel sans modification, il ne produira pas autant de chaleur qu’auparavant.
Les aventuriers peuvent corriger cette lacune en forant l’orfice (trou) du brûleur d’une quantité définie, permettant à plus de gaz de s’écouler. Dans le Manuel sur le biogaz, l’auteur fournit des instructions détaillées sur la façon de calculer la taille du trou nécessaire pour fonctionner correctement.
De Quelle Quantité De Biogaz Avez-Vous Besoin?
Voici un tableau de la quantité d’énergie estimée, en BTU, utilisée par les appareils à gaz courants. En utilisant le chiffre de 654 btu / pied cube, j’ai également calculé le volume approximatif de gaz qui serait utilisé par heure, dans un appareil modifié pour évacuer le biogaz.
| Appareil | Btu/ heure | pi cu / heure |
|---|---|---|
| Chauffe-eau (6 gpm) | 225 | 0.344037 |
| Brûleur de cuisinière à gaz | 9 | 0.013761 |
| Four à gaz par pied cube | 8 | 0.012232 |
| Réfrigérateur au propane par pied cube | 2.3 | 0.003517 |
| Lanternes par manteau | 1.5 | 0.002294 |
| Moteurs à combustion interne par hp | 10.7 | 0.016361 |
| Séchoir à vêtements | 22 | 0.033639 |
Les cotes pour les radiateurs d’espace varient un peu, mais peuvent être divisées par 654 pour obtenir le chiffre par heure en termes de pieds cubes de biogaz.
Production de biogaz à partir de déchets humains
Le biogaz peut être généré à partir de déchets humains, c’est en fait un producteur assez productif. Mais il y a un certain nombre de considérations à prendre en compte lors de cette opération.
Pour ceux d’entre nous qui espèrent exploiter toute leur maison avec des déchets humains, ce n’est malheureusement pas réaliste car la quantité de déchets produite par personne est en fait assez faible par rapport aux besoins en gaz de la personne typique. L’humanure seule ne fera pas assez de gaz.
Le compost de déchets humains peut être mélangé à d’autres sources organiques pour augmenter la production, mais des précautions doivent être prises pour prévenir les maladies. Bien que les déchets humains soient très couramment utilisés comme engrais dans le monde entier, assurez-vous de prendre les précautions appropriées pour les réglementations de votre juridiction.
Qu’est-ce que le biogaz exactement ?
Le biogaz est un mélange naturel de méthane principalement avec du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, produit par des bactéries qui prospèrent dans des environnements à faible teneur en oxygène (anaérobie).
Le processus de production de biogaz est très similaire au compostage régulier, sauf qu’il se fait généralement sous forme liquide plutôt qu’en pile solide, et le processus de fermentation doit se dérouler dans un récipient étanche à l’air pour à la fois empêcher l’oxygène et stocker le biogaz produit. Mais, les deux aboutissent à un merveilleux engrais organique à la fin.
Les zones agricoles du monde entier produisent du biogaz depuis un certain temps. Les agriculteurs allemands en particulier ont été très actifs dans la construction d’usines de biogaz à l’échelle industrielle pour réutiliser le fumier, le maïs et les déchets alimentaires pour produire de l’électricité. Les usines de biogaz allemandes ont produit 2 291 mégawatts d’électricité en 2010. Dans le monde en développement, les générateurs de biogaz de petite taille sont devenus très populaires, fournissant du propane comme du gaz de cuisson pour une utilisation dans les maisons des agriculteurs.
Comment fabriquez-vous du biogaz?
Le biogaz est produit par fermentation de matières organiques dans un environnement à faible teneur en oxygène, généralement un baril ou une citerne hermétique. Mélanger la matière organique avec de l’eau pour former une suspension humide d’environ 90% d’eau totale en poids. Fermenter dans un récipient à 70F–105F pendant environ 2 à 4 semaines, en collectant le gaz au fur et à mesure de son développement.
Combien de temps faut-il pour produire du biogaz?
La production de biogaz prend généralement de 5 à 14 jours dans un générateur de biogaz à basse température fonctionnant efficacement. Des températures inférieures à 70F ou supérieures à 140F, une mauvaise inoculation ou un stock d’aliments pauvres / contaminés peuvent tous augmenter considérablement le temps de production de plusieurs mois.