![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (руками) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-69842dc2.jpg)
У 1776 році вчений Алессандро Вольта зробив висновок про існування взаємної залежності між масою розкладається речовини і обсягом газу, що виділяється, а пізніше було виявлено, що основним пальним компонентом одержуваного біогазу є метан.
Оскільки метан є основним компонентом видобувається з надр природного газу, то в процесі вивчення біогазу почали з'являтися установки для його промислового виробництва в якості альтернативи викопному паливу.
Перша документально підтверджена біогазова установка була побудована в 1859 році в Індії, а вперше в Європі, в Великобританії біогаз почав застосовуватися в вуличних ліхтарях освітлення в 1895 році.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (руками) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-e56d8f12.jpg)
Малюнок, що показує поперечний розріз першої біогазової установки
Біохімічні процеси утворення біогазу
Перші експериментальні установки для отримання біогазу розроблялися методом проб і помилок, без справжнього розуміння процесів, що відбуваються. З розвитком мікробіології було виявлено, що виділення газу відбувається через водневого і метанового бродіння біомаси. Оскільки дані типи бродіння відбуваються без доступу кисню, який виділяє метан процес розкладання біомаси ще називають анаеробним.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (умовах) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-4f9b8485.jpg)
Анаеробне зброджування зустрічається в природі при утворенні болотного газу
По-іншому синтез біогазу називають біодеструкцією (біологічним руйнуванням) органічних речовин з виділенням вільного газоподібного метану (CH4). Нижче дана спрощена формула, що демонструє виділення хімічних речовин з органічних сполук в процесі життєдіяльності бактерій метаногенів, у яких в процесі метаболізму виділяється побічний газ метан:
Іншими словами, мікроскопічні бактерії, споживаючи органічні речовини, що містяться в біомасі та біологічних відходах, виділяють горючий газ. Але навіть за найсприятливіших умов виділення горючого газу відбувається не відразу - спочатку потрібен процес ферментації біомаси, розкладання якої відбувається в кілька етапів за певні періоди часу.
Стадії синтезу біогазу
Для розмноження і життєдіяльності виділяють метан метаногенів потрібна живильне середовище, яка формується в установці для отримання біогазу попередніми поколіннями інших бактерій. У першій стадії білки, жири і вуглеводи, наявні в біомасі, під впливом гідролітичних ферментів розпадаються на прості органічні сполуки: амінокислоти, цукор, жирні кислоти. Дана стадія протікає під дією ацетогенних бактерій і називається гідролізом.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-c3d3b7a1.jpg)
Різні бактерії, вид під мікроскопом
У другій стадії під дією гетероацетогенних бактерій відбувається гідролізний окислення частини органічних сполук, при цьому виходить вуглекислий газ, вільний водень і ацетат.
Чи не окислів частина одержані на першій стадії простих органічних сполук при взаємодії з утворився на другій стадії ацетатом формує найпростіші органічні кислоти, які і є необхідною живильним середовищем для бактерій, що виділяють метан на третій стадії.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-b0b909c4.jpg)
Стадії життєдіяльності мікроорганізмів при утворенні метану
Саме на третій стадії відбувається виробництво біогазу, інтенсивність якого залежить від таких основних чинників:
- Складу біомаси;
- Температури живильного середовища;
- Тиску всередині установки;
- Кислотно-лужного балансу pH;
- Співвідношення води і завантажується біомаси;
- Подрібнення сировини і частоти перемішування субстрату;
- Наявності стимулюючих і уповільнюють компонентів в середовищі;
- Співвідношення вуглецю, фосфору, азоту та інших елементів.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (руками) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-372af9fc.jpg)
Схематичне відображення основних вузлів біогазової установки
Оптимальний склад сировини для виробництва біогазу
Оскільки білки, жири і вуглеводи містяться в будь-який біомасі рослинного або тваринного походження, а також у відходах життєдіяльності та харчової промисловості, то крім наукових лабораторій і промислових установок, цілком реально отримувати біогаз в домашніх умовах.
У продовження цієї теми в наступній статті буде докладно розказано про існуючі типи генераторів біогазу і саморобних біогазових установках, які народні умільці роблять своїми руками.
На даному етапі варто нагадати, що біогаз горючий і вибухонебезпечний. а надмірний тиск може розірвати біогазову установку з наступним вибухом газу. Тому першочерговим контрольованим параметром має бути тиск в установці і герметичність конструкції.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-771086b6.jpg)
Приклади сировини для отримання біогазу
Максимальна кількість біогазу можна отримати з тваринних жирів - близько 1500 м3 з тонни сировини при концентрації метану 87%. Також значний вихід біогазу виходить з пересмаженого рослинного масла - близько 1200 м3 при концентрації CH4- 68%.
Значно менше біогазу виходить з насіння різних рослин від 500 м3 - 54% CH4, (овес) до 644 м3 - 65,7% CH4 (ріпак). З силосу кукурудзи, трави та інших рослин можна отримати 450-100 м3 при середній концентрації метану 55-50%.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-b7a83ce6.png)
Можливе отримання біогазу з різних насіння і коренеплодів
Біогаз з відходів життєдіяльності тварин
З гною тварин вихід газу виходить значно меншим, так як після проходження стравоходу в відходах життєдіяльності кількість поживних речовин для метанобразующих мікроорганізмів мало.
Оскільки у птахів травна система призначена для швидкого відбору основної частини поживних речовин з їжі, з частими випорожненнями для полегшення польоту, то вихід біогазу з посліду буде найбільшим - близько 100 м3 при 65% CH4.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (своїми) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-3840a955.jpg)
Застосування біогазової установки найбільш вигідно на птахофермах, де існує проблема утилізації пташиного посліду
Тоді як гній великої рогатої худоби має найменшим виходом біогазу - в середньому 25 м3 при 55% CH4, через травного тракту, призначеного для максимального вилучення поживних речовин з корми протягом тривалого часу з багаторазовим пережовування їжі.
Вихід біогазу з гною збільшується при його змішуванні з підстилкою та рештками корму. Також має значення вологість і свіжість гною - для більш докладних даних потрібно вивчати спеціальні таблиці.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (домашніх) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-02c75122.png)
Можливе отримання біогазу з гною сільськогосподарських тварин
Великий вплив на швидкість бродіння і концентрацію метану в біогазі надає якість води і наявність домішок. Сильно хлорована водопровідна вода, яка використовується для розведення гною, буде пригнічувати процес бродіння.
Якщо при збиранні стійл застосовуються бактерицидні речовини і хімічні миючі засоби, то швидкість реакцій в біогазову установку значно сповільниться. З цієї ж причини виникають значні труднощі при газифікації відходів каналізації людського житла через малу рентабельність і велику концентрацію миючих засобів.
Незважаючи на низький вихід біогазу з відходів життєдіяльності організмів, в саморобних біогазових установках необхідно додавати гній в інші види сировини для розмноження в субстраті всіх необхідних видів бактерій, які спочатку проживають в травному тракті
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (своїми) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-8edd297a.jpg)
Що містить бактерії гній необхідно додавати в субстрат для отримання біогазу
Склад біогазової суміші
Як говорилося вище, на різних стадіях в процесі біосинтезу крім метану виділяються вуглекислий газ і водень. Також в залежності від сировини виділяються аміак і сірководень. Водень хоч і горючий, але його летючість не дозволяє використовувати цей газ в стандартних газових установках.
Аміак і сірководень є отруйними сполуками, які шкодять як бактеріям всередині біогазової установки, так і навколишньому середовищу. Вуглекислий газ є баластом, а його велика кількість в суміші значно знижує горючість і калорійність біогазу.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (виробництво) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-30000fc7.jpg)
Середнє процентне співвідношення домішок в біогаз, отримуваний з різної сировини
Очевидно, що через велику кількість домішок використання біогазу в звичайних котлах і кухонних плитах можливо тільки після ретельного очищення синтезованої газової суміші. Очищають отриманий біогаз в кілька етапів, але практично неможливо досягти ідеально чистого метану, головне, щоб концентрація домішок не виходила за встановлені норми.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (домашніх) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-ed1758e1.jpg)
Полум'я палаючого біогазу має бути чистим, як і вся біологічна енергія
На першому етапі очищення біогаз проходить через водяний фільтр, де розчиняється велика частина вуглекислого газу, аміаку і різних ароматичних сполук. Вода з великою концентрацією розчиненого вуглекислого газу і аміаку може використовуватися для вирощування водоростей, які, в свою чергу, підуть на синтез біогазу в біогазову установку.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (умовах) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-61fe8b4d.jpg)
Системи очищення біогазу на промислової біогазової установки
Після водяний очищення біогаз надходить на фільтр очищення від сірководню. Найбільш простим є фільтр з металевої стружки і тирси, на яких осідає сірка. У промислових фільтрах застосовуються спеціальні каталізатори і облягати сірку розчини. Найкраща якість біогазу виходить після проходження мембранного фільтру, де на молекулярному рівні відсіваються молекули небажаних домішок.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (домашніх) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-89163aad.jpg)
Очищення біогазу до чистого метану за допомогою мембранного фільтру
Опис впливу деяких факторів на виділення біогазу
Для визначення швидкості бродіння і інтенсивності виділення біогазу одним з вирішальних факторів є температура суміші. Потрібен термометр, а краще електричний датчик для контролю температурного режиму.
У промислових біогазових установках температурний режим та інші параметри контролюються спеціальними контролерами. Іноді теплоти реакції буває досить для підтримки оптимальної температури, але найчастіше субстрат доводиться підігрівати, особливо в холодний період року.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-2f35563d.jpg)
Комп'ютеризований контролер біогазової установки з газоаналізаторами
За температурним режимом розрізняють три види анаеробного бродіння:
- Психрофільні установки, що працюють без обігріву, де температура мимовільно підтримується на рівні 15-25ºC. Застосовуються в країнах з теплим кліматом;
- Мезофільні, вимагають додаткового незначного обігріву для підтримки температури 25-40ºC. Мають найбільш багатим складом утворюються після генерації екологічно чистих добрив, через що оптимально підходять для невеликих господарств;
- Термофільні біогазові установки, що вимагають великих витрат енергії, для підтримання температури понад 40ºC, максимум 90ºC. При даній температурі гинуть хвороботворні бактерії в утворюються добривах, і виходить найбільший вихід біогазу, через що широко застосовується при промисловому виробництві біологічного газу.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (домашніх) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-77bacd7a.jpg)
Термоізоляція реактора термофільної біогазової установки
Поряд з температурою велике значення має розмір твердих частинок гною, відходів і біомаси. Чим менше частки сировини, тим більше площа контакту бактерій з живильним середовищем. Тому найголовніше при приготуванні сировини - це його подрібнення.
Контакт бактерій з їжею не може у процесі біосинтезу через накопичення продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Тому своєчасне перемішування субстрату в процесі бродіння також являє собою значний фактор для газифікації біомаси. Приклад промислової біогазової установки з контролем всіх параметрів:
Рентабельність виробництва біогазу
Лідером у виробництві якісного біогазу з вирощуваного сировини і відходів тваринницьких ферм є Німеччина. Рентабельність біосинтезу газу визначається великою вартістю енергоносіїв з одного боку і наявністю стимулюючих державних програм.
Стимулом до впровадження біогазових технологій є як значна субсидія при покупці екологічних енергоносіїв у виробників, так і значна сума штрафу за забруднення навколишнього середовища не переробленим гноєм.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (біогазу) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-b78a0342.jpg)
Екологічно чистий біогазовий комплекс в економічно розвинутих країнах
У бідних селах Індії та Китаю власники напівкустарних біогазових установок практично не очищають свій газ, тут же спалюючи його в плиті або газовому пальнику. В даних країнах виробництво біологічного газу з побутових відходів та спеціально вирощуваного рослинної сировини окупається завдяки низькій вартості ручної праці селян і невеликій вартості самих установок, позбавлених дорогих систем очистки і складних автоматизованих комплексів контролю і управління.
![Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото (домашніх) Виробництво біогазу своїми руками в домашніх умовах, фото](https://images-on-off.com/images/118/proizvodstvobiogazasvoimirukamivdomashni-bb153f9c.jpg)
Приклад напівкустарних біогазових установок в бідних селах Азії
У пресі та інтернеті можна знайти багато життєрадісних заголовків типу: «Економія бюджету за допомогою біогазової установки», «Безкоштовна енергія з гною», «Біогаз своїми руками», але на практиці очікування по окупності дорогого устаткування і витрат розходяться з реальністю. Це відбувається через складність контролю всіх параметрів, а також необхідністю підігріву для оптимальної швидкості бродіння. Приклад оптимістичного новинного сюжету:
У наступній статті будуть наведені приклади саморобних установок з демонстрацією виходу газу в реальних умовах, і кожен зможе для себе визначити рентабельність самостійного виробництва біогазу, виходячи зі своїх можливостей і тарифів на енергоносії.
Біогазова установка власними силами
Вітряна електростанція частина 1. Практичні розрахунки
Вітряна електростанція частина 2. Вітрогенератор для дому