BIODIGESTER: ČEMU SLUŽI, VRSTE, PREDNOSTI, NEDOSTACI - OKOLIŠ - 2026

Biodigester je zatvoren spremnik u kojem su metan i organsko gnojivo generiran iz anaerobnu fermentaciju organske tvari. Biološka osnova je raspadanje organske tvari djelovanjem bakterija hidrolizom, zakiseljavanjem, acetanogenezom i metanogenezom.

Biodigester pruža kontrolirane uvjete potrebne za proces biodigestije. Nakon ovog postupka dobivaju se bioplin (metan, ugljični dioksid, dušik i hidrogen sulfid), biosol (čvrsto gnojivo) i biol (tekuće gnojivo) kao krajnji proizvodi.

Bioplinski sustav. Izvor: Renergon International AG

Osnovna operacija započinje dodavanjem organskog otpada i vode u hermetički zatvoren spremnik u kojem se stvara anaerobni fermentacijski proces. Zatim se bioplin izvlači za skladištenje, izravnu upotrebu ili kao gnojivo.

Tri osnovne vrste biogrizma prema svom sustavu utovara su neprekidne, polukontinuirane i kontinuirane. Šartalni biogrizeri ukrcani su organskim otpadom samo jednom u svakom proizvodnom procesu, a zatim se gnojivo ekstrahira za započinjanje drugog ciklusa.

Oni koji su u polu neprekidnom opterećenju, utovaraju se u redovitim razdobljima izvlačeći količinu gnojiva koja je jednaka opterećenom volumenu. Kontinuirani sustavi su industrijska postrojenja sa stalnim opterećenjem organskim tvarima, kao i ekstrakcija bioplina i gnojiva.

Među prednostima biogrizmera su omogućavanje pravilnog upravljanja organskim otpadom, recikliranja i smanjenja opasnosti za okoliš. Uz to, proizvodi se energija (bioplin) i organska gnojiva, što stvara ekonomsku i ekološku vrijednost.

No, postoje i određeni nedostaci poput potrošnje vode, poteškoća u održavanju idealne razine temperature i prisutnosti štetnih tvari (sumporovodik, silokseni). Također naglašava nakupljanje sirovine u blizini područja i rizik od eksplozija.

Možete izgraditi relativno jeftin domaći biodigester i obrađivati ​​organski kuhinjski otpad. Ovo zahtijeva samo cijev s hermetičkim poklopcem i nekim vodovodnim materijalima (PVC cijevi, stoperice, među ostalim).

U većoj mjeri, u kućama u ruralnim područjima najekonomičniji i relativno jednostavan za izgradnju je kobasica. Ovaj se sustav u osnovi sastoji od zatvorene polietilenske vrećice s pripadajućim priključcima.

Čemu služi

- Obrada i recikliranje organskog otpada

Biodigestiri su vrlo korisna tehnološka alternativa iz perspektive održivog gospodarenja organskim otpadom i proizvodnje obnovljive energije. Na primjer, pružaju alternativu za recikliranje čvrstog i tekućeg organskog otpada, koji se pretvara u sirovinu za biodigester.

Recikliranje organskog otpada na ovaj način smanjuje njegov utjecaj na zagađenje i stvara uštedu u gospodarenju. Biodigesteri se koriste za obradu otpadnih voda, preradu čvrstog gradskog organskog otpada, te poljoprivredni i stočni otpad.

- Proizvodnja bioplina i bio-gnojiva

Proces anaerobne probave stvara bioplin i organsko gnojivo kao proizvode.

bioplin

Bioplin ima oko 60% plina metana koji je visoko kalorično gorivo i može se koristiti za proizvodnju energije. Može se koristiti za kuhanje, proizvodnju električne energije (plinske turbine), pokretanje motora ili grijanje.

biognojivo

Bio-gnojiva koja su rezultat biodigestera dobivaju se u stanju (biosol) i tekućini (biol) s visokom razinom makro i mikrohranjivih tvari. Osnovni makronutrijenti (fosfor, dušik i kalij) mogu se dobiti izolirano iz biola postupcima ultrafiltracije i reverzne osmoze.

Biol sadrži značajne količine hormona rasta korisnih za razvoj biljaka, poput indola-octene kiseline, gibberellina i citokinina.

Kako radi

Biodigester djeluje stvaranjem procesa biogasifikacije anaerobnom digestijom, razgradnjom hidrirane organske tvari i u nedostatku zraka. To se događa fermentacijskim procesom čiji su glavni proizvodi plin metan (CH4) i ugljični dioksid (CO2).

- Umetanje biodigestera i tresenje

Provodi se kroz spremnik za punjenje, koji se sastoji od spremnika u koji je pripremljena organska tvar koja se kroz cijev za punjenje dovodi u biodigester.

Prerada organske tvari i opterećenja

Biodigester se mora povremeno hraniti organskim tvarima i dovoljno vode za njegovu nosivost. U tom smislu, 25% volumena biodigestera mora se ostaviti slobodnim za akumulaciju proizvedenog plina.

Zauzvrat, vrsta i kvaliteta organske tvari također će utjecati na produktivnost i korištenje čvrstog i tekućeg otpada kao gnojiva ili ne. Neki organski otpad može uzrokovati probleme u fermentacijskom procesu, poput ostataka agruma koji previše mogu zakiseliti medij.

Materijal se mora drobiti ili smanjiti na najmanju moguću veličinu, a kako bi se olakšala fermentacija, smjesa mora sadržavati 75% vode i 25% organske tvari. Mora se povremeno miješati kako bi se zajamčila homogenost fermentacijskog postupka u smjesi.

Temperatura i vrijeme zadržavanja

Vrijeme zadržavanja organske tvari u biodigesteru radi postizanja njegove pune fermentacije ovisit će o vrsti te temperature. Što je viša temperatura okoline, to će biti brža fermentacija (na primjer, na 30 ° C može biti potrebno oko 20 dana da se biodigester ponovno napuni).

- Anaerobna probava

Anaerobna probava. Izvor: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C.

Bakterije djeluju u procesu koji zahtijeva odgovarajuće uvjete okoliša, kao što su odsustvo zraka, temperature iznad 20 ° C (u idealnom slučaju 30-35 ° C) i medij koji nije jako kiseo. U tim se uvjetima razvijaju tri faze:

Hidroliza

Hidrolitički bakterije djeluju u tom procesu koji luče izvanstanične enzime. Stoga se složeni lanci ugljikohidrata, proteina i lipida razgrađuju na manje topive komade (šećere, aminokiseline i masti).

Stadij zakiseljavanja ili fermentacije

Topljivi spojevi iz prethodne faze fermentiraju se u isparljive masne kiseline, alkohole, vodik i CO2.

Acetanogenesis

U igru ​​dolaze akcegene bakterije koje oksidiraju organske kiseline kao izvor ugljika. Oni stvaraju octenu kiselinu (CH3COOH), vodik (H2) i ugljični dioksid (CO2), a neugodni mirisi nastaju prisustvom hidrogen sulfida.

Formiranje metana ili metanogena faza

U posljednjoj fazi djeluju metanogene bakterije koje razgrađuju produkte acetanogeneze, stvarajući metan. U prirodi ove bakterije djeluju u močvarama, vodenim sredinama i u želucu preživača.

Na kraju ove faze smjesa sadrži metan (45 do 55%), ugljični dioksid (40 do 50%), dušik (2 do 3%) i vodikov sulfid (1,5 do 2%).

- ispuštanje iz biodigestra

Brzina proizvodnje bioplina i gnojiva ovisi o vrsti biodigestra, organskoj tvari koja ga hrani i temperaturi. Bioplin se akumulira u gornjem dijelu biogoriva i izvlači se kroz cijevi u spremnike.

Nakon završetka fermentacije talog (mješavina krutih i tekućih tvari) izvlači se kroz cijevi. Ispuštanje nastaje po principu komuniciranja posuda, tj. Pri umetanju novog materijala pritisak stvara višak s suprotne strane.

Omjer između količine unesenog materijala (organski otpad i voda) i izlaznog proizvoda (biosol i biol) gotovo je 1: 0,9. To je ekvivalentno prinosu od 90%, gdje najveći udio odgovara biolu (tekućini).

- Bioplin: pročišćavanje

Proizvedeni plin mora se pročistiti da bi se eliminirao ili smanjio sadržaj sumporovodika i vode pomoću zamki za hvatanje oba spoja. Ovo je potrebno kako bi se smanjio rizik od oštećenja opreme zbog korozivne snage ovih komponenata.

Zamka vode

Voda koju odnese bioplin se taloži kada se cijev otvori u veći prostor, a plin se nastavi kroz još jedno suženje. Ova cijev završava u velikom i hermetičkom spremniku u kojem se nalazi voda koju kasnije u donjem dijelu izvlači petokraka.

Zamka sumporovodika

Postupak za izvlačenje sumporovodika iz bioplina je sličan onome u zamci vode, ali zamka ugrađena u put cijevi mora sadržavati željezne čips ili spužve. Kada bioplin prođe kroz željezni sloj, sumporovodik reagira s njim i taloži se.

- Gnojivo: razdvajanje i kompostiranje

Smjesa biosola i biola podvrgnuta je postupku dekantiranja kako bi se razdvojile obje komponente. Biosol se može koristiti sam ili slijediti postupak miješanja s kompostiranjem za kasniju upotrebu kao čvrsto gnojivo.

Biol se koristi kao tekuće folijarno gnojivo ili se dodaje u vode za navodnjavanje, što ga čini vrlo korisnim u hidroponskim sustavima.

vrste

Proizvodnja bioplina u Njemačkoj. Izvor: Volker Thies (Asdrubal)

Biodigesteri se klasificiraju prema njihovoj periodičnosti utovara i strukturnom obliku. Zbog učestalosti učitavanja imamo:

- Prekidno

Prekidajući ili serijski sustav sastoji se od hermetički zatvorenog spremnika koji se u potpunosti napuni i ne puni sve dok ne prestane proizvoditi bioplin. Plin se akumulira u plutajućem kolektoru pričvršćenom na vrh spremnika (plinometar).

Ova vrsta biogoriva koristi se kada je dostupnost organskog otpada povremena.

- Polu kontinuirano

Za razliku od diskontinuiranog sustava, utovar i istovar obavljaju se u određeno vrijeme tijekom procesa proizvodnje bioplina. Prema svom sustavu konstrukcije postoje tri osnovne vrste:

Biodigester od balona ili kobasica

Naziva se i tajvanskim, a sastoji se od ravne jame betonske obloge u koju je ugrađena polietilenska vreća ili cilindar. U ovoj vreći moraju biti ugrađeni priključci za ulazak organskog otpada i izlaz bioplina.

Cilindar se puni vodom i zrakom, a kasnije se dodaje opterećenje organskog otpada.

Biodigesteri s fiksnim kupolama

To je takozvani kineski biodigester i sastoji se od podzemnog spremnika ugrađenog u ciglu ili beton. Rezervoar je vertikalni cilindar sa konveksnim ili zaobljenim krajevima i ima sustav za utovar i istovar.

Bioplin se akumulira u prostoru koji je za tu svrhu postavljen ispod gornje kupole. Biodigester radi s varijabilnim tlakom bioplina u skladu s njegovom proizvodnjom.

Plutajući biopolni biodigester

Nazvan hinduističkim biodigesterom, sastoji se od podzemnog cilindričnog spremnika sa sustavom za utovar i istovar. Izgrađen je od opeke ili betona, a u njegovom gornjem dijelu nalazi se plutajući spremnik (gasometar) u kojem se akumulira bioplin.

Gasometar od nehrđajućeg čelika ili plastificiranog fiberglasa lebdi iznad smjese zahvaljujući nakupljenom bioplinu. Prednost ima u tome što održava konstantan tlak plina.

Nakon toga, plinometar ide gore-dolje, ovisno o razini smjese i količini bioplina. Stoga su potrebne bočne šine ili središnja vodilica kako bi se izbjeglo trenje sa zidovima.

- Kontinuirano

U ovom slučaju ukrcavanje i istovar biodigestra kontinuirani je proces, koji zahtijeva stalnu dostupnost organskog otpada. To su veliki industrijski sustavi koji se obično koriste za obradu otpadnih voda u zajednici.

Za to se koriste sustavi za prikupljanje spremnika, crpke za prijenos u biodigestere i vađenje gnojiva. Bioplin se podvrgava sustavu za filtriranje i distribuira kompresijom kako bi se osigurala njegova distribucija korisnicima.

Prednost

Recikliranje i zagađenje

Postavljanje biodigestra omogućava recikliranje organskog otpada, smanjujući onečišćenje okoliša i dobivanje korisnih proizvoda. U slučaju ruralnih područja, to je posebno važno za upravljanje životinjskim izlučevinama u stočarskim sustavima.

Dobivanje bioplina

Bioplin predstavlja učinkovit i ekonomičan izvor energije, uglavnom u područjima koja nisu dostupna. U ruralnim područjima ekonomski depresivnih zemalja, kuhanje se obavlja s drva za ogrjev, što utječe na okoliš.

Dostupnost bioplina može pomoći smanjenju potražnje za ogrjevnim drvima i stoga ima pozitivan utjecaj na očuvanje biološke raznolikosti.

Proizvodnja gnojiva

Pomoću biodigestera dobivaju se kruta organska gnojiva (biosol) i tekućina (biol). Ova gnojiva imaju manji utjecaj na okoliš i smanjuju troškove poljoprivredne proizvodnje.

healthiness

Omogućavanjem pravilnog gospodarenja organskim otpadom smanjuju se rizici koje predstavlja zdravlje. Utvrđeno je da 85% patogena ne preživi proces biodigestije.

Na primjer, fekalni koliformi na 35 ° C smanjuju se za 50-70%, a gljivice za 95% za 24 sata. Stoga se, zatvoreni proces, smanjuju loši mirisi.

Nedostaci

Dostupnost vode

Sustav je zahtjevan u pogledu dostupnosti vode, jer je potrebna mješavina. S druge strane, biodigester mora biti u blizini izvora sirovine i mjesta potrošnje bioplina.

Temperatura

Biodigester mora održavati konstantnu temperaturu blizu 35 ° C i unutar područja između 20 i 60 ° C. Stoga može biti potreban vanjski unos topline.

Štetni nusproizvodi

Može proizvesti hidrogen sulfid (H2S), toksičan i korozivan, i silokseni koji dobivaju silikon, a koji se nalaze u kozmetičkim proizvodima i u mješavini organskog otpada. Ti silokseni stvaraju SiO2 (silicijev dioksid), koji je abrazivan za strojeve i komponente.

Prisutnost i koncentracija ovih nusproizvoda ovisi o korištenim sirovinama, udjelu vode i čvrstog supstrata, između ostalih faktora.

Akumulacija otpada

Potrebno je akumulirati otpad u blizini biodigestra, što sa sobom donosi logističke i sanitarne probleme koje je potrebno riješiti.

Eksplozijski rizici

Kako se radi o sustavu generatora goriva, to podrazumijeva i određeni rizik od eksplozija ako se ne poduzmu odgovarajuće mjere opreza.

Troškovi

Iako su održavanje i rad biodigestera relativno jeftini, početni troškovi postavljanja i izgradnje mogu biti relativno visoki.

Kako napraviti domaći biodigester

Kućni biodigester. Izvor: Kevinsooryan

Biodigester zahtijeva osnovne elemente i spremnik za fermentaciju, utovar i istovar cijevi s njihovim čepovima. Osim toga, potrebni su spremnici za bioplin i gnojivo.

Važno je napomenuti da cijeli sustav mora biti hermetički zatvoren kako bi se spriječilo curenje plina. S druge strane, sustav mora biti izrađen od nehrđajućih materijala kao što su PVC ili nehrđajući čelik kako bi se izbjegla oštećenja vodom i sumporovodikom.

- Fermentacijski spremnik

Može se koristiti plastična bačva ili spremnik čiji će kapacitet ovisiti o količini organskog otpada koji će se prerađivati. Spremnik mora imati hermetički poklopac ili, ako to nije moguće, poklopac mora biti zapečaćen plastičnim ljepilom otpornim na visoke temperature.

Spremnik mora imati četiri rupe i sve instalacije napravljene u njima moraju biti zapečaćene silikonom visoke temperature.

Umetanje poklopca

Taj otvor je u sredini kapice spremnika, mora biti dug najmanje 4 inča i mora biti ugrađen sanitarni čep s navojem. Ovaj utikač bit će spojen na 4-inčnu PVC cijev koja će u spremnik ulaziti okomito do 10 cm prije dna.

Ovaj ulaz služit će za utovar organskog otpada prethodno razrezanog ili usitnjenog.

Rupa za odvod otpadnih voda 1

Važno je zapamtiti da se 25% prostora u spremniku mora ostaviti slobodnim za akumulaciju plina, tako da se na toj razini u toj strani mora otvoriti otvor. U ovu rupu ugrađen je adapter spremnika s segmentom 2-inčne PVC cijevi duljine 15 cm s stop-stopom.

Funkcija ovog odvoda je omogućiti supernatantnom biolu da pobjegne nakon što se spremnik napuni kroz poklopac za punjenje. Biol se mora čuvati u prikladnim spremnicima za kasniju upotrebu.

Rupa za odvod otpadnih voda 2

Ovaj drugi odvod mora ići na dno spremnika kako bi se izvukao najgušći dio fermentiranog proizvoda (biosol). Isto tako, upotrijebit će se segment 2-inčne PVC cijevi duljine 15 cm s čepom.

Otvor za bioplin

Rupa 1/2 inča bit će izrezana u vrhu spremnika radi postavljanja PVC cijevi jednakog promjera pomoću adaptera za spremnik. Ova cijev ima čep na izlazu.

- Sustav za odvod i pročišćavanje bioplina

Izlazna cijev za bioplin mora biti dugačka najmanje 1,5 m, kako bi se na nju umetnuli sustavi za ekstrakciju vode i sumporovodika. Ova cijev se tada može produžiti ako je potrebno da bi se plin prenio u njegovo skladište ili mjesto uporabe.

Vađenje vode

Da biste uklonili vodu iz izlaza, cijev se mora prekinuti na 30 cm da biste umetnuli plastičnu ili staklenu posudu s hermetičkim poklopcem. Cijev za prijenos plina mora imati bajpas kroz T spoj, kako bi plin mogao prodrijeti u spremnik.

Na taj način plin puni spremnik, voda se kondenzira i plin nastavlja svoj put kroz cijev.

Ekstrakcija vodikovog sulfida

Nakon zamke vode, 4-inčni segment cijevi se ubacuje u sljedećih 30 cm odgovarajućim redukcijama. Ovaj segment treba napuniti željeznim strugotinama ili komercijalnim metalnim spužvama.

Vodikov sulfid će reagirati s metalom i talogom, dok će bioplin nastaviti svoj put do spremnika ili mjesta korištenja.

Reference

1. Aparcana-Robles S i Jansen A (2008). Studija o gnojivoj vrijednosti proizvoda anaerobnog fermentacijskog procesa za proizvodnju bioplina. Germna ProfEC. 10 str.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigesters. Monografija. Institut za osnovne znanosti i inženjerstvo, Autonomno sveučilište u državi Hidalgo. Mineral de la Reforma, Hidalgo, Meksiko. 64 str.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G i Simon M (2013). Mikrobna anaerobna probava (bio-digesteri) kao pristup dekontaminaciji životinjskog otpada u kontroli onečišćenja i stvaranju obnovljive energije. Međunarodni časopis za istraživanje okoliša i javno zdravlje 10: 4390–4417.
4. Olaya-Arboleda Y i González-Salcedo LO (2009). Osnove za oblikovanje biodigetara. Modul za temu Poljoprivrednih građevina. Tehnički i administrativni fakultet, Nacionalno sveučilište u Kolumbiji, sjedište Palmire. Palmira, Kolumbija. 31 str.
5. Pérez-Medel JA (2010). Studija i dizajn biodigestra za primjenu u malim poljoprivrednicima i mljekarima. Memorija. Zavod za strojarstvo, Fizičko-matematički fakultet, Sveučilište u Čileu. Santiago de Chile, Čile. 77 str.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rechenburg A, Vinneras B, Lenßen C i Kistemann T (2009). Higijenski učinci i proizvodnja plina plastičnih bio-digestera u tropskim uvjetima. Časopis za vodu i zdravlje 7: 590–596.