BIODIÉSZTER: MI AZ, TÍPUSAI, ELŐNYEI, HÁTRÁNYAI - KÖRNYEZET - 2026

A biodiészter egy zárt tartály, ahol metángázt és szerves műtrágyát állítanak elő a szerves anyag anaerob erjesztése során. A biológiai alap a szerves anyagok bomlása baktériumok által, hidrolízissel, savasodással, acetanogenezissel és metanogenezissel.

A bio emésztő biztosítja a bio emésztési folyamathoz szükséges ellenőrzött feltételeket. E folyamat után biogázt (metán, szén-dioxid, nitrogén és hidrogén-szulfid), biosolt (szilárd műtrágya) és biolt (folyékony műtrágya) nyernek végtermékként.

Biogáz rendszer. Forrás: Renergon International AG

Az alapművelet a szerves hulladék és a víz hozzáadásával kezdődik egy légmentesen tartályba, amelyben az anaerob erjesztési folyamat keletkezik. A biogázt ezután tárolásra, közvetlen felhasználásra vagy műtrágyaként extrahálják.

A biodegesztrátorok három alaptípusa terhelési rendszerük szerint: szakaszos, félig folyamatos és folyamatos. A szakaszos biodegesztrátorokat minden gyártási folyamatban csak egyszer töltik be a szerves hulladékkal, majd a műtrágyát extrahálják egy másik ciklus elindításához.

A félig folyamatos terhelést rendszeres időközönként tölti be, és a műtrágyamennyiséget a megterhelt mennyiséggel egyenértékűnek veszi ki. A folyamatos rendszerek olyan ipari üzemek, amelyek állandó szerves anyag-terheléssel, biogáz és műtrágya kinyerésével járnak.

A biodegesztelők előnyei között szerepel a szerves hulladék megfelelő kezelése, újrahasznosítása és a környezeti kockázatok csökkentése. Ezen felül energia (biogáz) és szerves műtrágyák készülnek, amelyek gazdasági és környezeti értéket teremtenek.

Vannak bizonyos hátrányok is, például a vízfogyasztás, az ideális hőmérsékleti szint fenntartásának nehézsége és a káros anyagok (hidrogén-szulfid, sziloxének) jelenléte. Ezenkívül kiemeli a nyersanyag felhalmozódását a terület közelében és a robbanások kockázatát.

Építhet egy viszonylag olcsó házi biodesztrolit és feldolgozhatja az organikus konyhai hulladékokat. Ehhez csak egy hermetikus fedéllel ellátott hordó és néhány vízvezeték-anyag (PVC csövek, zárócsavarok) szükséges.

Nagyobb léptékben a vidéki térségek házaiban a leggazdaságosabb és viszonylag könnyen felépíthető rendszer a kolbász. Ez a rendszer alapvetően egy lezárt polietilén zsákból áll, a megfelelő csatlakozással.

Mire való

- A szerves hulladék kezelése és újrahasznosítása

A bio-emésztők nagyon hasznos technológiai alternatívák a szerves hulladékok fenntartható kezelésének és a megújuló energia előállításának szempontjából. Például alternatívaként szolgálnak a szilárd és folyékony szerves hulladékok újrahasznosításához, amelyeket alapanyaggá alakítanak a biodiészter számára.

A szerves hulladék újrahasznosítása csökkenti annak szennyező hatását és megtakarításokat eredményez a kezelésében. A biodegesztrátorokat szennyvízkezeléshez, városi szilárd szerves hulladék feldolgozásához, valamint mezőgazdasági és állattenyésztéshez használják.

- Biogáz és bio-trágyázószerek előállítása

Az anaerob emésztés folyamata során biogázt és szerves műtrágyát állít elő.

biogáz

A biogáz mintegy 60% metán gázt tartalmaz, amely magas kalóriatartalmú üzemanyag és felhasználható energia előállításához. Főzéshez, villamos energia előállításához (gázturbinák), ​​motorok mozgatásához vagy fűtéshez használható.

Biofertilizers

A biodesztrátorokból előállított biológiai trágyázószereket magas szintű makro- és mikrotápanyag-tartalmú (biosol) és folyékony (biol) állapotban állítják elő. Az alapvető makrotápanyagokat (foszfor, nitrogén és kálium) a biolból izolálva nyerhetjük ultraszűrés és fordított ozmózis folyamatok útján.

A Biol jelentős mennyiségben tartalmaz növényfejlődéshez hasznos növekedési hormonokat, mint például indol-ecetsav, gibberellinek és citokininek.

Hogyan működik

A biodigesztőr úgy működik, hogy anaerob emésztéssel biogázosítási folyamatot hoz létre, a hidratált szerves anyag lebontásával és levegő hiányában. Ez egy erjedési folyamaton keresztül történik, amelynek fő termékei a metán gáz (CH4) és a szén-dioxid (CO2).

- A biodesztrátor betöltése és rázás

Ezt a töltőtartályon keresztül hajtják végre, amely egy tartályból áll, amelyben a szerves anyagot előkészítik a betöltő cső által a biodegeszterhez történő adagolásra.

Szerves anyag és terhelés feldolgozása

A biodegesztert rendszeresen táplálni kell szerves anyaggal és annyi vízzel, hogy hordozható legyen. Ebben az értelemben a biodiészter térfogatának 25% -át szabadon kell hagyni a keletkező gáz felhalmozódására.

A szerves anyag típusa és minősége viszont befolyásolja a termelékenységet és a szilárd és folyékony hulladék műtrágyaként való felhasználását is. Néhány szerves hulladék problémákat okozhat az erjedési folyamatban, például a citrusfélék maradványai, amelyek túlzottan savanyítják a tápközeget.

Az anyagot összetörni vagy a lehető legkisebbre kell csökkenteni, és az erjesztés megkönnyítése érdekében a keveréknek 75% vizet és 25% szerves anyagot kell tartalmaznia. A keverékben az erjedési folyamat homogenitásának biztosítása érdekében rendszeresen keverni kell.

Hőmérséklet és retenciós idő

A szerves anyag retenciós ideje a biodigesterben a teljes erjedés eléréséhez az anyag típusától és a hőmérséklettől függ. Minél magasabb a környezeti hőmérséklet, annál gyorsabb lesz a fermentáció (például 30 ° C-on kb. 20 napot igénybe vehet a biodiészter feltöltése).

- Anaerob emésztés

Anaerob emésztés. Forrás: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C.

A baktériumok abban a folyamatban működnek, amely megfelelő környezeti feltételeket igényel, például levegő hiányát, 20 ° C feletti hőmérsékletet (ideális esetben 30-35 ° C) és egy nem túl savas közeget. Ilyen körülmények között három szakasz alakul ki:

hidrolízis

Ebben a folyamatban a hidrolitikus baktériumok az extracelluláris enzimeket választják el. Ezért a szénhidrátok, fehérjék és lipidek komplex lánca kisebb oldható részekre (cukrok, aminosavak és zsírok) bontható fel.

Savanyítási vagy erjedési szakasz

Az előző fázis oldódó vegyületeit illékony zsírsavakká, alkoholokká, hidrogénné és CO2-ként erjesztjük.

Acetanogenesis

Acetogén baktériumok jönnek játékba, amelyek oxidálják a szerves savakat szénforrásként. Ecetsavat (CH3COOH), hidrogént (H2) és szén-dioxidot (CO2) termelnek, és a kellemetlen szagokat hidrogén-szulfid jelenléte okozza.

Metánképződés vagy metanogén fázis

Az utolsó fázisban a metanogenikus baktériumok hatnak, amelyek bontják az acetongenezis termékeit, és metánt termelnek. A természetben ezek a baktériumok mocsarakban, vízi környezetben és a kérődzők gyomrájában hatnak.

A fázis végén az elegy metánt (45-55%), szén-dioxidot (40-50%), nitrogént (2-3%) és hidrogén-szulfidot (1,5-2%) tartalmaz.

- Kibocsátás a biodiésztertől

A biogáz és a műtrágya előállításának sebessége a biodiészter típusától, a tápláló szerves anyagtól és a hőmérséklettől függ. A biogáz felhalmozódik a biodiészter felső részén, és csöveken keresztül kerül a tárolótartályokba.

A fermentáció befejezése után az iszapot (szilárd és folyékony keverék) csöveken keresztül extrahálják. A kisülés a tartályok kommunikációjának elvén alapul, vagyis az új anyag betöltésekor a nyomás miatt a többlet az ellenkező oldalról jön ki.

A bevezetett anyag (szerves hulladék és víz) és a kibocsátott termék (bioszol és biol) aránya majdnem 1: 0,9. Ez egy 90% -os hozamnak felel meg, ahol a legnagyobb arány a biolnak (folyadéknak) felel meg.

- Biogáz: tisztítás

A keletkező gázt tisztítani kell a hidrogén-szulfid és a víz tartalmának kiküszöbölése vagy csökkentése érdekében csapdák segítségével mindkét vegyület csapdájához. Erre azért van szükség, hogy ezen alkatrészek korróziós ereje miatt a berendezés károsodjon.

Vízicsapda

A biogáz által elvezetött víz kicsapódik, amikor a cső nagyobb helyre nyílik, és a gáz egy újabb szűkület útján folytatódik. Ez a cső egy nagyméretű és hermetikus tartályban végződik, hogy tartalmazzák a vizet, amelyet később az alsó részében egy lefolyócsap vesz ki.

Hidrogén-szulfid csapda

A hidrogén-szulfid biogázból történő extrahálásának folyamata hasonló a vízcsapdához, de a cső útjába ágyazott csapdanak vasforgácsot vagy szivacsot kell tartalmaznia. Amikor a biogáz áthalad a vaságyon, a hidrogén-szulfid reagál vele és kicsapódik.

- Műtrágya: elválasztás és komposztálás

A bioszol és a biol keverékét dekantációs eljárásnak vetjük alá, hogy mindkét komponenst elválaszthassuk. A biosol önmagában is felhasználható, vagy a komposztálással való keverés folyamatát követő szilárd műtrágyaként történő felhasználásra.

A Biolt folyékony lombos műtrágyaként használják, vagy öntözővízhez adják, így nagyon hasznosak hidroponikus rendszerekben.

típusai

Biogáztermelés Németországban. Forrás: Volker Thies (Asdrubal)

A biodegesztereket besoroljuk terhelési periódusuk és szerkezeti alakjuk szerint. Rakodási gyakorisága miatt:

- szakaszos

A szakaszos vagy szakaszos rendszer légmentesen zárt tartályból áll, amely teljesen fel van töltve, és amelyet nem töltöttek be újból, amíg abbahagyja a biogáz előállítását. A gáz a tartály tetejéhez csatlakoztatott lebegő kollektorban halmozódik fel (benzométer).

Ezt a fajta biodiésztert akkor alkalmazzák, ha a szerves hulladék rendelkezésre állása szakaszos.

- Félig folyamatos

A folyamatos rendszertől eltérően a be- és kirakodást a biogáz előállítása során bizonyos időpontokban hajtják végre. Szerkezeti rendszere szerint három alaptípus létezik:

Ballon vagy kolbász biodiészter

Tajvani néven is nevezik, és egy sík, betonnal bélelt gödörből áll, ahol egy polietilén zsákot vagy hengert helyeznek el. A zsákba be kell építeni a szerves hulladék bejutásának és a biogáz kilépésének csatlakozásait.

A hengert vízzel és levegővel megtöltik, majd később hozzáadják a szerves hulladék mennyiségét.

Rögzített kupola biodigeszterek

Ez az úgynevezett kínai biodiészter, és egy téglából vagy betonból épített földalatti tartályból áll. A tartály függőleges henger konvex vagy lekerekített véggel, és van egy be- és kirakodó rendszere.

A biogáz a felső kupola alatt erre a célra létrehozott térben halmozódik fel. A biodesztrátor termelésének függvényében változó nyomású biogázzal működik.

Úszó kupola biodiészter

Hindu biodigesternek nevezzük, amely egy földalatti hengeres tartályból áll, amely be- és kirakodási rendszert tartalmaz. Téglából vagy betonból épül, és felső részében van egy úszótartály (benzométer), amelyben a biogáz felhalmozódik.

A rozsdamentes acélból vagy műanyaggal bevont üvegszálas benzométer a felhalmozódott biogáznak köszönhetően a keverék fölött lebeg. Ennek az az előnye, hogy állandó gáznyomást tart fenn.

Ezt követően a benzométer fel-le megy fel, a keverék szintjétől és a biogáz mennyiségétől függően. Ezért oldalsínekre vagy központi vezetőrúdra van szükség a falak súrlódásának elkerülésére.

- Folyamatos

Ebben az esetben a bio-emésztő be- és kirakodása folyamatos folyamat, amely folyamatos szerves hulladék rendelkezésre állást igényel. Nagy ipari rendszerek, amelyeket általában a közösségi szennyvíz feldolgozására használnak.

Ehhez gyűjtőtartály-rendszereket, szivattyúkat használnak át a biodegesztrátorokhoz és a műtrágya extrahálást. A biogázt szűrőrendszernek vetik alá és tömörítés útján osztják szét, hogy garantálják azt a felhasználók számára.

Előny

Újrahasznosítás és szennyezés

A biodigester beszerelése lehetővé teszi a szerves hulladékok újrahasznosítását, ezáltal csökkentve a környezetszennyezést és hasznos termékeket nyerve. A vidéki térségek esetében ez különösen fontos az állattartó rendszerekben az állatok ürülékének kezelése szempontjából.

Biogáz előállítása

A biogáz hatékony és gazdaságos energiaforrás, főleg azokon a területeken, ahol más energiaforrások rendelkezésre állása nem elérhető. A gazdaságilag depressziós országok vidéki területein a tűzifát főzik, ami káros a környezetre.

A biogáz rendelkezésre állása hozzájárulhat a tűzifa igényének csökkentéséhez, és ezért pozitív hatással lehet a biodiverzitás megőrzésére.

Műtrágya előállítás

Biodesztrátorok segítségével szilárd szerves műtrágyákat (biosol) és folyékony (biol) nyernek. Ezeknek a műtrágyáknak kisebb a környezeti hatása, és csökkentik a mezőgazdasági termelés költségeit.

egészséges

A szerves hulladékok megfelelő kezelésének lehetővé tételével csökkentik az egészségre jelentett kockázatokat. Megállapítottuk, hogy a kórokozók 85% -a nem él túl a biológiai emésztési folyamatban.

Például a széklet koliformák 35 ° C-on 50-70% -kal, a gombák pedig 95% -kal csökkennek 24 órán belül. Ezért, mivel zárt folyamat, csökkennek a rossz szagok.

hátrányok

A víz rendelkezésre állása

A rendszer igényes a víz rendelkezésre állása szempontjából, mivel keverékre van szükség. Másrészről, a biodiészternek közel kell lennie a nyersanyagforráshoz és a biogázfogyasztási helyhez.

Hőfok

A biodesztrátornak állandó hőmérsékletet kell fenntartania 35 ° C közelében és 20 és 60 ° C között. Ezért szükség lehet külső hőbevitelre.

Káros melléktermékek

Előállíthat mérgező és maró hatású hidrogén-szulfidot (H2S), valamint kozmetikai termékekben és a szerves hulladék keverékében található szilikonszármazékokat. Ezek a sziloxének előállítják a szilícium-dioxidot (szilícium-dioxid), amely koptató a gépek és alkatrészek számára.

Ezen melléktermékek jelenléte és koncentrációja a felhasznált alapanyagotól, a víz és a szilárd hordozó arányától függ, többek között a tényezőktől.

A hulladék felhalmozódása

A hulladékot fel kell halmozni a biodiészter közelében, ami logisztikai és egészségügyi problémákat vet fel, amelyeket kezelni kell.

Robbanásveszély

Mivel egy tüzelőanyag-gázgenerátor-rendszer, bizonyos mértékű robbanásveszélyt jelent, ha nem teszik meg a megfelelő óvintézkedéseket.

kiadások

Noha a biodiészter karbantartása és üzemeltetése viszonylag olcsó, a kezdeti telepítési és építési költségek viszonylag magasak lehetnek.

Hogyan készítsünk házi biodegenert?

Otthoni bioemésztő. Forrás: Kevinsooryan

A biodegeszterhez alapelemekként és tartályhoz van szükség a csövek erjesztéséhez, betöltéséhez és kirakásához a megfelelő zárócsavarokkal. Ezen felül tartályokra van szükség a biogáz és a műtrágya számára.

Fontos megjegyezni, hogy a gázszivárgások elkerülése érdekében az egész rendszernek légmentesnek kell lennie. Másrészt a rendszert rozsdamentes anyagokból, például PVC-ből vagy rozsdamentes acélból kell készíteni, hogy elkerülhető legyen a víz és a hidrogén-szulfid károsodása.

- Erjedési tartály

Műanyag hordó vagy tartály használható, amelynek kapacitása a feldolgozandó szerves hulladék mennyiségétől függ. Ennek a tartálynak hermetikus fedéllel kell rendelkeznie, vagy ennek hiányában a fedelet magas hőmérsékletnek ellenálló műanyag ragasztóval kell lezárni.

A tartálynak négy lyukkal kell rendelkeznie, és az összes beépítést magas hőmérsékletű szilikonnal kell lezárni.

A fedél betöltése

Ez a lyuk a tartálysapka közepén van, legalább 4 hüvelyk hosszúnak kell lennie, és menetes egészségügyi dugót kell felszerelni. Ezt a dugót egy 4 hüvelykes PVC-csőhöz kell csatlakoztatni, amely függőlegesen belép a tartályba, az alja előtt 10 cm-re.

Ez a bejárat a korábban aprított vagy aprított szerves hulladék berakodására szolgál.

Kifolyócsatorna 1

Fontos megjegyezni, hogy a tartálytér 25% -át szabadon kell hagyni a gáz felhalmozódásához, tehát az oldalon egy lyukat kell kinyitni ezen a szinten. Ebben a lyukban egy 15 cm hosszú 2 hüvelykes PVC-csőből álló tartályadaptert dugóval kell felszerelni.

Ennek a lefolyásnak az a célja, hogy lehetővé tegye a felülúszó biol elmenekülését, miután a tartályt a töltőfedelen keresztül feltöltötték. A biolt későbbi felhasználáshoz megfelelő tartályokban kell tárolni.

Kifolyócsatorna 2

Ennek a második lefolyónak a tartály aljára kell mennie, hogy a fermentált termék sűrűbb része (bioszol) kinyerhető legyen. Hasonlóképpen egy 15 hüvelyk hosszú, 2 hüvelykes PVC-cső szegmensét használják, amelyen elzárócsap található.

Biogáz kimenet

Egy 1,2 hüvelykes lyukat vágnak a tartály tetejére egy azonos átmérőjű PVC cső telepítéséhez egy tartály adapter segítségével. Ennek a csőnek a kivezető nyílásánál elzárócsap van.

- Biogáz kilépő és tisztító rendszer

A biogáz-kimeneti csőnek legalább 1,5 m hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy a víz- és hidrogén-szulfid-extrakciós rendszereket be tudja illeszteni az útjába. Ezt a csövet ezután szükség esetén meg lehet hosszabbítani, hogy a gázt tárolási vagy felhasználási helyére továbbítsák.

Vízkivonás

A víz eltávolításához a kilépő nyílásból a csövet 30 cm-re meg kell szakítani, hogy egy műanyag vagy üveg tartályt hermetikus fedővel lehessen beilleszteni. A gázszállító csőnek T-csatlakozón keresztül kell megkerülnie, hogy a gáz behatoljon a tartályba.

Ilyen módon a gáz kitölti a tartályt, a víz kondenzálódik és a gáz tovább folytatja a vezetéket.

Hidrogén-szulfid extrakció

A vízcsapda után egy 4 hüvelykes csőszakaszot illesztünk be a következő 30 cm-be a megfelelő redukciók segítségével. Ezt a szegmenst vasforgácsokkal vagy fémszivacsokkal kell kitölteni.

A hidrogén-szulfid reagál a fémmel és kicsapódik, miközben a biogáz tovább folytatja útját a tárolóedénybe vagy a felhasználási helyre.

Irodalom

1. Aparcana-Robles S és Jansen A (2008). Tanulmány az anaerob erjesztési folyamat termékeinek termékenyítő értékéről a biogáz előállításához. ProfEC Germna. 10 p.
2. I. Corona-Zúñiga (2007). Bioemésztőkben. Monográfia. A Hidalgo Állam Autonóm Egyeteme Alapvető és Műszaki Intézet. Ásványi de la Reforma, Hidalgo, Mexikó. 64 p.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G és Simon M (2013). Mikrobiális anaerob emésztés (bio-emésztő szerek) az állati hulladékok szennyezésmentesítésének megközelítése a szennyezés ellenőrzése és a megújuló energia előállítása során. Környezetkutatási és Közegészségügyi Nemzetközi Folyóirat 10: 4390–4417.
4. Olaya-Arboleda Y és González-Salcedo LO (2009). A biodegesztrátorok tervezésének alapjai. Modul a mezőgazdasági építmények témájához. A Kolumbiai Nemzeti Egyetem Mérnöki és Közigazgatási Kara, Palmira központja. Palmira, Kolumbia. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Biodigester tanulmányozása és megtervezése kis- és tejtermelők számára. Memória. Gépészmérnöki Tanszék, Fizikai és Matematikai Tudományi Kar, Chilei Egyetem. Santiago de Chile, Chile. 77 p.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rechenburg A, Vinneras B, Lenßen C és Kistemann T (2009). Higiéniai hatások és műanyag bio-emésztőgépek előállítása trópusi körülmények között. Journal of Water and Health 7: 590–596.