Cómo hacer biocombustible casero a partir de estiércol en condiciones domésticas

Las tecnologías modernas de procesamiento de todo tipo de materias primas abren la perspectiva de resolver con éxito la tarea de obtener biocombustible a partir de estiércol directamente en condiciones domésticas. Además, al producir biocombustible de forma casera gracias a nuevos principios de reciclaje de residuos, se pueden obtener simultáneamente fertilizantes para los cultivos agrícolas.

Y, ¿qué se necesita para ello y cómo fabricar correctamente un biorreactor? – Estas cuestiones las analizaremos detalladamente en nuestro artículo. Le ofreceremos recomendaciones para elegir la mejor materia prima para obtener biogás y examinaremos las particularidades del uso del combustible obtenido para las necesidades domésticas.

Por supuesto, el camino más sencillo es adquirir instalaciones industriales ya preparadas. Sin embargo, su alto coste obliga a considerar opciones de fabricación de sistemas de producción por cuenta propia.

Breve definición del biogás

Según las definiciones científicas, el biogás es un producto obtenido como resultado del proceso de fermentación de una masa de residuos biológicos. En este proceso, el producto de la fermentación es metano o hidrógeno.

La formación de metano (o hidrógeno) se produce como resultado de la actividad vital de tres tipos de bacterias:

• hidrolíticas;
• acidogénicas;
• metanogénicas.

Se considera un producto de fermentación de calidad aquella mezcla gaseosa cuyo contenido se distribuye en las siguientes proporciones: 50-85 % de metano, 15-50 % de dióxido de carbono y menos del 5 % de sulfuro de hidrógeno.

Así es aproximadamente el diagrama estructural de la obtención de energía alternativa. En este proceso, se utilizan fuentes tradicionales de materia prima de uso doméstico, adecuadas para la producción de energía alternativa – el biocombustible.

Esta mezcla gaseosa se hace pasar a través de filtros para eliminar la presencia de CO² y H²S, tras lo cual queda metano biológico puro. Dicho gas no difiere en nada del gas natural utilizado en el ámbito doméstico e industrial.

Las materias primas para obtener una mezcla gaseosa biológica de calidad suelen ser:

• estiércol y gallinaza;
• residuos de la producción de alcohol (vinaza);
• excedentes de la producción cervecera (bagazo de cerveza);
• masas fecales y residuos de la producción pesquera;
• pulpa de remolacha, residuos domésticos, hierba, etc.

Esto es solo una parte de toda la materia prima admisible. Pero incluso esta lista muestra cuán diversa es la gama de materias primas para poder establecer la producción de biogás de forma continua.

Instalación de producción de biocombustible, fabricada para las necesidades de una de las muchas explotaciones agrícolas en funcionamiento. Una estación de pequeño volumen, pero que satisface plenamente las necesidades de una explotación agrícola privada.

Los indicadores volumétricos de la producción de la mezcla de gas dependen directamente del tipo de materia prima utilizada y de su contenido de sólidos. Así, si se utiliza estiércol de ganado vacuno, realmente de una tonelada de estiércol se pueden obtener 50-60 m³ de biocombustible, que contiene hasta un 60% de metano.

Se considera que la mejor materia prima son los residuos con alto contenido de grasa. El procesamiento de una tonelada de residuos grasos mediante una instalación clásica de producción de biocombustible puede generar hasta 1300 m³ de mezcla gaseosa, con un contenido de metano de hasta el 90 %.

¿Cómo construir un módulo de procesamiento agrícola?

Para crear un sistema de transformación de residuos en biocombustible, como mínimo es necesario conocer el principio de funcionamiento de dichos dispositivos, así como tener nociones de esquemas técnicos.

Esquema de la instalación del biorreactor: 1 – biorreactor; 2 – agitador; 3 – calentador; 4 – bomba; 5 – elemento filtrante; 6 – compresor de gas; 7 – gasómetro; 8 – colector de estiércol; 9 – salida de fertilizante (lodo); 10 – panel de control de calefacción

Consideraremos ambos, pero cabe señalar: la construcción de una instalación completa es una tarea bastante laboriosa y costosa. En condiciones domésticas, por lo general, solo se logra hacer algo similar a las estaciones de procesamiento. Sin embargo, algunos intentos resultan exitosos.

Principio de funcionamiento de la planta de biogás

La tecnología de producción de biocombustibles, por regla general, mantiene el siguiente enfoque sistémico:

1. El biorreactor (recipiente) se carga con estiércol.
2. Durante un tiempo determinado, dentro del reactor tiene lugar el proceso de fermentación.
3. Se forma un medio gaseoso.
4. Se realiza la extracción de gases del reactor.
5. La mezcla gaseosa se purifica y se dirige para su uso como combustible.

La composición de la mezcla gaseosa obtenida se caracteriza por una saturación bastante alta de diferentes sustancias. En mayor proporción porcentual se encuentra metano (60%), dióxido de carbono (35%) y otras sustancias, incluido el sulfuro de hidrógeno (5%).

Así se ve el diagrama de distribución de los gases de la mezcla: 1 – contenido de metano alrededor del 63-65%; 2 – contenido de dióxido de carbono alrededor del 30-33%; 3 – contenido de sulfuro de hidrógeno aproximadamente 2%; 4 – contenido de amoníaco alrededor del 1%; 5 – contenido de hidrógeno alrededor del 1%

Mientras tanto, para el funcionamiento eficaz de una estación generadora de gas de producción casera se necesitan reservas significativas de residuos de la actividad vital de representantes del mundo animal.

Por lo tanto, lo primero a lo que se debe prestar atención al resolver la tarea de obtener biocombustible en condiciones domésticas (de campo), es la disponibilidad de fuentes de materia prima para la instalación de procesamiento.

Fabricación casera de un biorreactor

Una vez determinadas las fuentes de materia prima, a continuación es necesario determinar el lugar de ubicación del biorreactor doméstico (o de campo). El propio reactor es un recipiente hermético, suficientemente resistente, con un volumen calculado según la entrada diaria de estiércol a procesar (como referencia: para obtener 100 m³ de mezcla gaseosa se necesitan aproximadamente 1 t de estiércol).

Tabla de relación entre el tipo de estiércol y la cantidad de biogás obtenido

Tabla que muestra la eficiencia de uno u otro tipo de residuos biológicos, desde el punto de vista del volumen de gas obtenido. Como se ve en la tabla, el más eficiente es el estiércol de cerdo, capaz de proporcionar la mayor cantidad de biocombustible.

Tal recipiente habrá que instalarlo sobre una base firme, equiparlo con válvulas de cierre y otros accesorios técnicos según el esquema clásico. Es deseable que la parte superior del recipiente sea desmontable, con fijaciones atornilladas y una junta de estanqueidad.

Para garantizar la continuidad del ciclo, es necesario dotar el tanque de almacenamiento con un módulo de calentamiento artificial. Si en verano la eficacia de la fermentación del estiércol y la velocidad de formación de gas están plenamente aseguradas por las condiciones térmicas externas, en invierno la situación cambia.

Para la operación invernal del biorreactor, es absolutamente necesario un calentamiento artificial, considerando que la actividad de las bacterias de fermentación cesa ya a 4-10 °C sobre cero. En consecuencia, el recipiente debe tener un aislamiento térmico de calidad. Para ello, el método clásico de aislamiento con lana mineral es adecuado.

Un ejemplo ilustrativo de aislamiento del biorreactor para su operación invernal. Como material aislante se utilizó lana mineral. La capa de lana está cubierta con material laminado.

Hay varias opciones para organizar el calentamiento. Por ejemplo, el uso de calentadores eléctricos o un sistema de calefacción con portador de calor de agua (camisa de agua).

La potencia del circuito de calentamiento debe calcularse basándose en la temperatura óptima dentro del reactor de 25-40 °C, necesaria para lograr un proceso eficiente de fermentación de la biomasa.

Además de los calentadores, la actividad de fermentación de la biomasa se ve afectada por su grado de estancamiento. Esencialmente, la materia prima de estiércol dentro del tanque debe estar constantemente en movimiento. El movimiento de la biomasa intensifica el proceso de fermentación y acorta el tiempo de obtención del componente gaseoso.

Opción de instalación de verano para procesar estiércol y obtener biocombustible. En este caso, el calentamiento se realiza en forma de baño de agua de hormigón, donde se sumerge el recipiente del reactor. Sin embargo, esta instalación no puede operarse en el período invernal.

El problema de organizar el movimiento se resuelve introduciendo en la estructura del biorreactor un mezclador mecánico especial. El eje de este dispositivo se conecta al eje de un motor de baja velocidad, que realiza la acción de rotación. La activación y desactivación del proceso de mezcla se puede hacer manual o automáticamente.

En nuestro sitio web hay otro artículo en el que se proporciona una instrucción para la construcción de la instalación para la obtención de biogás para las necesidades de una casa particular.

Proceso de obtención de biogás y fertilizantes

Tecnológicamente, el diseño del sistema de obtención de biocombustible en condiciones domésticas prevé la carga del recipiente con estiércol hasta aproximadamente 1/3 de su capacidad. Para la carga del estiércol se realiza una escotilla de carga con una puerta que cierra herméticamente. La zona superior restante del biorreactor se utiliza para la acumulación de los gases liberados.

Un biorreactor casero en miniatura, hecho a partir de un barril común de 200 litros. En principio, para satisfacer las necesidades modestas de combustible biológico, es bastante adecuado para su uso en una granja privada. Esta es exactamente la estructura que realmente se puede hacer en casa para obtener biocombustible.

En los niveles superior e inferior del recipiente se deben hacer orificios de salida. Arriba, una salida de gas; abajo, una salida para el drenaje del estiércol procesado (fertilizantes). También en la zona superior del recipiente es recomendable instalar una ventana de observación para monitorear el proceso.

El tubo de salida de la mezcla de gases se conecta mediante un tubo hermético a un dispositivo que cumple simultáneamente las funciones de separador y sello de agua. Para la conexión se utiliza un tubo (metálico o de polietileno) de diámetro pequeño (25-32 mm).

El separador en sí es un recipiente de capacidad relativamente pequeña, lleno de agua. El gas, al atravesar la columna de agua, se purifica, se extrae hacia el gasómetro y luego se suministra a los consumidores.

Ejemplo de un dispositivo de separador de dos etapas: un sello hidráulico para la entrada de la mezcla de gases proveniente del biorreactor. Esta opción de filtración permite obtener un producto purificado de alta calidad.

El tubo inferior del reactor (para la salida del estiércol procesado – lodo) es recomendable hacerlo del mayor diámetro posible. A él se conecta una válvula de cierre (compuerta) y se realiza un desvío hacia el recipiente de recolección de lodo. La masa procesada en la explotación puede utilizarse con éxito como fertilizante.

La información detallada sobre la determinación del volumen requerido del tanque, así como los cálculos de la eficiencia del biorreactor y la conveniencia del uso de biogás, la hemos revisado en el siguiente artículo.

¿Cuál debe ser la composición de la masa de estiércol?

La masa de estiércol que se carga dentro del biorreactor no debe considerarse simplemente como una materia prima adecuada en cualquier condición. La composición de la sustancia tiene una importancia fundamental para el proceso de fermentación. En la práctica se ha observado que la reducción del tamaño de las partículas del sustrato se acompaña de una mejor eficiencia del proceso.

La marcada fibrosidad del sustrato y el aumento del área de interacción de las bacterias son los principales criterios que favorecen la rápida descomposición de la masa de estiércol. En este estado, la materia prima de estiércol, al calentarse y mezclarse, no forma sedimento ni película en la superficie, lo que simplifica significativamente la filtración de la mezcla de gases.

Preparación de la masa de estiércol para la carga en el reactor. A este procedimiento se le presta no menos atención que a todo lo demás, si se desea obtener un volumen significativo de biocombustible en un corto período de tiempo.

El grado de trituración de la materia prima determina la duración de la fermentación, lo que a su vez influye en el volumen de gas obtenido. Por lo tanto, para reducir el tiempo de fermentación, es necesario triturar bien la materia prima: cuanto mejor sea la calidad de la trituración, menor será el período de fermentación.

Características del uso del biogás para necesidades domésticas

El ámbito de aplicación de este tipo de recurso energético es bastante amplio. Gracias al uso del biogás como combustible, se produce energía eléctrica, se obtiene agua caliente o vapor. Existen múltiples ejemplos prácticos donde se utiliza biocombustible para el transporte automotriz.

Pero, para que en la explotación no surjan problemas al usar este tipo de combustible, es extremadamente importante acondicionar un almacén para el biogás obtenido, eligiendo el lugar adecuado para el gasómetro en el terreno.

Las instalaciones de biogás de este tipo son equipos que brindan la posibilidad de crear procesos productivos sin residuos. En este sentido, algunos países de Europa Occidental muestran un buen ejemplo.

Por ejemplo, en Dinamarca, la producción de este tipo de combustible ha alcanzado casi el 20% del total de los recursos energéticos del país. En grandes regiones del mundo, como India y China, las instalaciones de biogás se cuentan por cientos de miles.

Potentes instalaciones industriales de extracción de biocombustible. Estas estructuras son capaces de abastecer completamente de biocombustible a grandes explotaciones agrícolas. En todo el mundo se utiliza una enorme cantidad de sistemas similares. Y el crecimiento cuantitativo continúa activamente.

No es casualidad que se observe un aumento significativo del interés en todo el mundo por los procesos de producción de biogás.

Es una de esas opciones energéticas que se consideran fuentes alternativas y en las que se vislumbra el futuro, por lo que agricultores, directivos de servicios públicos, propietarios de fincas privadas y pequeñas empresas siguen de cerca el desarrollo de la tecnología.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Descripción general del equipo para producción de biogás, fabricado utilizando un tanque de plástico de 127 litros. Características del dispositivo y consejos de uso.

El interés por el uso de estas instalaciones es especialmente notable entre los propietarios del sector de la restauración y la gastronomía, donde la temática del tratamiento de residuos alimentarios sigue siendo relevante. Sobre esta base, existe una buena oportunidad de crear una eliminación económica de residuos orgánicos en beneficio de las explotaciones. Por último, la tecnología de producción de biocombustible supone una auténtica conservación del medio ambiente, algo que no puede decirse de la producción de otras energías.

¿Está interesado en la fabricación de biocombustible y desea aclarar algunos puntos? Haga sus preguntas controvertidas en los comentarios – nuestros expertos tratarán de aclarar esos puntos.

¿O quizás usted conoce de primera mano la fabricación de un biorreactor y el proceso de obtención de biogás? Comparta sus conocimientos prácticos y su opinión sobre este tema debajo de nuestro artículo – a muchos gestores de explotaciones les interesará su experiencia y recomendaciones.