Construcción de digestores de biogás

La construcción del digestor de biogás utilizando contenedores a granel intermedios (IBC) para uso doméstico es fácil y, a menudo, se puede construir en una hora una vez que haya ensamblado las herramientas y los materiales.

Fotos por TH y Enas Culhane

La construcción del digestor de biogás utilizando contenedores a granel intermedios (IBC) para uso doméstico es fácil y, a menudo, se puede construir en una hora una vez que haya ensamblado las herramientas y los materiales. Todos, excepto las juntas "uniseal" y los accesorios de mamparo, generalmente se pueden obtener localmente. Los beneficios de tener un digestor de biogás incluyen la creación de su propio fertilizante y combustible renovable. Ambos son producidos por "desechos" biológicos del hogar.

"Los desechos o la contaminación pueden considerarse correctos en el lugar incorrecto en el momento incorrecto y/o en la concentración incorrecta", dice el Dr. TH Culhane. Mediante el uso de nuestras sobras de cocina y "residuos" de alimentos y, en menor medida, excrementos de animales, podemos aprovechar estos residuos orgánicos para convertirlos en algo útil.

El Dr. Culhane es profesor asociado en el Patel College of Global Sustainability de la Universidad del Sur de Florida. Además de ser el Director de la concentración de Adaptación y Mitigación Climática de la universidad, es director cofundador de la corporación educativa sin fines de lucro "Solar CITIES Inc". La organización ayuda a las partes interesadas de la comunidad a resolver problemas de desarrollo y ecología urbana relacionados con las aguas residuales, los desechos sólidos, la seguridad alimentaria y crear una producción descentralizada de energía limpia.

"La energía solar se almacena en los enlaces químicos que la fotosíntesis ha capturado y almacenado", explica el Dr. Culhane. "Llamamos a esos compuestos 'comida' cuando los comemos, pero hay otras cosas que no comemos, pero que los microbios pueden comer. Comerán desechos de alimentos y desechos humanos y animales".

Cuando utiliza un digestor de biogás, elimina la contaminación porque ese "desecho" está en el lugar correcto y en la concentración correcta. Un digestor de biogás ("dragones domésticos", el Dr. Culhane los llama colectivamente), no solo descompone lo que haría su pila de compost, sino que también puede encargarse de carnes, desechos de mascotas, aceites, grasas, grasas, elementos que se nos dice que no. para combinar en un compostador. Al colocar estos residuos orgánicos en un estómago artificial (digestor de biogás), podemos hacer que los microbios conviertan los "malos" en "bienes".

Además de comer cualquier cosa, como lo haría un dragón, también respiran fuego. Cuando se abre la línea de gas y se enciende un fuego, el biometano se quema. El biogás es una mezcla de metano, dióxido de carbono y un pequeño porcentaje de otros gases. El carbono en el biogás proviene de la materia vegetal que se formó en un compuesto químico a partir del CO2 atmosférico. Por lo tanto, la producción de biogás es neutra en carbono y no aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero.

"Tiene las mismas propiedades que el gas natural que la gente está buscando y que las empresas están quemando en el desierto", explica el Dr. Culhane. "Es funcionalmente equivalente a los combustibles fósiles que los microbios produjeron hace miles de años, pero se está produciendo aquí y ahora a un ritmo en el que se puede usar y transformar en algo útil sin aumentar el efecto invernadero".

La construcción del digestor de biogás se puede pensar en términos de dos estructuras: un intestino artificial y un recipiente que contiene el gas que producen los microbios. El intestino o el estómago necesita un tubo para la garganta/boca, un uréter para orinar el fertilizante líquido y un tercer tubo para eructar y expulsar el biometano útil.

La primera estructura que construiremos es la tripa artificial. Los tanques IBC, que tienen alrededor de 270 galones, son perfectos para los microbios y adecuados para la mayoría de las familias, ya que el tamaño de un tanque puede digerir una cantidad de desperdicios de comida por día del tamaño de una cubeta de pintura (5 galones) y producir alrededor de 2 horas de cocinar gas del valor de ese cubo cuando las temperaturas alcanzan los 80 o 90 grados (Fahrenheit) y aproximadamente el valor de una hora cuando las temperaturas están entre los 70 y los 80 grados. Cuanto más se acercan a la temperatura corporal, más eficientes son.

Para comenzar, coloque el IBC de modo que el orificio de apertura central quede hacia arriba. En el lado más alejado de la abertura, perfore o derrita un orificio de 5 pulgadas en la parte superior del tanque. Esto encajará en un Uniseal® de 4 pulgadas (que tiene una brida de cinco pulgadas) y un tubo de alimentación de 4 pulgadas, que consideramos la "boca y la garganta" del dragón doméstico en términos de biomimética.

En la esquina diagonal del tubo de alimentación, perfore un orificio de 3 pulgadas de diámetro para el tubo de desbordamiento de fertilizante líquido (que consideramos el "uréter" en términos de biomimética). Este orificio encajará en el Uniseal de 2 pulgadas (que tiene una brida de 3 pulgadas) que se adapta a una tubería de 2 pulgadas.

"Para la salida de gas, tiene un par de opciones", explica Culhane. "Si puede encontrar un accesorio de mamparo de dos pulgadas y la tapa es lisa, haga un orificio de 2 ¼ de pulgada para el mamparo y luego colóquelo con un tubo de 2 pulgadas de aproximadamente 10 pulgadas de alto con un reductor de media pulgada y colóquelo en un pequeña sección de tubería de ½ pulgada, una válvula de bola de media pulgada y un niple de manguera con púas de media pulgada".

Después de perforar los orificios para el alimento y el fertilizante líquido, alise los bordes y use silicona flexible alrededor del Uniseal®. Para permitir que la comida se deslice hacia el tanque, corte una sección cerca de la parte inferior del tubo de 4 pulgadas de aproximadamente 6 pulgadas de largo. y la mitad del diámetro de la tubería. Empuje suavemente la tubería a través del Uniseal®. Puede ser necesario torcer y alisar los bordes de la tubería. Ayuda si lubrica con alcohol o grasa. La abertura en la parte inferior de la tubería debe mirar hacia el centro del tanque y descansar en el fondo. La tubería de alimentación debe estar más alta que el fertilizante líquido para evitar retrocesos y derrames.

"Muchas personas se preguntan cómo es posible que los tanques siempre se sobrellenen con agua y aún funcionen", dice Culhane. "De hecho, la tubería de alimentación se llena unas pocas pulgadas por encima de la tubería de salida, por lo que empuja el fluido hacia adentro y hacia afuera cuando el lado opuesto intenta igualar la altura y luego se derrama, creando una acción de tracción en el lado de alimentación a través del tanque".

Se puede colocar una tubería en Y grande de 4 pulgadas o un embudo encima de la tubería de alimentación para permitirle un fácil acceso para alimentar al dragón doméstico. Para la tubería de fertilizante líquido, corte un orificio en el centro de la tubería de aproximadamente 2 pulgadas de ancho. Los materiales no digeridos se hundirán o flotarán. Solo los materiales completamente digeridos se volverán neutralmente flotantes, los cuales ingresarán a la tubería cuando se agreguen nuevos alimentos al sistema. No es necesario cubrir el fondo de esta tubería, ya que pronto se obstruirá con lodo. Cuando esté completamente insertada, la abertura de 2 pulgadas de la tubería debe mirar hacia afuera de la tubería de alimentación en el improbable caso de que los alimentos no digeridos encuentren su camino a través del tanque. La tubería de fertilizante líquido debe quedar a unas 8 pulgadas por encima del IBC. Agregue una T de 2 pulgadas con un tubo horizontal corto y luego un codo de 2 pulgadas con un tubo vertical corto para permitir que el fertilizante líquido fluya fácilmente a un balde o jardín cercano. La T abierta (abierta a la presión atmosférica) evita que el tanque se extraiga y drene inadvertidamente.

Culhane dice que pinte el tanque de negro para evitar la luz y absorber el calor solar.

Ahora necesitaremos construir o comprar un contenedor que contenga el gas que producen los microbios. Una opción es utilizar dos IBC adicionales. Mientras que la construcción del digestor de biogás anterior solo debería tomar alrededor de una hora, crear el artilugio que contiene el metano podría ser un poco más complicado. Las soluciones rápidas incluyen la compra de un globo o vejiga de 1.000 litros. Culhane generalmente obtiene el suyo de la compañía Puxin Biogas en China, ¡pero también descubrió que un colchón de aire tamaño Queen de Walmart® también funciona!

Si compra una vejiga, conectará una manguera de goma flexible desde el biodigestor primario a una válvula en T en la vejiga. "Conecte otra manguera desde el otro lado del soporte de gas en T a su estufa", explica Culhane. "Normalmente mantenemos las válvulas que conectan los digestores primario y secundario abiertas todo el tiempo y mantenemos la válvula de la estufa cerrada, pero si tiene otra válvula en la estufa, puede abrirla y cerrarla y dejar las válvulas de los digestores abiertas todo el tiempo". el tiempo."

Culhane también crea sus propios contenedores de metano, utilizando dos IBC (270 galones cada uno) con jaulas. El procedimiento para hacerlo es el siguiente:

Usando un molinillo, retire la parte superior de uno de los tanques.

Este tanque contendrá el agua en la que flotará el depósito de gas. Toda la profundidad (altura) está llena de agua, que ronda los 270 galones. El otro tanque se hunde en él y luego sube cuando se llena de gasolina. Dado que el gas no puede bajar, siempre sube, no tiene que preocuparse de que baje y salga por los lados. El tanque inferior siempre está lleno de agua y el tanque superior flota hacia arriba y hacia abajo en el agua. Por lo tanto, tiene un sello de agua.

"Gire el segundo tanque de lado con la válvula de drenaje hacia arriba, hacia el cielo, y corte lo que ahora parece ser el fondo", instruye Culhane. Este es el lado opuesto al desagüe. Este tanque debe estar debajo de la línea de agua del primer tanque. Por lo general, esto significa cortarlo en el segundo "bulto" si no tienes una cinta métrica. Por supuesto, puede cortar un poco, colocarlo en el primer recipiente y seguir recortando hasta que quede debajo del primer tanque.

"Asegúrese de que la tapa del tanque de soporte de gas no tenga agujeros y que tenga una junta tórica intacta. De lo contrario, llénelo con silicona y atorníllelo bien", dice Culhane. Perfore un agujero para un mamparo de media pulgada en lo que está ahora a ser considerado el nuevo "top" del tanque. Anteriormente, este era el lado frontal del tanque donde está el drenaje. Inserte el accesorio del mamparo desde el interior y aplique silicona debajo de la arandela de goma para mayor seguridad. Coloque la tuerca de bloqueo en la parte superior y conecte sus tuberías.

Inserte el accesorio del mamparo desde el interior y aplique silicona debajo de la arandela de goma para mayor seguridad.

Aunque son del mismo tamaño, debido a los laterales de plástico HDPE, son flexibles. El problema con esto es volver a meterlos en las jaulas. Esto es importante para el uso a largo plazo.

Culhane recomienda usar un molinillo para quitar 10 barras verticales centrales, 5 de cada lado largo para agrandar un poco la jaula. Use el equipo de protección personal (EPP) adecuado, ya que se sabe que las barras de metal vuelan. Culhane dice que haga esta tarea lejos de las ventanas, los automóviles, los niños y las mascotas.

La jaula debe ser lo suficientemente grande para que los tanques suban y bajen libremente dependiendo de la cantidad de gas que se haya utilizado.

Colocar una segunda jaula en la parte superior mantendrá el IBC que flota mientras el gas se eleva fuera del agua. Use bridas o alambre para conectar de forma segura las dos jaulas para evitar lesiones.

"Ahora puede llenar su tanque principal con estiércol animal o lodo de lago o RidX o cualquier polvo séptico y con agua", dice Culhane. "Mientras hace esto, asegúrese de probar con jabón todos los accesorios (la tapa, los sellos, las tuberías). Simplemente prepare una solución de jabón para platos y viértala sobre el tanque mientras lo llena y mantiene las válvulas cerradas. Esto comprima el aire en el tanque y verá que se forman pompas de jabón si hay alguna fuga".

Actualmente, el 30-60% de nuestros "residuos" van a parar a los vertederos. Mediante la creación y el uso de un digestor de biogás doméstico, podemos eliminar patógenos peligrosos y utilizar sus productos de alta energía y ricos en nutrientes. Culhane dice que los biodigestores matan el 98-99% de los patógenos peligrosos.

"Tenemos que trabajar con la naturaleza ahora para mantener la tasa de paquetes de energía y nutrientes que estamos produciendo", dice Culhane. , alimentos mohosos, excrementos humanos y animales, desechos de jardín) le dará aproximadamente 1 kilovatio de energía si lo coloca en un biodigestor IBC que describimos anteriormente. Cada sistema puede tomar alrededor de un balde de 5 galones de "desechos" al día, pero no más para evitar la indigestión. Esto resultará en 45-60 minutos de energía si lo hace funcionar a través de un generador para cargar las baterías para un uso más prolongado. Si lo usa para encender luces LED, probablemente durará para siempre.

Tradicionalmente el metano se utiliza para cocinar o calentar agua. Una llama a una altura media, como la que usarías para sofreír o sopas, durará alrededor de 2 horas según la alimentación del balde de 5 galones durante los meses cálidos. Esto es adecuado para la mayoría de los hogares, especialmente los de los países en desarrollo. Además del gas para cocinar, una cubeta en el sistema equivale a una cubeta de fertilizante líquido. ¿Agregará la construcción de un digestor de biogás a su lista de bricolaje?