Construcción de digestores de biogás

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

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

"Los residuos o la contaminación pueden considerarse algo correcto en el lugar equivocado, en el momento equivocado y/o en la concentración incorrecta", dice el Dr. TH Culhane. Al utilizar los restos de nuestra cocina y los “desperdicios” de alimentos y, en menor medida, los 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 Mitigación y Adaptación 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 a 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 “alimento” cuando los comemos, pero hay otras cosas que no comemos, pero que los microbios pueden comer. Comerán desechos de alimentos, animales y humanos”.

Cuando se utiliza un digestor de biogás, se elimina la contaminación porque esos "residuos" están en el lugar correcto y en la concentración adecuada. Un digestor de biogás (“dragones domésticos”, los llama colectivamente el Dr. Culhane), no solo descompone lo que haría su pila de abono, sino que también puede encargarse de carnes, desechos de mascotas, aceites, grasas, elementos que, según nos dicen, no para combinar en un compostador. Al poner estos residuos orgánicos en un estómago artificial (digestor de biogás), podemos lograr que los microbios conviertan los "malos" en "bienes".

Además de comer cualquier cosa, como lo haría un dragón, también escupen fuego. Cuando se abre la tubería de gas y se enciende un fuego, el biometano arde. El biogás es una mezcla de metano, dióxido de carbono y un pequeño porcentaje de otros gases. El carbono del biogás proviene de materia vegetal que se transformó 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 busca mediante el fracking y que las empresas queman 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 utilizar y transformar en algo útil sin aumentar el efecto invernadero".

La construcción de un 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 tirar pedos el útil biometano.

La primera estructura que construiremos es el intestino 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 ese tamaño de tanque puede digerir aproximadamente una cantidad de desechos de alimentos del tamaño de un cubo de pintura (5 galones) por día y producir aproximadamente 2 horas de El gas para cocinar de ese balde vale la pena cuando las temperaturas oscilan entre los 80 y los 90 grados Fahrenheit (Fahrenheit) y aproximadamente una hora cuando las temperaturas rondan los 70 grados o los 80 grados. Cuanto más cerca de la temperatura corporal corren, más eficientes son.

Para comenzar, coloque el IBC de modo que el orificio de apertura central quede hacia arriba. En el otro lado de la abertura, taladre o funda un agujero de 5 pulgadas en la parte superior del tanque. En este cabe 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 garganta” del dragón doméstico en términos de biomímesis.

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

"Para la salida de gas hay un par de opciones", explica Culhane. “Si puede encontrar un conector de mamparo de dos pulgadas y la tapa es lisa, haga un orificio de 2-1/4 de pulgada para el mamparo y luego colóquelo con un tubo de 2 pulgadas de aproximadamente 10 pulgadas de alto con un reductor a media pulgada y coloque una pequeña sección de tubería de 1/2 pulgada, una válvula de bola de media pulgada y una boquilla de manguera con púas de media pulgada”.

Después de perforar los orificios para el alimento y el fertilizante líquido, alise los bordes y use una silicona flexible alrededor del Uniseal®. Para permitir que la comida se deslice dentro del 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 el tubo a través del Uniseal®. Puede ser necesario torcer y alisar los bordes de la tubería. Es útil lubricarlo con alcohol o grasa. La abertura en la parte inferior de la tubería debe mirar hacia el centro del tanque y descansar sobre el fondo. La tubería de alimentación debe estar más alta que la del fertilizante líquido para evitar acumulaciones y derrames.

“Mucha gente se pregunta cómo es posible que los tanques estén siempre llenos de agua y sigan funcionando”, dice Culhane. "De hecho, el tubo de alimentación se llena unos cuantos centímetros por encima del tubo de salida, por lo que empuja el líquido hacia adentro y hacia afuera mientras 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 un embudo o tubo en forma de Y grande de 4 pulgadas encima del tubo de alimentación para permitirle un fácil acceso para alimentar al dragón doméstico. Para el tubo de fertilizante líquido, corte un agujero en el centro del tubo de aproximadamente 2 pulgadas de ancho. Los materiales no digeridos se hundirán o flotarán. Sólo 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 del tubo debe mirar en dirección opuesta al tubo de alimentación en el improbable caso de que 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 hacia un balde o un jardín cercano. La T abierta (abierta a la presión atmosférica) evita que el tanque se extraiga y drene inadvertidamente.

Culhane recomienda pintar el tanque de negro para protegerlo de 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 sólo debería llevar aproximadamente 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 normalmente 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 T en la vejiga. “Conecte otra manguera desde el otro lado del soporte de gas T a su estufa”, explica Culhane. “Normalmente mantenemos abiertas las válvulas que conectan los digestores primario y secundario todo el tiempo y mantenemos cerrada la válvula de la estufa, pero si tienes otra válvula en la estufa, puedes 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:

Con una amoladora, retire la parte superior de uno de los tanques.

Este tanque contendrá el agua en la que flotará el gasómetro. Toda la profundidad (altura) está llena de agua, que ronda los 270 galones. El otro tanque se hunde y luego sube cuando se llena de gas. Como el gas no puede bajar (siempre sube), no tienes que preocuparte 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 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 otro lado opuesto al desagüe. Este tanque debe ubicarse debajo de la línea de agua del primer tanque. Normalmente, esto significa cortarlo por el segundo "bulto" si no tienes una cinta métrica. Por supuesto, puedes cortar un poco, colocarlo en el primer recipiente y seguir recortándolo hasta que quede debajo del primer tanque.

“Asegúrese de que la tapa del tanque de gas no tenga agujeros y tenga una junta tórica intacta. Si no, llénelo con silicona y atorníllelo bien”, dice Culhane. Taladre un agujero para un mamparo de media pulgada en lo que ahora se considerará la nueva “parte superior” del tanque. Anteriormente, esta era la parte frontal del tanque donde está el drenaje. Inserte el conector 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 las tuberías.

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

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

Culhane recomienda usar una amoladora para quitar 10 barras verticales centrales, 5 de cada lado largo para agrandar ligeramente la jaula. Utilice equipo de protección personal (EPP) adecuado, ya que se sabe que las barras de metal salen volando. Culhane recomienda realizar esta tarea lejos de ventanas, automóviles, niños y 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 en espera del gas en su lugar a medida que sale del agua. Utilice bridas o alambre para conectar de forma segura las dos jaulas y evitar lesiones.

"Ahora puedes llenar tu tanque primario con estiércol animal, lodo de lago, RidX o cualquier polvo séptico y con agua", dice Culhane. “Mientras haces esto, asegúrate de probar con jabón todos los accesorios (la tapa, los uniseals, las tuberías). Simplemente prepare una solución de jabón para platos y viértala sobre el tanque mientras lo llena manteniendo las válvulas cerradas. Esto comprimirá el aire en el tanque y verás que se forman burbujas de jabón si hay alguna fuga”.

Actualmente, entre el 30% y el 60% de nuestros “residuos” van a los vertederos. Al crear y utilizar un digestor de biogás doméstico, podemos eliminar patógenos peligrosos y utilizar su producción de alta energía y rica en nutrientes. Culhane dice que los biodigestores matan entre el 98 y el 99% de los patógenos peligrosos.

"Tenemos que trabajar con la naturaleza ahora para mantener el ritmo de los paquetes de energía y nutrientes que estamos produciendo", dice Culhane. Un balde de 5 galones lleno de "desechos" (desperdicios de comida, flores gastadas, grasas, aceites, carne , alimentos mohosos, excrementos humanos y animales, desechos verdes del jardín) le proporcionarán aproximadamente 1 kilovatio de energía si lo coloca en un biodigestor IBC que describimos anteriormente. Cada sistema puede absorber aproximadamente un balde de 5 galones de “desechos” al día, pero no más para prevenir la indigestión. Esto dará como resultado entre 45 y 60 minutos de energía si lo utiliza a través de un generador para cargar las baterías para un uso más prolongado. Si lo usas para encender luces LED, probablemente durará para siempre.

Tradicionalmente el metano se utiliza para cocinar o calentar agua. Una llama a altura media, como lo haría para salteados o sopas, durará alrededor de 2 horas si se alimenta con un 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, un balde en el sistema equivale a un balde de fertilizante líquido. ¿Agregará la construcción de un digestor de biogás a su lista de bricolaje?