Apa itu biogas. Biogas - apa itu?

10.1. Informasi umum tentang produksi biogas

Dalam dekade terakhir, banyak perhatian telah diberikan pada perkembangan penggunaan sumber energi non-tradisional dan terbarukan di negara kita karena kekurangan bahan bakar dan sumber energi di negara kita. Salah satu sumber energi non-tradisional dan terbarukan dapat berupa energi yang diperoleh dari biomassa. Biogas yang diperoleh dari pertanian republik dan produksi energi darinya akan menghemat gas alam dan gas cair.

Semua sumber biomassa dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama:

ke kelompok pertama Ini termasuk tanaman darat yang khusus ditanam untuk keperluan energi. Yang paling penting adalah pertanian energi kehutanan untuk menumbuhkan berbagai spesies pohon: pohon willow yang tumbuh cepat (dikembangkan oleh ilmuwan Belarusia), kayu eboni, kayu putih, palem, poplar hibrida, dll. Salah satu tanaman energi yang menjanjikan adalah artichoke Yerusalem, sorgum manis, gula tebu.

Ke kelompok kedua sumber biomassa mencakup berbagai residu dan limbah organik:

a) limbah biologis hewan (kotoran sapi, kotoran unggas dan sebagainya.);

b) sisa panen tanaman pertanian dan hasil samping pengolahannya, seperti jerami gandum hitam dan jerami gandum, tongkol jagung, batang kapas, kulit kacang tanah, limbah kentang, sekam dan jerami padi, sekam biji, sekam rami, dan lain-lain;

c) sisa penebangan, penggergajian dan pengolahan kayu: kulit kayu, serbuk gergaji, serpihan kayu, serutan;

d) air limbah industri (khususnya tekstil, susu, dan perusahaan pengolahan makanan lainnya);

e) sampah kota (air padat dan air limbah).

Kelompok ketiga– ini adalah tumbuhan air, termasuk rumput laut, termasuk rumput laut raksasa (ganggang coklat) dan eceng gondok. Laut dianggap sebagai pemasok utama ganggang coklat laut besar dan ganggang yang hidup di dasar (tumbuhan bentik), serta ganggang yang mengambang di perairan tenang. Selain itu, kemungkinan penggunaan biomassa dari muara rawa asin dan air tawar juga dianalisis.

Potensi energi tanaman air cukup tinggi. Jadi misalnya rumput laut segar 29,2 t.e./ha/tahun; eceng gondok -53,6 t.o.e/ha/tahun, dan tebu 40,0 t.o.e/ha/tahun /21/, /26/.

Tergantung pada kelembaban dan tingkat biodegradabilitas, biomassa diproses dengan metode termokimia (pembakaran langsung, gasifikasi, pirolisis, pencairan) atau metode biologis (pemrosesan anaerobik, fermentasi etanol). Dengan bantuan mereka, berbagai produk energi akhir dapat diperoleh dari biomassa, termasuk panas, uap, gas berkalori rendah dan tinggi, serta berbagai bahan bakar cair. Salah satu metode pengolahan biomassa yang paling banyak digunakan adalah pembakaran langsung untuk menghasilkan panas atau listrik. Proses yang paling menjanjikan untuk mengubah biomassa adalah gasifikasi termokimia, fermentasi dan pengolahan anaerobik, yang menghasilkan gas sintesis (metana). Pengembangan bioenergi berdasarkan sumber energi terbarukan seperti kayu mungkin menjanjikan bagi Belarus. Hal ini termasuk budidaya varietas kayu cepat tumbuh. Di Belarus, penelitian sedang dilakukan untuk mengembangkan perkebunan energi pohon willow Kanada dan Sakhalin knotweed Weirich. Pohon-pohon ini mampu memperbaharui diri dalam waktu 25 tahun, dan penebangan serta pengumpulan bahan bakar dilakukan setelah 3 tahun, dan satu hektar perkebunan dapat menghasilkan rata-rata 20 m3 kayu. Kemungkinan pertumbuhan dan kelayakan budidaya bambu Sakhalin dan Sylvia latifolia dalam kondisi iklim kita juga sedang dipelajari. Teknologi pembakaran wood pellet sedang dikembangkan dan digunakan secara luas.

10.2. Menghasilkan biogas dari pencernaan anaerobik

Salah satu cara untuk menghasilkan biogas adalah dengan metode anaerobik(tanpa oksigen), fermentasi atau fermentasi(panas berlebih) zat organik dari massa biologis dari berbagai asal pada suhu 30 370 ° C, serta dengan pengadukan terus-menerus dari bahan mentah yang dimuat, pemuatan bahan mentah secara berkala ke dalam wadah untuk fermentasi dan pembongkaran bahan yang difermentasi materi /17, hal.357-364/. Wadah tempat berlangsungnya proses fermentasi disebut reaktor atau reaktor. Jika semua kondisi di atas terpenuhi, di bawah pengaruh bakteri yang ada dalam biomassa, zat organik akan terurai dan membentuk campuran gas, yang disebut biogas.Untuk menghasilkan biogas, limbah dari pengolahan tanaman pertanian dapat digunakan - silase, jerami, makanan dan limbah pertanian lainnya, pupuk kandang, kotoran burung, Air limbah dan bahan mentah sejenis yang mengandung bahan organik. Lingkungan bahan baku harus netral, tanpa zat yang mengganggu kerja bakteri, seperti sabun, deterjen, antibiotik / 20/.

Biogas mengandung 50 80% metana (CH 4), 50 20% karbon dioksida (CO 2), 0 3% hidrogen sulfida (H 2 S), serta pengotor: hidrogen, amonia, dan nitrogen oksida. Biogas tidak mempunyai bau yang tidak sedap. Panas pembakaran 1 m 3 biogas mencapai 21 29 MJ atau setara dengan pembakaran 0,6 liter bensin, 0,85 liter alkohol, 1,7 kg kayu bakar atau menggunakan listrik 1,4 1,6 kWh. Efisiensi fermentasi tergantung pada kepatuhan terhadap kondisi anaerobik, kondisi suhu dan lamanya fermentasi. Fermentasi pupuk kandang dapat dilakukan pada suhu 30−35 °C ( mesofDandirektur liniDanMdifermentasiDanSAYA) dan 50±60°С ke atas ( termofDandirektur liniDanM).

Lamanya fermentasi pupuk kandang tergantung pada jenis biomassa. Untuk kotoran berukuran besar ternak dan kotoran ayam durasinya 20 hari, kotoran babi - 10 hari. Aktivitas reaksi mikroba sangat ditentukan oleh perbandingan karbon dan nitrogen. Kondisi yang paling menguntungkan dengan rasio tersebut tidak== 10:16.

Dari 1 m 3 reaktor, keluaran biogas mencapai 2 3 m 3 biogas, dari kotoran burung - 6 m 3 /21/. Jumlah biogas berikut dapat diperoleh per hari dari satu hewan: sapi (dengan berat 500 600 kg) -< 1,5 м 3 ; свиньи (массой 80÷100 кг) - 0,2 м 3 ; куры или кролики - 0,015 м 3 .

Data hasil spesifik biogas dari berbagai limbah pertanian disajikan pada Tabel 15.1 /17, hal.357/.

Energi yang diperoleh dari pembakaran biogas dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan Pertanian. Dengan menggunakan generator listrik yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal gas, listrik dapat dihasilkan. Kerugiannya adalah sebagian energi yang dihasilkan harus digunakan untuk mengoperasikan pembangkit biogas itu sendiri (di beberapa instalasi, hingga 50% energi yang dihasilkan).

Biogas dapat dibakar sebagai bahan bakar pada pembakar instalasi pemanas, ketel air panas, kompor gas dan digunakan pada unit pendingin tipe absorpsi, pada mesin otomotif, dan pada unit radiasi infra merah. Mesin karburator dapat dengan mudah diubah menjadi gas, termasuk biogas. Untuk melakukan ini, karburator diganti dengan mixer. Mengubah mesin diesel menjadi mesin berbahan bakar gas tidaklah sulit. Saat beralih dari bahan bakar diesel ke gas alam, tenaga mesin berkurang sebesar 20%, dari bahan bakar alami ke biogas - sebesar 10%. Konsumsi biogas rata-rata 0,65 m 3 /kWh.Tekanan gas di depan mesin minimal harus 0,4 kPa /17, hal.358/.

Pada peternakan untuk pemanas air, kebutuhan biogas per hewan per tahun adalah: sapi perah - 21-30 m 3, babi - 1,4-4,9 m 3. Nilai yang lebih besar dari angka-angka ini mengacu pada pertanian kecil, yang lebih kecil - hingga menengah.

Tabel 15.1.

Hasil biogas dari sampah organik

Kebutuhan biogas untuk pemanas tempat pemerahan susu sama dengan: dengan jumlah sapi 40 – 164/327 m 3 /tahun; dengan jumlah sapi 60 - 212/410 m 3 /tahun; dengan jumlah sapi 80 – 262/530 m 3 /tahun. Pembilangnya berisi data pada suhu udara luar hingga -10°C, dan penyebutnya berisi data pada suhu udara luar t di bawah -10°C.

Untuk memanaskan kandang unggas pada suhu luar - 10 ° C dan suhu internal 18 ° C, diperlukan sekitar 1,2 m 3 / jam per 1000 unggas.

Residunya (metana tumbuk) dapat digunakan sebagai pupuk.

B Dan instalasi gas Dan (BSU), tergantung pada karakteristik skema teknologinya, ada tiga jenis: kontinu, periodik dan akumulatif /17, hal.360/.

Dengan skema (aliran) kontinu (Gbr. 15.1), substrat segar dimasukkan ke dalam ruang fermentasi secara terus menerus atau pada interval tertentu (dari 2 hingga 10 kali sehari), menghilangkan jumlah massa fermentasi yang sama. Sistem ini memungkinkan Anda memperoleh biogas dalam jumlah maksimal, namun membutuhkan biaya material yang lebih besar.

Dengan skema periodik (siklik) (Gbr. 15.2), terdapat dua ruang fermentasi yang dimuat secara bergantian. Dalam hal ini, volume ruang yang berguna digunakan kurang efisien dibandingkan dengan volume kontinu. Selain itu, diperlukan persediaan pupuk kandang atau substrat lain dalam jumlah besar untuk mengisinya.

Dengan skema akumulatif, tempat penyimpanan kotoran sekaligus berfungsi sebagai ruang fermentasi dan penyimpanan kotoran hasil fermentasi hingga dibongkar (Gbr. 15.3).

Biogas adalah gas yang dihasilkan dari fermentasi metana biomassa. Penguraian biomassa menjadi komponen-komponen terjadi di bawah pengaruh 3 jenis bakteri. Dalam rantai makanan, bakteri berikutnya memakan produk limbah bakteri sebelumnya. Tipe pertama bakteri hidrolitik, tipe kedua pembentuk asam, dan tipe ketiga pembentuk metana. Tidak hanya bakteri golongan metanogen, ketiga spesies tersebut terlibat dalam produksi biogas.

Komposisi biogas

55%-75% metana, 25%-45% CO2, sedikit pengotor H2 dan H2S. Setelah biogas dibersihkan dari CO2, diperoleh biometana. Biometana adalah analog lengkap gas alam. Perbedaannya hanya pada asal usulnya.

Bahan baku untuk diperoleh

Sampah organik: pupuk kandang, sisa biji-bijian dan kapur, biji-bijian bekas, bubur bit, lumpur tinja, sisa ikan dan rumah potong hewan (darah, lemak, usus, tebu), rumput, sampah rumah tangga, sampah susu - laktosa, whey, sisa produksi biodiesel - teknis gliserin dari produksi biodiesel dari lobak, limbah dari produksi jus - pulp buah, pulp berry, pomace anggur, ganggang, limbah dari produksi pati dan molase - pulp dan sirup, limbah dari pengolahan kentang, produksi keripik - kupas , kulit, umbi busuk.

Hasil biogas tergantung pada kandungan bahan kering dan jenis bahan baku yang digunakan. Satu ton kotoran sapi menghasilkan 30-50 m³ biogas dengan kandungan metana 60 , 150-500 m3 biogas dari berbagai jenis tanaman dengan kandungan metana hingga 70%. Jumlah biogas maksimal 1300 m3 dengan kandungan metana hingga 87 dapat diperoleh dari lemak.

Dalam perhitungan biogas digunakan konsep bahan kering (DM atau Inggris TS) atau residu kering (CO). Air yang terkandung dalam biomassa tidak menghasilkan gas.

Dari 1 kg bahan kering diperoleh 300 hingga 500 liter biogas.

Untuk menghitung rendemen biogas dari suatu bahan baku tertentu perlu dilakukan uji laboratorium atau melihat data referensi dan menentukan kandungan lemak, protein dan karbohidrat. Saat menentukan yang terakhir, penting untuk mengetahui persentase zat yang cepat terurai (fruktosa, gula, sukrosa, pati) dan zat yang sulit terurai (misalnya, selulosa, hemiselulosa, lignin). Setelah menentukan kandungan unsur-unsurnya, hasil gas dihitung masing-masing unsur secara individual dan kemudian dijumlahkan.

Sebelumnya, ketika ilmu pengetahuan tentang biogas belum ada dan biogas dikaitkan dengan pupuk kandang, konsep “unit hewan” digunakan. Saat ini, ketika mereka belajar memproduksi biogas dari bahan organik, konsep ini telah hilang dan tidak lagi digunakan.

Selain limbah, biogas dapat dihasilkan dari tanaman energi yang ditanam secara khusus, seperti silase jagung atau silphium. Output gasnya bisa mencapai 500 m3 per ton.

Cerita

Umat ​​​​manusia telah belajar menggunakan biogas sejak lama. Pada milenium ke-2 SM. Pembangkit biogas primitif sudah ada di wilayah Jerman modern. Suku Aleman, yang mendiami lahan basah di lembah Elbe, membayangkan Naga di kayu apung di rawa. Mereka percaya bahwa gas mudah terbakar yang terkumpul di lubang-lubang rawa adalah bau nafas Naga. Untuk menenangkan Naga, pengorbanan dan sisa makanan dibuang ke rawa. Masyarakat percaya bahwa Naga datang pada malam hari dan nafasnya tetap berada di dalam lubang. Orang Aleman mendapat ide untuk menjahit tenda dari kulit, menutupi rawa dengan itu, mengalirkan gas melalui pipa kulit ke rumah mereka dan membakarnya untuk memasak. Hal ini dapat dimengerti, karena kayu bakar kering sulit ditemukan, dan gas rawa (biogas) dapat mengatasi masalah ini dengan baik.

Pada abad ke-17, Jan Baptist Van Helmont menemukan bahwa pembusukan biomassa melepaskan gas yang mudah terbakar. Alessandro Volta pada tahun 1776 sampai pada kesimpulan bahwa terdapat hubungan antara jumlah biomassa yang membusuk dengan jumlah gas yang dikeluarkan. Pada tahun 1808, Sir Humphry Davy menemukan metana dalam biogas.

Pembangkit biogas pertama yang terdokumentasi dibangun di Bombay, India pada tahun 1859. Pada tahun 1895, biogas digunakan di Inggris untuk penerangan jalan. Pada tahun 1930, dengan berkembangnya mikrobiologi, ditemukan bakteri yang terlibat dalam proses produksi biogas.

Ekologi

Produksi biogas membantu mencegah emisi metana ke atmosfer. Kotoran daur ulang digunakan sebagai pupuk di bidang pertanian. Hal ini mengurangi penggunaan pupuk kimia dan mengurangi beban air tanah.

Metana mempunyai efek rumah kaca 21 kali lebih besar dibandingkan CO2 dan bertahan di atmosfer selama 12 tahun. Menangkap metana adalah cara jangka pendek terbaik untuk mencegah pemanasan global.

Produksi

Secara total, sekitar 60 jenis teknologi produksi biogas saat ini digunakan atau dikembangkan di dunia. Metode yang paling umum adalah pencernaan anaerobik di metatank, atau kolom anaerobik (istilah ini belum ditetapkan dalam bahasa Rusia). Sebagian energi yang diperoleh dari pemanfaatan biogas digunakan untuk mempertahankan proses (hingga 15-20% di musim dingin). Di negara-negara dengan iklim panas, tangki metana tidak perlu dipanaskan. Bakteri mengubah biomassa menjadi metana pada suhu 25°C hingga 70°C.

Untuk memfermentasi beberapa jenis bahan baku dalam bentuk murni, diperlukan teknologi dua tahap khusus. Misalnya, kotoran burung dan sisa penyulingan tidak diolah menjadi biogas dalam reaktor konvensional. Untuk mengolah bahan baku tersebut diperlukan reaktor hidrolisis tambahan. Reaktor semacam itu memungkinkan Anda mengontrol tingkat keasaman, sehingga bakteri tidak mati karena peningkatan kandungan asam atau basa.

Produksi biogas dibenarkan secara ekonomi ketika mengolah limbah dalam aliran yang konstan, misalnya di peternakan.

Gas TPA merupakan salah satu jenis biogas. Diperoleh dari tempat pembuangan sampah kota limbah rumah tangga.

Aplikasi

Biogas digunakan sebagai bahan bakar untuk produksi listrik, panas atau uap, atau sebagai bahan bakar kendaraan. Di India, Vietnam, Nepal dan negara-negara lain, pembangkit listrik tenaga biogas kecil (satu keluarga) sedang dibangun. Gas yang dihasilkan di dalamnya digunakan untuk memasak.

Pembangkit biogas dapat dipasang sebagai instalasi pengolahan air limbah di peternakan, peternakan unggas, penyulingan, pabrik gula, dan pabrik pengolahan daging. Pabrik biogas dapat menggantikan pabrik kedokteran hewan dan sanitasi. Itu. bangkai dapat didaur ulang menjadi biogas alih-alih menghasilkan daging dan tepung tulang.

Jumlah terbesar pembangkit listrik tenaga biogas kecil berlokasi di Cina - lebih dari 10 juta (pada akhir tahun 1990-an). Mereka menghasilkan sekitar 7 miliar m³ biogas per tahun, yang menyediakan bahan bakar bagi sekitar 60 juta petani. Di India, 3,8 juta pembangkit listrik tenaga biogas kecil telah dipasang sejak tahun 1981.

Pada akhir tahun 2006, terdapat sekitar 18 juta pembangkit listrik tenaga biogas yang beroperasi di Tiongkok. Penggunaannya memungkinkan penggantian setara 10,9 juta ton bahan bakar.

Di antara negara-negara industri, Denmark menempati posisi terdepan dalam produksi dan penggunaan biogas dalam hal indikator relatif - biogas menempati hingga 18% dari total keseimbangan energinya. Secara absolut, Jerman menempati posisi terdepan dalam jumlah instalasi menengah dan besar - 8.000 ribu unit. DI DALAM Eropa Barat setidaknya setengah dari seluruh peternakan unggas dipanaskan dengan biogas.

Volvo dan Scania memproduksi bus dengan mesin biogas. Bus semacam itu aktif digunakan di kota-kota Swiss: Bern, Basel, Jenewa, Lucerne, dan Lausanne. Menurut perkiraan Asosiasi Industri Gas Swiss, pada tahun 2010 10% kendaraan di Swiss akan menggunakan biogas.

Dunia modern dibangun di atas konsumsi yang terus meningkat, sehingga sumber daya mineral dan bahan mentah habis dengan cepat. Pada saat yang sama, jutaan ton kotoran berbau busuk terakumulasi setiap tahun di banyak peternakan, dan banyak sumber daya yang dihabiskan untuk pembuangannya. Manusia juga mengimbangi produksi limbah biologis. Untungnya, sebuah teknologi telah dikembangkan yang memungkinkan kita untuk memecahkan masalah-masalah ini secara bersamaan: menggunakan limbah hayati (terutama pupuk kandang) sebagai bahan mentah, menghasilkan bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan - biogas. Penggunaan teknologi inovatif tersebut telah melahirkan industri baru yang menjanjikan - bioenergi.

Apa itu biogas

Biogas adalah zat gas yang mudah menguap, tidak berwarna dan tidak berbau sama sekali. Ini terdiri dari 50-70 persen metana, hingga 30 persennya adalah karbon dioksida CO2 dan 1-2 persen lainnya adalah zat gas - pengotor (bila dimurnikan, biometana paling murni diperoleh).

Karakteristik kualitatif fisik dan kimia zat ini mendekati karakteristik gas alam berkualitas tinggi biasa. Menurut penelitian para ilmuwan, biogas memiliki sifat kalori yang sangat tinggi: misalnya, panas yang dilepaskan saat membakar satu meter kubik biogas ini bahan bakar alami, setara dengan panas dari satu setengah kilogram batu bara.

Pelepasan biogas terjadi karena aktivitas vital jenis bakteri khusus - anaerobik, sedangkan bakteri mesofilik diaktifkan ketika lingkungan dipanaskan hingga 30-40 derajat Celcius, dan bakteri termofilik berkembang biak pada suhu yang lebih tinggi - hingga +50 derajat.

Di bawah pengaruh enzimnya, bahan mentah organik terurai dengan pelepasan gas biologis.

Bahan baku biogas

Tidak semua sampah organik cocok untuk diolah menjadi biogas. Misalnya, kotoran ternak unggas dan babi tidak dapat dimanfaatkan dalam bentuk murni karena memiliki tingkat toksisitas yang tinggi. Untuk memperoleh biogas dari limbah tersebut perlu ditambahkan pengencer: massa silase, massa rumput hijau, serta kotoran sapi. Komponen terakhir merupakan bahan baku yang paling cocok untuk memproduksi bahan bakar ramah lingkungan, karena hanya sapi yang makan makanan nabati. Namun juga harus diperhatikan kandungan pengotor logam berat, komponen kimia, dan surfaktan yang pada prinsipnya tidak boleh ada pada bahan bakunya. Poin yang sangat penting adalah pengendalian antibiotik dan desinfektan. Kehadirannya dalam pupuk kandang dapat mencegah proses penguraian massa bahan baku dan pembentukan gas yang mudah menguap.

Informasi tambahan. Tidak mungkin dilakukan tanpa disinfektan sepenuhnya, karena jika tidak, jamur akan mulai terbentuk pada biomassa di bawah pengaruh suhu tinggi. Anda juga harus memantau dan segera membersihkan kotoran dari kotoran mekanis (paku, baut, batu, dll) yang dapat dengan cepat merusak peralatan biogas. Kadar air bahan baku yang digunakan untuk menghasilkan biogas minimal harus 80-90%.

Mekanisme pembentukan gas

Agar biogas mulai dilepaskan dari bahan mentah organik selama fermentasi tanpa udara (secara ilmiah disebut fermentasi anaerobik), diperlukan kondisi yang sesuai: wadah tertutup dan suhu tinggi. Jika dilakukan dengan benar, gas yang dihasilkan akan naik ke puncak dimana gas tersebut dipilih untuk digunakan, dan padatan yang tersisa adalah pupuk pertanian bio-organik yang sangat baik, kaya akan nitrogen dan fosfor, namun bebas dari mikroorganisme berbahaya. Kondisi suhu sangat penting untuk proses yang tepat dan lengkap.

Siklus penuh pengubahan kotoran ternak menjadi bahan bakar lingkungan berkisar antara 12 hari hingga satu bulan, tergantung komposisi bahan bakunya. Dari satu liter volume reaktor yang berguna, dihasilkan sekitar dua liter biogas. Jika Anda menggunakan lebih maju instalasi yang dimodernisasi, kemudian proses produksi biofuel dipercepat menjadi 3 hari, dan produksi biogas ditingkatkan menjadi 4,5-5 liter.

Masyarakat mulai mempelajari dan menggunakan teknologi ekstraksi biofuel dari sumber alami organik sejak akhir abad ke-18, dan pada tahun bekas Uni Soviet Perangkat pertama untuk memproduksi biogas dikembangkan pada tahun 40-an abad lalu. Saat ini, teknologi ini menjadi semakin penting dan populer.

Kelebihan dan kekurangan biogas

Biogas sebagai sumber energi memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal:

• itu berfungsi untuk meningkatkan situasi lingkungan di daerah-daerah di mana bahan bakar ini banyak digunakan, karena selain mengurangi penggunaan bahan bakar yang mencemari, terdapat juga penghancuran limbah hayati dan desinfeksi air limbah yang sangat efektif, yaitu. peralatan biogas berfungsi sebagai stasiun pembersihan;
• bahan mentah untuk produksi bahan bakar organik ini dapat diperbarui dan praktis gratis - selama hewan di peternakan menerima makanan, mereka akan menghasilkan biomassa, dan oleh karena itu, bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga biogas;
• perolehan dan penggunaan peralatan menguntungkan secara ekonomi - setelah dibeli, pabrik produksi biogas tidak lagi memerlukan investasi apa pun, dan pemeliharaannya sederhana dan murah; jadi, pembangkit listrik tenaga biogas untuk digunakan pertanian mulai melunasi dalam waktu tiga tahun setelah peluncuran; tidak perlu membangun utilitas dan jalur transmisi energi, biaya peluncuran stasiun biologis berkurang sebesar 20 persen;
• tidak perlu memasang utilitas seperti saluran listrik dan pipa gas;
• produksi biogas di stasiun yang menggunakan bahan baku organik lokal merupakan usaha bebas limbah, berbeda dengan usaha yang menggunakan sumber energi tradisional (pipa gas, rumah boiler, dll), limbah tidak mencemari lingkungan dan tidak memerlukan ruang penyimpanan;
• ketika menggunakan biogas, sejumlah karbon dioksida dan belerang dilepaskan ke atmosfer, namun jumlah ini minimal dibandingkan dengan gas alam yang sama dan diserap oleh ruang hijau selama respirasi, sehingga kontribusi bioetanol terhadap efek rumah kaca minimal. ;
• Dibandingkan dengan sumber energi alternatif lainnya, produksi biogas selalu stabil; seseorang dapat mengontrol aktivitas dan produktivitas instalasi untuk produksinya (tidak seperti, misalnya panel surya), mengumpulkan beberapa instalasi menjadi satu atau, sebaliknya, membaginya menjadi beberapa bagian yang terpisah. untuk mengurangi risiko kecelakaan;
• dalam gas buang saat menggunakan biofuel, kandungan karbon monoksida berkurang 25 persen, dan nitrogen oksida berkurang 15 persen;
• selain pupuk kandang, beberapa jenis tanaman juga dapat dimanfaatkan untuk memperoleh biomassa sebagai bahan bakar, misalnya sorgum akan membantu memperbaiki kondisi tanah;
• Ketika bioetanol ditambahkan ke bensin, angka oktannya meningkat, dan bahan bakar itu sendiri menjadi lebih tahan ledakan, dan suhu penyalaan otomatisnya menurun secara signifikan.

Biogas– bukan bahan bakar yang ideal, dan teknologi produksinya juga memiliki kekurangan:

• kecepatan pengolahan bahan baku organik pada peralatan produksi biogas – kelemahan dalam bidang teknologi dibandingkan dengan sumber energi tradisional;
• Bioetanol memiliki nilai kalor yang lebih rendah dibandingkan bahan bakar minyak bumi – bioetanol melepaskan energi 30 persen lebih sedikit;
• prosesnya cukup tidak stabil, untuk mempertahankannya diperlukan sejumlah besar enzim dengan kualitas tertentu (misalnya, perubahan pola makan sapi sangat mempengaruhi kualitas kotoran);
• produsen biomassa yang tidak bermoral untuk tempat pengolahan dapat menguras tanah secara signifikan dengan meningkatnya jumlah benih, hal ini mengganggu keseimbangan ekologi wilayah tersebut;
• pipa dan wadah berisi biogas dapat mengalami penurunan tekanan, yang akan menyebabkan penurunan tajam kualitas biofuel.

Dimana biogas digunakan?

Pertama-tama, biofuel ekologis ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga penduduk, sebagai pengganti gas alam, untuk pemanasan dan memasak. Perusahaan dapat menggunakan biogas untuk memulai siklus produksi tertutup: penggunaannya sangat efektif dalam turbin gas. Dengan penyesuaian yang tepat dan kombinasi lengkap turbin tersebut dengan pabrik produksi biofuel, biayanya bersaing dengan energi nuklir termurah.

Efisiensi penggunaan biogas sangat mudah dihitung. Misalnya, dari satu unit ternak dapat diperoleh hingga 40 kilogram kotoran hewan, yang menghasilkan satu setengah meter kubik biogas, yang cukup untuk menghasilkan listrik sebesar 3 kilowatt/jam.

Setelah menentukan kebutuhan listrik rumah tangga, maka dapat ditentukan jenis pembangkit biogas yang akan digunakan. Dengan jumlah sapi yang sedikit, cara terbaik untuk memproduksi biogas di rumah adalah dengan menggunakan pembangkit biogas sederhana berdaya rendah.

Jika lahan pertanian sangat besar dan terus-menerus menghasilkan limbah hayati dalam jumlah besar, akan bermanfaat jika memasang sistem biogas tipe industri otomatis.

Catatan! Saat merancang dan menyiapkan, Anda memerlukan bantuan spesialis yang berkualifikasi.

Desain pembangkit listrik tenaga biogas

Setiap instalasi biologis terdiri dari bagian-bagian utama berikut:

• bioreaktor tempat terjadinya biodekomposisi campuran pupuk kandang;
• sistem pasokan bahan bakar organik;
• unit untuk mengaduk massa biologis;
• perangkat untuk menciptakan dan mempertahankan tingkat suhu yang diperlukan;
• tangki untuk menampung biogas yang dihasilkan (penampung gas);

• wadah untuk menempatkan fraksi padat yang dihasilkan di sana.

Ini daftar lengkap elemen untuk pembangkit listrik otomatis industri, sedangkan pembangkit listrik tenaga biogas untuk rumah pribadi dirancang lebih sederhana.

Bioreaktor harus tertutup rapat, mis. akses oksigen tidak dapat diterima. Ini bisa berupa wadah logam berbentuk silinder yang dipasang di permukaan tanah, bekas tangki bahan bakar dengan kapasitas 50 meter kubik sangat cocok untuk keperluan ini. Bioreaktor siap pakai yang dapat diturunkan dapat dipasang/dibongkar dengan cepat dan mudah dipindahkan ke lokasi baru.

Jika direncanakan stasiun biogas kecil, maka disarankan untuk menempatkan reaktor di bawah tanah dan membuatnya dalam bentuk tangki batu bata atau beton, serta tong logam atau PVC. Anda dapat menempatkan reaktor bioenergi seperti itu di dalam ruangan, tetapi ventilasi udara yang konstan harus dipastikan.

Bunker untuk persiapan bahan baku biologis – elemen yang diperlukan sistem, karena sebelum masuk reaktor harus dipersiapkan: dihancurkan menjadi partikel setinggi 0,7 milimeter dan direndam dalam air hingga kelembaban bahan baku menjadi 90 persen.

Sistem penyediaan bahan baku terdiri dari penerima bahan baku, sistem penyediaan air dan pompa untuk menyuplai massa yang telah disiapkan ke reaktor.

Jika bioreaktor dibuat di bawah tanah, wadah bahan baku ditempatkan di permukaan sehingga substrat yang telah disiapkan mengalir ke dalam reaktor secara mandiri di bawah pengaruh gravitasi. Penerima bahan mentah juga dapat ditempatkan di bagian atas bunker, dalam hal ini perlu menggunakan pompa.

Lubang pembuangan limbah terletak lebih dekat ke bawah, berseberangan dengan pintu masuk bahan baku. Penerima fraksi padat dibuat dalam bentuk kotak persegi panjang, yang di dalamnya terdapat tabung saluran keluar. Ketika bagian baru dari bio-substrat yang disiapkan memasuki bioreaktor, sejumlah volume yang sama limbah padat diumpankan ke penerima. Mereka kemudian digunakan di pertanian sebagai pupuk hayati yang sangat baik.

Biogas yang dihasilkan disimpan dalam gas holder yang biasanya diletakkan di atas reaktor dan berbentuk kerucut atau kubah. Tangki bensin terbuat dari besi dan dicat dengan cat minyak dalam beberapa lapisan (ini membantu menghindari kerusakan korosif). Pada bioinstallasi industri besar, wadah biogas dibuat dalam bentuk tangki terpisah yang dihubungkan dengan reaktor.

Untuk memberikan sifat mudah terbakar pada gas yang dihasilkan, perlu untuk menghilangkan uap air. Biofuel tersebut disalurkan melalui tangki air (segel hidrolik), setelah itu dapat disuplai melalui pipa plastik langsung untuk dikonsumsi.

Terkadang Anda bisa menemukan tempat gas berbentuk tas khusus yang terbuat dari PVC. Lokasinya dekat dengan instalasi. Saat kantong diisi dengan biogas, kantong tersebut terbuka dan volumenya meningkat cukup untuk menerima seluruh gas yang dihasilkan.

Agar proses biofermentasi efektif terjadi, diperlukan pengadukan substrat secara konstan. Untuk mencegah terbentuknya kerak pada permukaan biomassa dan memperlambat proses fermentasi, maka perlu dilakukan pencampuran secara aktif secara konstan. Untuk melakukan ini, pengaduk submersible atau miring dipasang di sisi reaktor dalam bentuk mixer untuk pencampuran massa secara mekanis. Untuk stasiun kecil dilakukan secara manual, untuk stasiun industri dikontrol secara otomatis.

Diperlukan untuk aktivitas kehidupan bakteri anaerob suhu dipertahankan menggunakan sistem pemanas otomatis (untuk reaktor stasioner), mereka mulai memanas ketika panas turun di bawah normal dan mati secara otomatis ketika mencapai suhu normal. Anda juga dapat menggunakan sistem boiler, pemanas listrik, atau memasang pemanas khusus di bagian bawah wadah berisi bahan baku. Pada saat yang sama, perlu untuk mengurangi kehilangan panas dari bioreaktor, untuk melakukan ini, dibungkus dengan lapisan wol kaca atau disediakan insulasi termal lainnya, misalnya, dari busa polistiren.

Biogas buatan sendiri

Untuk rumah pribadi, penggunaan biogas kini menjadi sangat penting - dari kotoran yang praktis gratis, Anda bisa mendapatkan gas untuk kebutuhan rumah tangga dan pemanas rumah serta pertanian Anda. Instalasi biogas Anda sendiri adalah jaminan terhadap pemadaman listrik dan kenaikan harga bahan bakar, serta cara terbaik untuk mendaur ulang sampah organik, serta kertas yang tidak diperlukan.

Untuk konstruksi pertama kali, paling logis menggunakan skema sederhana, struktur seperti itu akan lebih andal dan bertahan lebih lama. Kedepannya, pemasangannya dapat dilengkapi dengan bagian yang lebih kompleks. Untuk rumah dengan luas 50 meter persegi, diperoleh jumlah gas yang cukup dengan volume tangki fermentasi 5 meter kubik. Untuk memastikan konstan rezim suhu diperlukan untuk fermentasi yang benar, Anda dapat menggunakan pipa pemanas.

Pada tahap pertama konstruksi, mereka menggali parit untuk bioreaktor, yang dindingnya harus diperkuat dan ditutup dengan plastik, campuran beton atau cincin polimer (sebaiknya memiliki dasar yang kokoh - harus diganti secara berkala jika ada. digunakan).

Tahap kedua terdiri dari pemasangan saluran gas berupa pipa polimer yang banyak lubangnya. Selama pemasangan, harus diperhitungkan bahwa bagian atas pipa harus melebihi kedalaman pengisian reaktor yang direncanakan. Diameter pipa saluran keluar tidak boleh lebih dari 7-8 sentimeter.

Tahap selanjutnya adalah isolasi. Setelah itu, Anda dapat mengisi reaktor dengan substrat yang sudah disiapkan, setelah itu dibungkus dengan film untuk meningkatkan tekanan.

Tahap keempat dilakukan pemasangan kubah dan pipa keluar yang ditempatkan pada titik tertinggi kubah dan menghubungkan reaktor dengan tangki bensin. Penampung gas dapat dilapisi dengan batu bata, jaring baja tahan karat dipasang di atasnya dan ditutup dengan plester.

Sebuah palka ditempatkan di bagian atas penampung gas, yang menutup rapat, dan pipa gas dengan katup pemerataan tekanan dikeluarkan darinya.

Penting! Gas yang dihasilkan harus dibuang dan dikonsumsi terus-menerus, karena penyimpanan jangka panjang di bagian bebas bioreaktor dapat memicu ledakan dari tekanan darah tinggi. Perlu disediakan water seal agar biogas tidak bercampur dengan udara.

Untuk memanaskan biomassa, Anda dapat memasang kumparan yang berasal dari sistem pemanas di rumah - ini jauh lebih menguntungkan secara ekonomi daripada menggunakan pemanas listrik. Pemanasan eksternal dapat dilakukan dengan menggunakan uap, ini akan mencegah bahan mentah menjadi terlalu panas di atas normal.

Secara umum, pembangkit listrik tenaga biogas buatan sendiri bukanlah struktur yang rumit, namun saat menatanya, Anda perlu memperhatikan detail terkecil untuk menghindari kebakaran dan kehancuran.

Informasi tambahan. Pembangunan instalasi biologi yang paling sederhana sekalipun harus didokumentasikan dengan dokumen yang sesuai, perlu dimiliki skema teknologi dan peta pemasangan peralatan, Anda perlu mendapatkan persetujuan dari Stasiun Sanitasi dan Epidemiologi, layanan pemadam kebakaran dan gas.

Saat ini digunakan sumber alternatif energi mendapatkan momentum. Diantaranya, subsektor bioenergi yang sangat menjanjikan yaitu produksi biogas dari sampah organik seperti pupuk kandang dan silase. Stasiun produksi biogas (industri atau rumah kecil) dapat memecahkan masalah pembuangan limbah, memperoleh bahan bakar dan panas yang ramah lingkungan, serta pupuk pertanian berkualitas tinggi.

Video

Meningkatnya harga energi membuat kita berpikir tentang kemungkinan menyediakan energi bagi diri kita sendiri. Salah satu pilihannya adalah pembangkit listrik tenaga biogas. Dengan bantuannya, biogas diperoleh dari kotoran, kotoran dan sisa tanaman, yang setelah dimurnikan dapat digunakan untuk peralatan gas (kompor, boiler), dipompa ke dalam silinder dan digunakan sebagai bahan bakar mobil atau generator listrik. Secara umum, pengolahan kotoran ternak menjadi biogas dapat memenuhi seluruh kebutuhan energi rumah atau peternakan.

Pembangunan pembangkit biogas merupakan salah satu cara untuk menyediakan sumber energi secara mandiri

Prinsip-prinsip umum

Biogas merupakan produk yang diperoleh dari penguraian zat organik. Selama proses pembusukan/fermentasi, gas-gas dilepaskan, yang dikumpulkan dapat memenuhi kebutuhan rumah tangga Anda sendiri. Peralatan di mana proses ini terjadi disebut “pembangkit biogas”.

Proses pembentukan biogas terjadi karena aktivitas vital berbagai jenis bakteri yang terkandung dalam limbah itu sendiri. Namun agar mereka dapat “bekerja” secara aktif, mereka perlu menciptakan kondisi tertentu: kelembapan dan suhu. Untuk membuatnya, sedang dibangun pabrik biogas. Ini adalah perangkat yang kompleks, yang didasarkan pada bioreaktor, di mana terjadi penguraian limbah, yang disertai dengan pembentukan gas.

Ada tiga cara untuk mengolah kotoran menjadi biogas:

• Modus psikofilik. Suhu di instalasi biogas berkisar antara +5°C hingga +20°C. Dalam kondisi seperti itu, proses dekomposisi menjadi lambat, banyak gas yang terbentuk, dan kualitasnya rendah.
• Mesofilik. Unit memasuki mode ini pada suhu dari +30°C hingga +40°C. Dalam hal ini, bakteri mesofilik berkembang biak secara aktif. Dalam hal ini, lebih banyak gas yang terbentuk, proses pemrosesan memakan waktu lebih sedikit - dari 10 hingga 20 hari.
• Termofilik. Bakteri ini berkembang biak pada suhu +50°C. Proses paling cepat (3-5 hari), keluaran gas paling besar (dengan kondisi ideal dari 1 kg pengiriman bisa mendapatkan bensin hingga 4,5 liter). Sebagian besar tabel referensi untuk hasil gas dari pemrosesan diberikan khusus untuk mode ini, jadi ketika menggunakan mode lain, ada baiknya melakukan sedikit penyesuaian.

Hal yang paling sulit diterapkan pada pembangkit biogas adalah mode termofilik. Hal ini memerlukan isolasi termal berkualitas tinggi pada pembangkit listrik tenaga biogas, pemanas, dan sistem pengatur suhu. Namun pada outputnya kami mendapatkan jumlah biogas yang maksimal. Fitur lain dari pemrosesan termofilik adalah ketidakmungkinan pembebanan tambahan. Dua mode lainnya - psikofilik dan mesofilik - memungkinkan Anda menambahkan porsi segar bahan mentah yang disiapkan setiap hari. Namun, dalam mode termofilik, waktu pemrosesan yang singkat memungkinkan bioreaktor dibagi menjadi beberapa zona di mana bagian bahan mentahnya akan diproses. istilah yang berbeda unduhan.

Diagram pembangkit listrik tenaga biogas

Dasar dari pembangkit biogas adalah bioreaktor atau bunker. Proses fermentasi terjadi di dalamnya, dan gas yang dihasilkan terakumulasi di dalamnya. Ada juga hopper bongkar muat, gas yang dihasilkan dibuang melalui pipa yang dimasukkan ke bagian atas. Berikutnya adalah sistem pengolahan gas - membersihkannya dan meningkatkan tekanan dalam pipa gas ke tekanan kerja.

Untuk mode mesofilik dan termofilik, sistem pemanas bioreaktor juga diperlukan untuk mencapai mode yang diperlukan. Untuk tujuan ini, boiler gas yang menggunakan bahan bakar yang diproduksi biasanya digunakan. Dari sana, sistem perpipaan menuju ke bioreaktor. Biasanya ini pipa polimer, karena mereka paling tahan berada di lingkungan yang agresif.

Sebuah pembangkit listrik tenaga biogas juga memerlukan sistem pencampuran bahannya. Selama fermentasi, kerak keras terbentuk di bagian atas, dan partikel-partikel berat mengendap. Semua ini bersama-sama memperburuk proses pembentukan gas. Mixer diperlukan untuk menjaga keadaan homogen dari massa yang diproses. Mereka bisa bersifat mekanis atau bahkan manual. Mereka dapat dimulai dengan pengatur waktu atau secara manual. Itu semua tergantung bagaimana pembangkit biogas itu dibuat. Sistem otomatis lebih mahal untuk dipasang, tetapi memerlukan sedikit perhatian selama pengoperasian.

Menurut jenis lokasinya, pembangkit listrik tenaga biogas dapat berupa:

• Di atas tanah.
• Setengah tersembunyi.
• Tersembunyi.

Yang tersembunyi lebih mahal untuk dipasang - diperlukan banyak pekerjaan penggalian. Tetapi bila digunakan dalam kondisi kami, mereka lebih baik - lebih mudah mengatur insulasi, dan biaya pemanasan lebih rendah.

Apa yang bisa didaur ulang

Pabrik biogas pada dasarnya adalah hewan omnivora - bahan organik apa pun dapat diolah. Kotoran dan urin apa pun, sisa tanaman bisa digunakan. Deterjen, antibiotik, dan bahan kimia berdampak negatif terhadap proses tersebut. Dianjurkan untuk meminimalkan asupannya, karena dapat membunuh flora yang memprosesnya.

Kotoran sapi dianggap ideal karena mengandung mikroorganisme dalam jumlah besar. Jika tidak ada sapi di peternakan, saat memuat bioreaktor, disarankan untuk menambahkan sebagian pupuk kandang untuk mengisi substrat dengan mikroflora yang dibutuhkan. Residu tanaman dihancurkan terlebih dahulu dan diencerkan dengan air. Bahan tanaman dan kotoran dicampur dalam bioreaktor. Proses “pengisian” ini membutuhkan waktu lebih lama, namun pada akhirnya, dengan mode yang benar, kami mendapatkan hasil produk tertinggi.

Penentuan lokasi

Untuk meminimalkan biaya pengorganisasian proses, masuk akal untuk menempatkan pabrik biogas dekat dengan sumber limbah - dekat bangunan tempat unggas atau hewan dipelihara. Dianjurkan untuk mengembangkan desain sedemikian rupa sehingga pembebanan terjadi secara gravitasi. Dari gudang atau kandang babi, Anda dapat memasang pipa dengan kemiringan yang melaluinya kotoran akan mengalir secara gravitasi ke dalam bunker. Hal ini sangat menyederhanakan tugas pemeliharaan reaktor, dan juga pembuangan kotoran.

Sangat disarankan untuk menempatkan instalasi biogas sehingga limbah dari peternakan dapat mengalir secara gravitasi

Biasanya bangunan dengan hewan terletak agak jauh dari bangunan tempat tinggal. Oleh karena itu, gas yang dihasilkan perlu disalurkan ke konsumen. Namun memasang satu pipa gas lebih murah dan mudah daripada mengatur jalur pengangkutan dan pemuatan kotoran.

Bioreaktor

Ada persyaratan yang cukup ketat untuk tangki pengolahan kotoran:

Semua persyaratan untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga biogas ini harus dipenuhi karena menjamin keselamatan dan menciptakan kondisi normal untuk pengolahan kotoran menjadi biogas.

Bahannya bisa dibuat dari apa?

Ketahanan terhadap lingkungan agresif merupakan syarat utama bahan pembuat wadah. Substrat dalam bioreaktor dapat bersifat asam atau basa. Oleh karena itu, bahan pembuat wadah harus tahan terhadap berbagai lingkungan dengan baik.

Tidak banyak bahan yang memenuhi permintaan ini. Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah logam. Ini tahan lama dan dapat digunakan untuk membuat wadah dalam bentuk apa pun. Hal baiknya adalah Anda bisa menggunakan wadah yang sudah jadi - tangki tua. Dalam hal ini, pembangunan pembangkit listrik tenaga biogas akan memakan waktu yang sangat singkat. Kerugian dari logam adalah bereaksi dengan bahan kimia zat aktif dan mulai runtuh. Untuk menetralisir kelemahan ini, logam dilapisi dengan lapisan pelindung.

Pilihan terbaik adalah wadah bioreaktor yang terbuat dari polimer. Plastik netral secara kimia, tidak membusuk, tidak berkarat. Anda hanya perlu memilih bahan yang tahan terhadap pembekuan dan pemanasan hingga suhu yang cukup tinggi. Dinding reaktor harus tebal, sebaiknya diperkuat dengan serat kaca. Wadah seperti itu tidak murah, tapi tahan lama.

Pilihan yang lebih murah adalah pembangkit listrik tenaga biogas dengan wadah yang terbuat dari batu bata, balok beton, atau batu. Agar pasangan bata dapat menahan beban tinggi, pasangan bata perlu diperkuat (setiap 3-5 baris, tergantung pada ketebalan dinding dan material). Setelah menyelesaikan proses konstruksi dinding, untuk memastikan kedap air dan gas, diperlukan perawatan dinding berlapis-lapis baik di dalam maupun di luar. Dindingnya diplester dengan komposisi semen-pasir dengan bahan tambahan (aditif) yang memberikan sifat yang dibutuhkan.

Ukuran reaktor

Volume reaktor tergantung pada suhu yang dipilih untuk mengolah kotoran menjadi biogas. Paling sering, mesofilik dipilih - lebih mudah perawatannya dan memungkinkan kemungkinan pengisian ulang reaktor setiap hari. Produksi biogas setelah mencapai mode normal (sekitar 2 hari) stabil, tanpa lonjakan atau penurunan (bila kondisi normal tercipta). Dalam hal ini, masuk akal untuk menghitung volume pembangkit biogas tergantung pada jumlah kotoran yang dihasilkan di lahan pertanian per hari. Semuanya mudah dihitung berdasarkan data statistik rata-rata.

Penguraian kotoran pada suhu mesofilik memakan waktu 10 hingga 20 hari. Oleh karena itu, volume dihitung dengan mengalikan dengan 10 atau 20. Saat menghitung, perlu memperhitungkan jumlah air yang diperlukan untuk membawa substrat ke kondisi ideal - kelembapannya harus 85-90%. Volume yang ditemukan meningkat sebesar 50%, karena beban maksimum tidak boleh melebihi 2/3 volume tangki - gas harus menumpuk di bawah langit-langit.

Misalnya, ada 5 ekor sapi, 10 ekor babi, dan 40 ekor ayam dalam sebuah peternakan. Pada dasarnya 5*55 kg + 10*4,5 kg + 40*0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Untuk membawa kotoran ayam untuk kelembapan 85% Anda perlu menambahkan sedikit lebih dari 5 liter air (itu berarti 5 kg lagi). Berat totalnya adalah 331,8 kg. Untuk pemrosesan dalam 20 hari Anda membutuhkan: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - sekitar 7 meter kubik hanya untuk substrat. Kami mengalikan angka yang ditemukan dengan 1,5 (meningkat 50%), kami mendapatkan 10,5 meter kubik. Ini akan menjadi nilai perhitungan volume reaktor pembangkit biogas.

Lubang bongkar muat mengarah langsung ke tangki bioreaktor. Agar substrat dapat didistribusikan secara merata ke seluruh area, substrat dibuat di ujung wadah yang berlawanan.

Saat memasang pembangkit listrik tenaga biogas secara mendalam, pipa bongkar muat mendekati tubuh dengan sudut yang tajam. Selain itu, ujung bawah pipa harus berada di bawah permukaan cairan dalam reaktor. Ini mencegah udara masuk ke dalam wadah. Juga, katup putar atau penutup dipasang pada pipa, yang ditutup pada posisi normal. Mereka terbuka hanya saat memuat atau membongkar.

Karena kotoran mungkin mengandung pecahan besar (elemen serasah, batang rumput, dll.), pipa berdiameter kecil sering kali tersumbat. Oleh karena itu, untuk bongkar muat harus berdiameter 20-30 cm, dipasang sebelum pekerjaan isolasi instalasi biogas dimulai, tetapi setelah wadah dipasang pada tempatnya.

Cara pengoperasian pembangkit listrik tenaga biogas yang paling nyaman adalah dengan memuat dan membongkar substrat secara teratur. Operasi ini dapat dilakukan sekali sehari atau dua hari sekali. Kotoran dan komponen lainnya dikumpulkan terlebih dahulu di tangki penyimpanan, di mana mereka dibawa ke kondisi yang diperlukan - dihancurkan, jika perlu, dibasahi dan dicampur. Untuk kenyamanan, wadah ini mungkin dilengkapi pengaduk mekanis. Substrat yang sudah disiapkan dituangkan ke dalam lubang penerima. Jika Anda meletakkan wadah penerima di bawah sinar matahari, media akan dipanaskan terlebih dahulu, yang akan mengurangi biaya pemeliharaan suhu yang diperlukan.

Dianjurkan untuk menghitung kedalaman pemasangan hopper penerima sehingga limbah mengalir ke dalamnya secara gravitasi. Hal yang sama berlaku untuk pembongkaran ke dalam bioreaktor. Kasus terbaik adalah jika media yang disiapkan bergerak secara gravitasi. Dan penutup akan memagarinya selama persiapan.

Untuk memastikan kekencangan instalasi biogas, lubang palka pada hopper penerima dan area pembongkaran harus memiliki segel karet penyegel. Semakin sedikit udara di dalam wadah, semakin bersih gas yang keluar.

Pengumpulan dan pembuangan biogas

Biogas dikeluarkan dari reaktor melalui pipa yang salah satu ujungnya berada di bawah atap, ujung lainnya biasanya diturunkan ke dalam segel air. Ini adalah wadah berisi air tempat biogas yang dihasilkan dibuang. Ada pipa kedua di segel air - terletak di atas permukaan cairan. Biogas yang lebih bersih keluar ke dalamnya. Katup penutup gas dipasang di outlet bioreaktornya. Pilihan terbaik- bulat.

Bahan apa saja yang bisa digunakan untuk sistem transmisi gas? Pipa logam galvanis dan pipa gas dari HDPE atau PPR. Mereka harus memastikan kekencangannya, jahitan dan sambungan diperiksa menggunakan busa sabun. Seluruh pipa dirakit dari pipa dan alat kelengkapan dengan diameter yang sama. Tidak ada kontraksi atau ekspansi.

Membersihkan dari kotoran

Perkiraan komposisi biogas yang dihasilkan adalah:

• metana - hingga 60%;
• karbon dioksida - 35%;
• zat gas lainnya (termasuk hidrogen sulfida, yang memberikan bau tidak sedap pada gas) - 5%.

Agar biogas tidak berbau dan terbakar dengan baik, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan uap air harus dihilangkan dari dalamnya. Karbon dioksida dihilangkan dalam segel air jika kapur ditambahkan ke bagian bawah instalasi. Penanda seperti itu harus diubah secara berkala (segera setelah gas mulai terbakar lebih parah, sekarang saatnya untuk menggantinya).

Pengeringan gas dapat dilakukan dengan dua cara - dengan membuat segel air pada pipa gas - dengan memasukkan bagian melengkung ke dalam pipa di bawah segel air, di mana kondensat akan terakumulasi. Kerugian dari metode ini adalah perlunya mengosongkan segel air secara teratur - jika ada banyak air yang terkumpul, dapat menghalangi aliran gas.

Cara kedua adalah dengan memasang filter dengan silika gel. Prinsipnya sama dengan segel air - gas disuplai ke silika gel, dan dikeringkan dari bawah tutupnya. Dengan metode pengeringan biogas ini, silika gel harus dikeringkan secara berkala. Untuk melakukan ini, Anda perlu menghangatkannya di microwave selama beberapa waktu. Ini memanas dan kelembapannya menguap. Anda dapat mengisinya dan menggunakannya kembali.

Untuk menghilangkan hidrogen sulfida, digunakan filter yang diisi dengan serutan logam. Anda dapat memasukkan penggosok logam tua ke dalam wadah. Pemurnian terjadi dengan cara yang persis sama: gas disuplai ke bagian bawah wadah berisi logam. Saat melewatinya, ia dibersihkan dari hidrogen sulfida, dikumpulkan di bagian bebas atas filter, kemudian dibuang melalui pipa/selang lain.

Tangki bensin dan kompresor

Biogas yang dimurnikan memasuki tangki penyimpanan - penampung gas. Ini bisa berupa kantong plastik tertutup atau wadah plastik. Syarat utamanya adalah kedap gas, bentuk dan bahan tidak menjadi masalah. Pemegang gas menyimpan pasokan biogas. Dari situ, dengan bantuan kompresor, gas di bawah tekanan tertentu (diatur oleh kompresor) disuplai ke konsumen - ke kompor gas atau boiler. Gas ini juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan generator.

Untuk menciptakan tekanan yang stabil dalam sistem setelah kompresor, disarankan untuk memasang penerima - perangkat kecil untuk meratakan lonjakan tekanan.

Perangkat pencampur

Agar pembangkit biogas dapat beroperasi secara normal, maka perlu dilakukan pencampuran cairan di dalam bioreaktor secara berkala. Proses sederhana ini memecahkan banyak masalah:

• mencampurkan sebagian makanan segar dengan koloni bakteri;
• mendorong pelepasan gas yang dihasilkan;
• menyamakan suhu cairan, tidak termasuk daerah hangat dan dingin;
• menjaga homogenitas substrat, mencegah pengendapan atau pengapungan beberapa komponen.

Biasanya, pabrik biogas kecil buatan sendiri memiliki pengaduk mekanis yang digerakkan oleh tenaga otot. Dalam sistem bervolume besar, agitator dapat digerakkan oleh motor yang diaktifkan oleh pengatur waktu.

Metode kedua adalah mengaduk cairan dengan melewatkan sebagian gas yang dihasilkan ke dalamnya. Untuk melakukan ini, setelah keluar dari metatank, tee dipasang dan sebagian gas mengalir ke bagian bawah reaktor, kemudian keluar melalui tabung berlubang. Bagian gas ini tidak dapat dianggap sebagai konsumsi, karena masih masuk ke sistem lagi dan akibatnya berakhir di tangki bensin.

Cara pencampuran yang ketiga adalah dengan menggunakan pompa tinja untuk memompa substrat dari bagian bawah dan menuangkannya ke atas. Kerugian dari cara ini adalah ketergantungannya pada ketersediaan listrik.

Sistem pemanas dan isolasi termal

Tanpa memanaskan cairan olahan, bakteri psikofilik akan berkembang biak. Proses pengolahan dalam hal ini akan memakan waktu 30 hari, dan keluaran gasnya sedikit. Di musim panas, jika ada isolasi termal dan pemanasan awal beban, dimungkinkan untuk mencapai suhu hingga 40 derajat, ketika perkembangan bakteri mesofilik dimulai, tetapi di musim dingin instalasi seperti itu praktis tidak berfungsi - prosesnya berlangsung sangat lamban . Pada suhu di bawah +5°C mereka praktis membeku.

Apa yang harus dipanaskan dan di mana meletakkannya

Untuk mendapatkan hasil terbaik menggunakan pemanasan. Yang paling rasional adalah memanaskan air dari boiler. Ketel dapat beroperasi dengan listrik, padat atau bahan bakar cair, Anda juga dapat menjalankannya pada biogas yang dihasilkan. Suhu maksimum air yang perlu dipanaskan adalah +60°C. Pipa yang lebih panas dapat menyebabkan partikel menempel pada permukaan sehingga mengurangi efisiensi pemanasan.

Anda juga dapat menggunakan pemanasan langsung - masukkan elemen pemanas, tetapi pertama, sulit untuk mengatur pencampuran, kedua, substrat akan menempel ke permukaan, mengurangi perpindahan panas, elemen pemanas akan cepat terbakar

Pembangkit biogas dapat dipanaskan menggunakan radiator pemanas standar, cukup dengan pipa yang dipilin menjadi kumparan, atau register yang dilas. Lebih baik menggunakan pipa polimer - logam-plastik atau polipropilen. Pipa baja tahan karat bergelombang juga cocok; lebih mudah dipasang, terutama pada bioreaktor vertikal berbentuk silinder, tetapi permukaan bergelombang menyebabkan pengendapan sedimen, yang tidak terlalu baik untuk perpindahan panas.

Untuk mengurangi kemungkinan partikel menempel pada elemen pemanas, maka ditempatkan pada area pengaduk. Hanya dalam hal ini semuanya harus didesain agar mixer tidak bisa menyentuh pipa. Seringkali tampaknya lebih baik menempatkan pemanas di bagian bawah, namun praktik menunjukkan bahwa karena sedimen di bagian bawah, pemanasan seperti itu tidak efektif. Jadi lebih rasional untuk menempatkan pemanas di dinding metatank pembangkit biogas.

Metode pemanasan air

Tergantung pada metode pengaturan pipa, pemanasan bisa bersifat eksternal atau internal. Ketika dipasang secara internal, pemanasan efektif, tetapi perbaikan dan pemeliharaan pemanas tidak mungkin dilakukan tanpa menghentikan dan memompa keluar sistem. Oleh karena itu, perhatian khusus diberikan pada pemilihan bahan dan kualitas sambungan.

Pemanasan meningkatkan produktivitas pabrik biogas dan mengurangi waktu pemrosesan bahan mentah

Jika pemanas ditempatkan di luar, diperlukan lebih banyak panas (biaya pemanasan isi instalasi biogas jauh lebih tinggi), karena banyak panas yang dihabiskan untuk memanaskan dinding. Namun sistem selalu tersedia untuk perbaikan, dan pemanasan lebih seragam, karena lingkungan dipanaskan dari dinding. Keuntungan lain dari solusi ini adalah pengaduk tidak dapat merusak sistem pemanas.

Cara mengisolasi

Pertama, lapisan pasir yang rata dituangkan ke dasar lubang, kemudian lapisan insulasi panas. Itu bisa berupa tanah liat yang dicampur dengan jerami dan tanah liat yang mengembang, terak. Semua komponen ini dapat dicampur dan dituangkan dalam lapisan terpisah. Mereka diratakan ke cakrawala dan kapasitas pembangkit biogas dipasang.

Sisi bioreaktor dapat diisolasi dengan bahan modern atau dengan metode klasik kuno. Salah satu cara kuno adalah melapisi dengan tanah liat dan jerami. Oleskan dalam beberapa lapisan.

Dari bahan modern Anda dapat menggunakan busa polistiren ekstrusi kepadatan tinggi, balok beton aerasi kepadatan rendah, . Teknologi yang paling maju dalam hal ini adalah busa poliuretan (PPU), namun jasa pengaplikasiannya tidak murah. Namun hasilnya adalah insulasi termal yang mulus, yang meminimalkan biaya pemanasan. Ada bahan isolasi panas lainnya - kaca busa. Harganya sangat mahal dalam bentuk lembaran, tetapi keripik atau remahnya harganya sangat murah, dan dalam hal karakteristiknya hampir ideal: tidak menyerap kelembaban, tidak takut beku, mentolerir beban statis dengan baik, dan memiliki konduktivitas termal yang rendah.

Secara total, sekitar 60 jenis teknologi produksi biogas saat ini digunakan atau dikembangkan di dunia. Metode yang paling umum adalah pencernaan anaerobik di dalam reaktor, tanpa akses udara, atau dalam kolom anaerobik. Sebagian energi yang diperoleh dari pemanfaatan biogas digunakan untuk menjaga proses tersebut. Di negara-negara dengan iklim panas tidak perlu memanaskan reaktor. Bakteri mengubah biomassa menjadi metana pada suhu 25 hingga 200°C. Prosesnya didasarkan pada penguraian (pembusukan) di bawah pengaruh bakteri yang termasuk dalam dua keluarga besar: asidogen dan metanogen, sampah padat (sampah organik, kotoran kental) yang telah dipilah sebelumnya dalam wadah logam tanpa akses udara pada suhu rata-rata sekitar +55°C. Gas yang dihasilkan disuplai di bawah tekanan ke sistem pemurnian, dan kemudian dilepaskan menjadi dua komponen SCC (metana) dan CO 2 (karbon dioksida). Biogas terdiri dari 55-75% metana CH4, 25-45% CO 2, termasuk pengotor kecil H 2, H 2 S dan zat organik. Masa pembentukan biogas berkualitas tinggi adalah 7-15 hari.

Produksi biogas membantu mencegah emisi metana ke atmosfer. Metana mempunyai dampak (efek rumah kaca) 21 kali lebih kuat dibandingkan CO2 dan bertahan di atmosfer selama 12 tahun. Menangkap dan menggunakan metana adalah cara jangka pendek terbaik untuk mencegah pemanasan global.

Rusia setiap tahunnya mengumpulkan hingga 300 juta ton sampah organik kering: 250 juta ton dalam produksi pertanian, 50 juta ton dalam bentuk sampah rumah tangga. Limbah ini merupakan bahan baku pembuatan biogas. Potensi volume biogas yang dihasilkan setiap tahunnya bisa mencapai 90 miliar m3.

Biogas dikumpulkan untuk mencegah polusi udara, dan digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik, panas atau uap, atau sebagai bahan bakar mobil. Di India, Vietnam, Nepal dan negara-negara lain, pembangkit listrik tenaga biogas kecil (satu keluarga) sedang dibangun. Gas yang dihasilkan di dalamnya digunakan untuk memasak. Pada akhir tahun 1990, Tiongkok memproduksi sekitar 7 miliar m3 biogas per tahun. Pada tahun 2006, volume ini meningkat menjadi 15 miliar m3.

Di antara negara-negara industri, Denmark menempati posisi terdepan dalam produksi dan penggunaan biogas - biogas menempati hingga 18% dari total keseimbangan energinya. Di Eropa Barat, setidaknya setengah dari seluruh peternakan unggas dipanaskan dengan biogas.

Volvo dan Scania memproduksi bus dengan mesin biogas. Bus semacam itu aktif digunakan di kota-kota Swiss: Bern, Basel, Jenewa, Lucerne, dan Lausanne. Menurut perkiraan Asosiasi Industri Gas Swiss, pada tahun 2010, 10% kendaraan di Swiss akan menggunakan biogas.

Dengan mempertimbangkan kondisi kita, metana yang dihasilkan dari biogas, atau biogas dalam bentuk utamanya, dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk rumah boiler kecil, kendaraan, dan pembangkit listrik. Di sebelah pabrik pengolahan limbah padat, direncanakan akan dibangun modul - rumah kaca untuk menanam tanaman pertanian, sayuran, dan rempah-rempah.

Metana yang dipisahkan dari biogas adalah bahan mentah untuk produksi banyak produk berharga dari industri kimia - metanol, formaldehida, asetilena, karbon disulfida, kloroform, asam hidrosianat, jelaga

Dari 1 ton sampah padat dan cair perkotaan diperoleh 521 m 3 biogas dengan menggunakan teknologi anaerobik pencernaan (HSAD). Metana murni memiliki nilai kalor sekitar 35,9 MJ/m 3 pada 0°C dan 101,3 kPa. 1 juta unit termal Inggris Btu (MJ) setara dengan 293 kWh.

Mari kita perhatikan contoh penghitungan keluaran gas sesuai dengan teknologi pencernaan anaerobik Amerika (HSAD). Tersedia 100 ton sampah kota:

• 45% sampah pencernaan (lumpur tinja, sampah rumah tangga, karton)
• 55% sampah untuk pemilahan (kaca, logam, plastik, kayu, mineral)
• 45 ton sampah = 18800 m 3 biogas (80% standar terbarukan)
• 11300 m 3 metana (60%) atau 398 juta Btu;
• 5400 m 3 С0 2 (30%).

Dengan efisiensi 35%, metana 60% menghasilkan 139 juta Btu atau 40.727 kW per hari.

Dari 137 ton sampah yang dihasilkan adalah:

• 2525600 ton kompos per tahun
• 22,9 juta liter metana atau 17 ton per hari (65% dari total massa gas yang dihasilkan, 30% - CO 2)
• 810 juta Btu per hari.

Hasil biogas per 1 ton bahan kering mutlak tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Secara ekonomi paling dibenarkan untuk memperoleh biogas dari limbah peternakan. Satu ton kotoran sapi menghasilkan 200-350 m 3 biogas dengan kandungan metana 60%, 300-630 m 3 biogas dari berbagai jenis tanaman dengan kandungan metana hingga 70%.

Perhitungan biogas bahkan menggunakan konsep “unit hewan” untuk dapat membandingkan jumlah biogas yang dihasilkan dari kotoran hewan yang berbeda. Satu unit hewan menghasilkan sekitar 0,5 m 3 biogas per hari. Satu unit hewan setara dengan 1 sapi dewasa / 5 anak sapi / 6 babi / 250 ekor ayam.

Bahan baku untuk diolah menjadi biogas: limbah industri daging, limbah cair kota, limbah pertanian, limbah kayu, karton, sisa makanan, limbah organik - rumput, jerami, daun, jarum pinus, pupuk kandang, lumpur tinja, limbah rumah tangga, karton. Produk akhir pengolahan: biogas, kompos berkualitas tinggi.

Saat ini, jumlah total metana di atmosfer diperkirakan mencapai 4600-5000 Tg (Tg = 1012 g, atau 1 Tg metana sama dengan 1012 gram karbon dioksida). Karena metana mempunyai efek rumah kaca yang lebih kuat dibandingkan karbon dioksida, emisinya dibandingkan dengan menghitung ulang pengaruh metana dan efek CO? menggunakan apa yang disebut setara CO? (satu ton emisi metana setara dengan 23 ton CO yang dikeluarkan? dalam skala waktu 100 tahun). DI DALAM belahan bumi Selatan konsentrasi metana sedikit lebih rendah dibandingkan di belahan bumi utara. Perbedaan ini biasanya disebabkan oleh rendahnya kapasitas sumber metana di belahan bumi selatan: sumber utama metana diyakini terletak di benua, dan lautan tidak memberikan kontribusi yang signifikan terhadap aliran metana global. Umur metana di atmosfer adalah 8-12 tahun.

Metana memasuki atmosfer baik dari sumber alami maupun antropogenik. Kekuatan sumber antropogenik saat ini jauh melebihi kekuatan sumber alami. KE sumber alami metana meliputi rawa, tundra, waduk, serangga (terutama rayap), hidrat metana, proses geokimia (letusan gunung berapi); antropogenik - sawah, pertambangan, hewan, kerugian selama produksi gas dan minyak, pembakaran biomassa, tempat pembuangan sampah.

Intensitas pelepasan metana dari rawa sangat bervariasi. Emisi metana dari barat Rawa Siberia yang cukup perwakilan yang khas rawa utara, ditentukan menggunakan metode kromatografi gas, adalah sekitar 9 mg metana per jam/m2. Rata-rata emisi metana dari rawa Siberia bisa mencapai 20 Tg/tahun, jumlah yang cukup besar dibandingkan total fluks metana dari rawa (50-70 Tg).

Jumlah sapi di dunia sekitar 1,5 miliar ekor. Seekor sapi menghasilkan sekitar 250 liter metana murni per hari. Jumlah metana ini cukup untuk merebus 20 liter air. DI DALAM negara maju Sekitar 1,8 kg sampah per hari per orang dibuang di tempat pembuangan sampah; di Rusia, masing-masing 0,6 kg. Sekitar 10% dari massa ini dapat diubah menjadi metana. Akibatnya, Rusia menghasilkan 60 g metana per hari per orang.

Di atas adalah contoh teknologi pencernaan anaerobik Amerika yang memberikan hasil yang baik oleh keluaran biogas. Pengalaman domestik menunjukkan bahwa rata-rata penguraian satu ton sampah dapat menghasilkan 100-200 m 3 biogas. Tergantung pada kandungan metana panas yang lebih rendah pembakaran biogas TPA adalah 18-24 MJ/m 3 (sekitar setengahnya nilai kalori gas alam).

Emisi metana tahunan dari tempat pembuangan sampah bola dunia sebanding dengan kekuatan sumber metana yang terkenal seperti rawa, tambang batu bara, dll. Saat ini, terdapat masalah akut dalam menstabilkan konsentrasi gas ini di atmosfer, salah satu sumber utama efek rumah kaca di planet ini. Oleh karena itu, pemanfaatan biogas dari limbah rumah tangga memperoleh manfaat sangat penting untuk mengurangi emisi metana antropogenik. Selain itu, metana menyebabkan pembakaran spontan pada endapan TPA, karena interaksinya dengan udara menghasilkan campuran yang mudah terbakar dan meledak, yang menyebabkan polusi parah di atmosfer dengan zat beracun.

Karena proses penguraian sampah berlangsung selama beberapa dekade, TPA dapat dianggap sebagai sumber biogas yang stabil. Emisi biogas dari TPA, tergantung pada volume massa TPA, dapat berkisar dari beberapa puluh l/s (TPA kecil) hingga beberapa m3/s (TPA besar). Skala dan stabilitas pembentukannya, lokasinya yang berada di perkotaan dan biaya produksi yang rendah menjadikan biogas yang dihasilkan di tempat pembuangan sampah padat salah satu sumber energi yang menjanjikan untuk kebutuhan lokal. Seperti terlihat di atas, pemanfaatan biogas di TPA sampah memerlukan penataan rekayasa TPA (pembuatan sekat isolasi, sumur gas, sistem pengumpulan gas, dll). Ini memecahkan masalah utama perlindungan lingkungan di perkotaan - memastikan kebersihan udara atmosfer dan mencegah pencemaran air tanah.

Biogas dihasilkan di tempat pembuangan sampah sejak awal tahun 1980an. Ini ditambang secara intensif di banyak negara. Saat ini, jumlah total biogas yang digunakan sekitar 1,2 miliar m 3 /tahun, setara dengan 429 ribu ton metana, atau 1% emisi global.

Di Jerman, 409 tempat pembuangan sampah kota besar memiliki tempat pengumpulan biogas yang dihasilkan oleh penguraian komponen organik sampah. Rata-rata, sekitar 100 m 3 biogas dihasilkan dari 1 ton sampah di tempat pembuangan sampah di Jerman. Dengan total volume biogas yang dilepaskan dari TPA sebesar 4 miliar m 3 /tahun (setara dengan 2 miliar m 3 gas alam), konsumsi manfaatnya adalah sekitar 400 juta m 3 /tahun. Biogas, setelah dimurnikan, digunakan untuk memperoleh energi listrik dan panas yang digunakan untuk keperluan industri dan sistem pemanas. Jumlah biogas yang dihasilkan di TPA berkisar antara 10 hingga 1200 m 3 /jam. Kekuatan instalasi pembangkit listrik dari biogas berkisar antara puluhan kW hingga beberapa ribu kW, sehingga memungkinkan penyediaan energi dari beberapa rumah hingga desa kecil. Biogas sering digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik dengan mesin pembakaran internal (ICE). Biaya energi yang diperoleh dari mesin pembakaran sekitar 2-2,5 kali lebih rendah dibandingkan tarif listrik untuk penduduk.

Di AS, volume produksi biogas saat ini adalah 500 juta m 3 /tahun. Sebagian besar biogas disuplai ke pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar gas. Total daya listrik instalasi berbahan bakar biogas sekitar 200 MW. Selain itu, biogas semakin banyak dipasok ke jaringan gas publik.

Di Inggris, sekitar 200 juta m 3 /tahun biogas diproduksi. Total kapasitas sistem bioenergi Inggris adalah sekitar 80 MW.

Di Perancis, sekitar 40 juta m 3 /tahun biogas diproduksi. Di salah satu tempat pembuangan sampah dekat Paris, dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Biotermal yang menggunakan biogas dengan emisi 1500 m 3 /hari.

Di Ukraina, sekitar 10 juta ton sampah rumah tangga dihasilkan setiap tahun di kota-kota. Lebih dari 90% limbah padat diangkut ke 655 tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan sampah, dimana 140 di antaranya cocok untuk ekstraksi dan penggunaan gas TPA. Potensi gas TPA sekitar 400 juta m 3 /tahun.

Pemanfaatan biogas sangat menjanjikan bagi Rusia, karena sekitar 97% dari 30 juta ton sampah yang dihasilkan setiap tahunnya terkubur di tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan sampah terorganisir. Ada lebih dari 1.300 tempat pembuangan sampah padat yang beroperasi di Rusia. Emisi metana tahunan dari tempat pembuangan sampah di Rusia diperkirakan mencapai 1,1 miliar m3 (788 ribu ton), hampir dua kali lipat konsumsi dunia saat ini.

Saat ini, biogas TPA praktis tidak digunakan di Rusia. Sebagai bagian dari proyek Rusia-Belanda pada periode 1995-1997. Di tempat pembuangan sampah Dashkovka dan Kargashino yang terletak di wilayah Moskow, dua instalasi percontohan untuk produksi dan pemanfaatan biogas dibangun. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa rata-rata TPA di wilayah Moskow menghasilkan biogas sebanyak 600-800 m 3 /jam, yang memungkinkan pembangkitan listrik sebesar 3500-4400 MWh/tahun. Perhitungan teknis dan ekonomi yang dilakukan berdasarkan data eksperimen telah mengkonfirmasi efektivitas produksi metana TPA di Rusia, di mana ratusan proyek yang menguntungkan secara ekonomi dapat dilaksanakan.

Petersburg, sekitar 5 juta meter kubik sampah padat dihasilkan setiap tahun, dimana sekitar 80% dibuang di tiga tempat pembuangan sampah yang ada. TPA yang paling disukai untuk pemanfaatan biogas adalah TPA Volkhonsky PTO-1, salah satu TPA terbesar di Rusia. TPA ini sebagian besar membuang sampah rumah tangga; kapasitasnya hampir habis; pekerjaan reklamasi direncanakan, yang dapat dikombinasikan dengan pembuatan sistem biogas. Perhitungan menunjukkan bahwa perkiraan emisi metana akan cukup untuk mengoperasikan pembangkit listrik termal berkapasitas 2000 kW selama 20-25 tahun. Selain itu, di Wilayah Leningrad terdapat 55 tempat pembuangan sampah terorganisir, di mana sekitar 1 juta m3 limbah padat dibuang setiap tahunnya. Meskipun volume pembuangan limbah relatif kecil, produksi biogas di sejumlah tempat pembuangan sampah dapat memberikan keuntungan karena tingginya biaya bahan bakar.

Beras. 72.

Dekomposisi anaerobik bahan organik di tempat pembuangan sampah terjadi di bawah pengaruh bakteri metanogenik dan menyebabkan pelepasan metana, yang menyumbang 5-20% dari total emisi global gas ini ke atmosfer.

Sebagaimana telah disebutkan, terbentuknya gas di tempat pembuangan akhir (TPA) sampah rumah tangga berhubungan dengan terjadinya reaksi mikrobiologi anaerobik dengan komponen organik sampah rumah tangga. Gas-gas ini sebagian besar mengandung metana, karbon dioksida dan nitrogen. Selain itu, gas berbau busuk terbentuk - hidrogen sulfida (H 2 S), merkaptan (R-SH), aldehida (R-CHO) dalam berbagai konsentrasi. Komposisi gas tergantung pada lama penyimpanan dan fase fermentasi. Fase aerobik terjadi dalam jangka waktu beberapa minggu, sedangkan fermentasi asam anaerobik (pembusukan) dapat berlanjut selama beberapa tahun. Pada Gambar. 72 menunjukkan masing-masing fase fermentasi. Pelepasan gas spesifik di tempat pembuangan sampah di Jerman diperkirakan mencapai 60-180 m 3 /t sampah.

Beras. 73. Salah satu skema oksidasi sampah organik