Bau einer Biogasanlage

Der Bau eines Biogas-Kochers mit Intermediate Bulk Containern (IBC) für den Heimgebrauch ist einfach und kann oft innerhalb einer Stunde gebaut werden, sobald Sie die Werkzeuge und Materialien zusammengestellt haben. Mit Ausnahme der „uniseal“-Dichtungen und Schottverschraubungen können alle Dichtungen in der Regel vor Ort bezogen werden. Zu den Vorteilen einer Biogasanlage gehört die Herstellung Ihres eigenen erneuerbaren Brennstoffs und Düngers. Beide werden aus biologischen „Abfällen“ des Gehöfts hergestellt.

„Abfälle oder Umweltverschmutzung können als die richtige Sache am falschen Ort zur falschen Zeit und/oder in der falschen Konzentration angesehen werden“, sagt Dr. TH Culhane. Durch die Verwendung unserer Küchenabfälle und Lebensmittelabfälle sowie in geringerem Maße tierischer Exkremente können wir diese organischen Reste in etwas Nützliches umwandeln.

Dr. Culhane ist außerordentlicher Professor am Patel College of Global Sustainability der University of South Florida. Er ist nicht nur Direktor des Schwerpunkts Klimaschutz und Anpassung an der Universität, sondern auch Mitbegründer des gemeinnützigen Bildungsunternehmens „Solar CITIES Inc.“ Die Organisation unterstützt Interessenvertreter der Gemeinde bei der Lösung städtischer Ökologie- und Entwicklungsprobleme im Zusammenhang mit Abwasser, festen Abfällen und Ernährungssicherheit sowie bei der Schaffung einer dezentralen Produktion sauberer Energie.

„Sonnenenergie wird in den chemischen Bindungen gespeichert, die die Photosynthese eingefangen und gespeichert hat“, erklärt Dr. Culhane. „Wir nennen diese Verbindungen „Nahrung“, wenn wir sie essen, aber es gibt noch andere Dinge, die wir nicht essen – die Mikroben aber essen können. Sie werden Lebensmittelabfälle sowie tierische und menschliche Abfälle fressen.“

Wenn Sie einen Biogas-Fermenter nutzen, vermeiden Sie Umweltverschmutzung, da sich dieser „Abfall“ am richtigen Ort und in der richtigen Konzentration befindet. Ein Biogas-Kocher („Hausdrachen“, wie Dr. Culhane sie zusammenfassend nennt) zersetzt nicht nur das, was Ihr Komposthaufen tun würde, sondern kann auch Fleisch, Haustierabfälle, Öle, Fette und Fette entfernen – Dinge, von denen uns gesagt wird, dass sie nicht vorkommen zu einem Komposter kombinieren. Indem wir diese organischen Rückstände in einen künstlichen Magen (Biogas-Fermenter) geben, können wir die Mikroben dazu bringen, „Schlechtes“ in „Gutes“ umzuwandeln.

Sie fressen nicht nur alles, was ein Drache tun würde, sondern spucken auch Feuer. Wenn die Gasleitung geöffnet und ein Feuer angezündet wird, verbrennt das Biomethan. Biogas ist eine Mischung aus Methan, Kohlendioxid und einem kleinen Anteil anderer Gase. Der Kohlenstoff im Biogas stammt aus Pflanzenmaterial, das aus atmosphärischem CO2 eine chemische Verbindung gebildet hat. Daher ist die Biogasproduktion CO2-neutral und trägt nicht zu den Treibhausgasemissionen bei.

„Es hat die gleichen Eigenschaften wie das Erdgas, das Menschen durch Fracking gewinnen und das Unternehmen in der Wüste abfackeln“, erklärt Dr. Culhane. „Es entspricht funktionell den fossilen Brennstoffen, die Mikroben vor Tausenden von Jahren hergestellt haben, aber es wird hier und jetzt in einem Tempo produziert, das es ermöglicht, es zu nutzen und in etwas Nützliches umzuwandeln, ohne den Treibhauseffekt zu verstärken.“

Beim Bau eines Biogas-Kochers kann man sich zwei Strukturen vorstellen: einen künstlichen Darm und einen Behälter, der das von den Mikroben produzierte Gas enthält. Der Darm bzw. der Magen benötigt einen Rachen-/Mundschlauch, einen Harnleiter zum Ausspucken des Flüssigdüngers und einen dritten Schlauch zum Aufstoßen und Auspupsen des nützlichen Biomethans.

Die erste Struktur, die wir bauen werden, ist der künstliche Darm. IBC-Tanks, die etwa 270 Gallonen fassen, sind perfekt für die Mikroben und für die meisten Familien ausreichend, da diese Tankgröße etwa eine Farbeimer-große Menge (5 Gallonen) Lebensmittelabfälle pro Tag verdauen und etwa zwei Stunden lang Lebensmittelabfälle produzieren kann Kochgas aus diesem Eimer ist es wert, wenn die Temperaturen in die Mitte der 80er bis niedrigen 90er (Fahrenheit) steigen, und etwa eine Stunde, wenn die Temperaturen in den hohen 70er oder niedrigen 80er Jahren liegen. Je näher sie der Körpertemperatur kommen, desto effizienter sind sie.

Platzieren Sie zunächst den IBC so, dass das mittlere Öffnungsloch nach oben zeigt. Bohren oder schmelzen Sie auf der anderen Seite der Öffnung ein 5-Zoll-Loch in die Oberseite des Tanks. Dazu passen ein 4-Zoll-Uniseal® (mit einem 5-Zoll-Flansch) und ein 4-Zoll-Futterrohr, das wir im Sinne der Biomimik als „Mund und Rachen“ des Hausdrachen betrachten.

Bohren Sie in der diagonalen Ecke des Zufuhrrohrs ein Loch mit einem Durchmesser von 3 Zoll für das Flüssigdünger-Überlaufrohr (das wir in der Biomimikry als „Harnleiter“ bezeichnen). In dieses Loch passt der 2-Zoll-Uniseal (mit einem 3-Zoll-Flansch), der ein 2-Zoll-Rohr aufnimmt.

„Für den Gasauslass gibt es mehrere Möglichkeiten“, erklärt Culhane. „Wenn Sie eine 2-Zoll-Schottverschraubung finden und die Kappe glatt ist, machen Sie ein 2-1/4-Zoll-Loch für die Trennwand und montieren Sie dann ein 2-Zoll-Rohr von etwa 10 Zoll Höhe mit einem Reduzierstück auf einen halben Zoll Setzen Sie ein kleines Stück 1/2-Zoll-Rohr, einen halben Zoll-Kugelhahn und einen halben Zoll-Schlauchnippel ein.“

Nachdem die Futter- und Flüssigdüngerlöcher gebohrt wurden, glätten Sie die Kanten und verwenden Sie ein flexibles Silikon um den Uniseal®. Damit das Futter in den Tank gleiten kann, schneiden Sie einen etwa 6 Zoll langen Abschnitt am Boden des 4-Zoll-Rohrs aus und halber Rohrdurchmesser. Schieben Sie das Rohr vorsichtig durch das Uniseal®. Möglicherweise ist ein Verdrehen und Glätten der Rohrkanten erforderlich. Es hilft, wenn Sie mit Reinigungsalkohol oder Fett schmieren. Die Öffnung an der Unterseite des Rohrs sollte zur Mitte des Tanks zeigen und auf dem Boden aufliegen. Das Zufuhrrohr muss höher als der Flüssigdünger liegen, um Rückstau und Verschütten zu verhindern.

„Viele Leute fragen sich, wie die Tanks immer mit Wasser überfüllt sein können und trotzdem funktionieren“, sagt Culhane. „Tatsächlich ist das Zulaufrohr einige Zentimeter über dem Auslassrohr gefüllt, so dass es die Flüssigkeit durch und nach außen drückt, während die gegenüberliegende Seite versucht, die Höhe auszugleichen, und dann überläuft, wodurch auf der Zulaufseite eine Zugwirkung durch den Tank entsteht.“

Ein großes 4-Zoll-Y-Rohr oder ein Trichter kann oben auf dem Futterrohr platziert werden, damit Sie den Hausdrachen leicht füttern können. Schneiden Sie für das Flüssigdüngerrohr ein etwa 2 Zoll breites Loch in die Mitte des Rohrs. Unverdaute Materialien sinken oder schwimmen. Nur die vollständig verdauten Materialien werden neutral schwimmfähig und gelangen in das Rohr, wenn dem System neue Nahrung hinzugefügt wird. Der Boden dieses Rohres muss nicht abgedeckt werden, da er sonst schnell durch Schlamm verstopft wird. Wenn das Rohr vollständig eingeführt ist, sollte die 2-Zoll-Öffnung vom Zulaufrohr weg zeigen, für den unwahrscheinlichen Fall, dass unverdaute Lebensmittel ihren Weg durch den Tank finden. Das Flüssigdüngerrohr sollte etwa 20 cm über dem IBC liegen. Fügen Sie ein 2-Zoll-T-Stück mit einem kurzen horizontalen Rohr und dann ein 2-Zoll-Winkelstück mit einem kurzen vertikalen Rohr hinzu, damit der Flüssigdünger problemlos in einen Eimer oder einen nahegelegenen Garten fließen kann. Das offene T (offen zum Atmosphärendruck) verhindert, dass der Tank unbeabsichtigt angesaugt und entleert wird.

Culhane empfiehlt, den Tank schwarz zu streichen, um das Licht fernzuhalten und die Sonnenwärme zu absorbieren.

Jetzt müssen wir einen Behälter bauen oder kaufen, der das von den Mikroben produzierte Gas enthält. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von zwei zusätzlichen IBCs. Während der Bau des Biogas-Kochers oben nur etwa eine Stunde dauern sollte, könnte die Herstellung der Vorrichtung, die das Methan speichert, etwas komplizierter sein. Zu den schnellen Lösungen gehört der Kauf eines 1.000-Liter-Ballons oder einer 1.000-Liter-Blase. Normalerweise bezieht Culhane seine Matratze von der Firma Puxin Biogas in China, aber er hat auch herausgefunden, dass eine Queen-Size-Luftmatratze von Walmart® ebenfalls funktioniert!

Wenn Sie eine Blase kaufen, schließen Sie einen flexiblen Gummischlauch vom primären Biodigester an ein T-Ventil in der Blase an. „Schließen Sie einen weiteren Schlauch von der anderen Seite des Gasbehälters T an Ihren Herd an“, erklärt Culhane. „Normalerweise halten wir die Ventile, die den primären und sekundären Fermenter verbinden, ständig offen und das Ventil zum Ofen geschlossen, aber wenn Sie ein anderes Ventil am Ofen haben, können Sie dieses öffnen und schließen und die Ventile an den Fermentern ganz offen lassen die Zeit."

Culhane stellt auch seine eigenen Methanbehälter her, indem er zwei IBCs (jeweils 270 Gallonen) mit Käfigen verwendet. Das Verfahren dazu ist wie folgt:

Entfernen Sie mit einer Schleifmaschine die Oberseite eines der Tanks.

Dieser Tank enthält das Wasser, in dem der Gasbehälter schwimmt. Die gesamte Tiefe (Höhe) ist mit etwa 270 Gallonen Wasser gefüllt. Der andere Tank sinkt hinein und steigt dann wieder auf, wenn er mit Gas gefüllt ist. Da Gas nicht absinken kann, sondern immer aufsteigt, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass es nach unten und an den Seiten austritt. Der untere Tank ist immer mit Wasser gefüllt und der obere Tank schwimmt im Wasser auf und ab. Es verfügt somit über eine Wassersperre.

„Drehen Sie den zweiten Tank auf die Seite, sodass das Ablassventil nach oben zeigt, in den Himmel, und schneiden Sie das ab, was jetzt wie der Boden aussieht“, weist Culhane an. Dies ist die andere Seite gegenüber dem Abfluss. Dieser Tank muss unter der Wasserlinie des ersten Tanks liegen. Normalerweise bedeutet dies, dass Sie es an der zweiten „Ausbuchtung“ abschneiden müssen, wenn Sie kein Maßband haben. Sie können natürlich auch ein wenig abschneiden, es in den ersten Behälter legen und so lange zuschneiden, bis es unter dem ersten Tank sitzt.

„Stellen Sie sicher, dass der Deckel des Gasbehälters keine Löcher aufweist und über einen intakten O-Ring verfügt. Wenn nicht, füllen Sie es mit Silikon und schrauben Sie es fest“, sagt Culhane. Bohren Sie ein Loch für eine 1,5-cm-Schottverschraubung an der Stelle, die jetzt als neue „Oberseite“ des Tanks gilt. Dies war bisher die Vorderseite des Tanks, wo sich der Abfluss befand. Setzen Sie die Schottverschraubung von innen ein und tragen Sie für zusätzliche Sicherheit Silikon unter die Gummischeibe auf. Bringen Sie die Sicherungsmutter oben an und verbinden Sie Ihre Rohre.

Setzen Sie die Schottverschraubung von innen ein und tragen Sie für zusätzliche Sicherheit Silikon unter die Gummischeibe auf.

Obwohl sie die gleiche Größe haben, sind sie aufgrund der HDPE-Kunststoffseiten flexibel. Das Problem dabei ist, sie wieder in die Käfige zu bekommen. Dies ist wichtig für den Langzeitgebrauch.

Culhane empfiehlt die Verwendung einer Schleifmaschine zum Entfernen von 10 mittleren vertikalen Stangen, 5 von jeder Längsseite, um den Käfig etwas zu vergrößern. Verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA), da die Metallstangen bekanntermaßen umherfliegen. Culhane empfiehlt, diese Aufgabe fern von Fenstern, Autos, Kindern und Haustieren zu erledigen.

Der Käfig muss groß genug sein, damit die Tanks je nach verbrauchter Gasmenge frei angehoben und abgesenkt werden können.

Wenn Sie oben einen zweiten Käfig platzieren, bleibt der IBC schwimmend, bis das Gas an Ort und Stelle ist, wenn er aus dem Wasser steigt. Verwenden Sie Kabelbinder oder Draht, um die beiden Käfige sicher zu verbinden und Verletzungen vorzubeugen.

„Sie können Ihren Primärtank jetzt mit Tiermist oder Seeschlamm oder RidX oder einem beliebigen Klärgrubenpulver und mit Wasser füllen“, sagt Culhane. „Stellen Sie dabei sicher, dass Sie alle Anschlüsse (Deckel, Dichtungen, Rohre) mit Seife testen. Stellen Sie einfach eine Spülmittellösung her und gießen Sie diese beim Befüllen über den Tank, während Sie die Ventile geschlossen halten. Dadurch wird die Luft im Tank komprimiert und bei Undichtigkeiten bilden sich Seifenblasen.“

Derzeit landen 30-60 % unseres „Abfalls“ auf Mülldeponien. Durch die Schaffung und Nutzung eines Heimbiogas-Fermenters können wir gefährliche Krankheitserreger eliminieren und ihre energiereichen, nährstoffreichen Produkte nutzen. Culhane sagt, dass Biodigester 98-99 % der gefährlichen Krankheitserreger abtöten.

„Wir müssen jetzt mit der Natur zusammenarbeiten, um mit der Geschwindigkeit der von uns produzierten Energie- und Nährstoffpakete Schritt zu halten“, sagt Culhane. Ein 5-Gallonen-Eimer gefüllt mit „Abfällen“ (Lebensmittelabfälle, verblühte Blumen, Fette, Öle, Fleisch). , schimmelige Lebensmittel, menschliche und tierische Exkremente, Grünabfälle) liefern Ihnen etwa 1 Kilowatt Energie, wenn Sie es in einen oben beschriebenen IBC-Biogasbehälter geben. Jedes System kann etwa einen 5-Gallonen-Eimer „Abfall“ pro Tag aufnehmen, aber nicht mehr, um Verdauungsstörungen vorzubeugen. Dies ergibt 45–60 Minuten Energie, wenn Sie es über einen Generator laufen lassen, um die Batterien für eine längere Nutzung aufzuladen. Wenn Sie damit LED-Leuchten betreiben, hält es wahrscheinlich ewig.

Traditionell wird Methan zum Kochen oder zum Erhitzen von Wasser verwendet. Eine Flamme auf mittlerer Höhe, wie Sie sie für Pfannengerichte oder Suppen verwenden würden, hält etwa 2 Stunden, wenn Sie in den warmen Monaten den 5-Gallonen-Eimer füttern. Dies ist für die meisten Haushalte, insbesondere in Entwicklungsländern, ausreichend. Zusätzlich zum Kochgas entspricht ein Eimer im System einem Eimer Flüssigdünger. Werden Sie den Bau eines Biogas-Kochers zu Ihrer DIY-Liste hinzufügen?

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