¿Qué es la tecnología de biogás?
El biogás es cierta materia orgánica (como paja, malezas, hojas, heces humanas y animales y otros desechos) aislada en el aire (como una piscina de biogás), que es producida por microorganismos bajo ciertas condiciones de Temperatura, humedad y acidez. Gases combustibles producidos por (fermentación). El biogás es una mezcla de gases que contiene entre un 60 y un 70 % de metano, además de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno y monóxido de carbono. Contiene una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno, por lo que tiene un ligero olor. La fermentación es un cambio bioquímico complejo que involucra muchos microorganismos. La reacción se puede dividir aproximadamente en dos etapas: (1) Los microorganismos degradan azúcares, grasas y proteínas de la materia orgánica compleja en sustancias simples, como ácidos grasos inferiores, alcoholes, aldehídos, dióxido de carbono, amoníaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, etc. . (2) Algunas sustancias simples se convierten en metano bajo la acción de metanógenos.
Para producir biogás con normalidad es necesario crear buenas condiciones para la supervivencia y reproducción de los microorganismos. Los digestores de biogás deben cumplir varias condiciones. Primero, se debe cerrar el digestor. La fermentación de materia orgánica en biogás es el resultado de la actividad de varias bacterias anaeróbicas y es necesario crear un ambiente anóxico para las bacterias anaeróbicas. Al construir una piscina de biogás, se debe prestar atención a aislar el aire y hacerlo hermético y hermético. En segundo lugar, la temperatura en el digestor de biogás debe mantenerse entre 20 y 40 ℃, porque la tasa de producción de gas suele ser la más alta a esta temperatura. En tercer lugar, el digestor de biogás debe tener suficientes nutrientes. Para sobrevivir y reproducirse, los microorganismos deben absorber nutrientes del material fermentado. Entre las materias primas de fermentación para los digestores de biogás, el estiércol humano y animal puede proporcionar nitrógeno, y la celulosa, como la paja de los cultivos, puede proporcionar carbono. En cuarto lugar, las materias primas de fermentación deben contener una cantidad adecuada de humedad, que generalmente se requiere que sea aproximadamente del 80 % en las materias primas de fermentación del digestor de biogás. Demasiado o muy poco no favorece la producción de gas. Quinto, el valor del pH de los digestores de biogás generalmente se controla entre 7 y 8,5.
El biogás fue descubierto en un pantano por el físico italiano A. Volta en 1776. En 1916, el ruso β п Omelyanski aisló el primer metanógeno (pero impuro). Se han aislado casi 20 cepas de metano en el mundo, y mi país aisló con éxito el Methanococcus por primera vez en 1980.
El primer generador de biogás (también conocido como purificador automático) del mundo fue mejorado a partir de un simple tanque de sedimentación por L. Mullah de Francia en 1860. Alemania en 1925 y Estados Unidos en 1926 construyeron digestores de biogás con instalaciones de calefacción y dispositivos de recolección de gas, que son prototipos de dispositivos modernos de generación de biogás de tamaño grande y mediano. Después de la Segunda Guerra Mundial, algunos países de Europa occidental desarrollaron tecnología de fermentación de biogás, pero se vieron afectados por la entrada de petróleo barato en el mercado. Posteriormente, con el surgimiento de la crisis energética mundial, el biogás volvió a llamar la atención. En 1955, surgió un nuevo proceso de fermentación de biogás: un proceso de digestión anaeróbica de alta velocidad. Rompe el proceso tradicional, aumentando la tasa de producción de gas por unidad de volumen de piscina (es decir, tasa de producción de gas) de 0,7 a 1,5 metros cúbicos de biogás por día a 4 a 8 metros cúbicos de biogás a temperatura media, y acortando el tiempo de residencia. desde 15 días o más hasta Días o incluso horas. A principios de la década de 1920, Luo Guorui construyó el primer digestor de biogás de China en Chaomei, Guangdong, y luego se estableció China Revas Corporation para promover la tecnología de biogás. Desde 65.438 hasta 2005, el número de digestores de biogás domésticos en zonas rurales de todo el país alcanzó los 5 millones. En la actualidad, el equipo experimental productivo del proceso de digestión anaeróbica de alta velocidad de mi país se encuentra en funcionamiento normal en fábricas de azúcar y bodegas.
El biogás es un gas mixto cuyos componentes principales son metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El metano representa del 60% al 70%, el dióxido de carbono representa del 30% al 40% y también hay algunos gases como hidrógeno, monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. El biogás se puede utilizar como combustible porque contiene metano, un gas inflamable. El biogás es el producto de bacterias que descomponen la materia orgánica en condiciones anaeróbicas. Residuos orgánicos urbanos, lodos de depuradoras, excrementos humanos y animales rurales, paja de cultivos, etc. Todos ellos pueden utilizarse como materia prima para la producción de biogás.
El proceso de descomposición bacteriana de la materia orgánica se puede dividir a grandes rasgos en dos etapas: en la primera etapa, la materia orgánica compleja de alto peso molecular se convierte en materia orgánica de bajo peso molecular, como ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, etc.; Segunda etapa, los productos de la primera etapa se convierten en metano y dióxido de carbono.
En el proceso anterior, la fermentación y la descomposición son el resultado de la interacción de diversas bacterias. Para que continúe la fermentación del biogás, es necesario proporcionar y mantener las condiciones de vida requeridas por diversos microorganismos en la fermentación del biogás. Las bacterias metanogénicas son anaeróbicas y una pequeña cantidad de oxígeno afectará gravemente su crecimiento y reproducción. Esto requiere un digestor cerrado que pueda sellar el oxígeno. La temperatura es un factor importante en el proceso de digestión anaeróbica. La metanobacteria puede sobrevivir en un rango de temperatura de 0 a 80 °C. Hay muchos tipos de bacterias que pueden adaptarse a temperaturas bajas (20°C), temperaturas medias (30°C) y altas temperaturas (50°C). Las temperaturas óptimas de reproducción rondan los 65438±05°C, 35°C y 35°C. 53°C respectivamente. El valor de pH óptimo para el crecimiento y reproducción de metanógenos es de aproximadamente 7,0-7,5. Más allá de este rango, la eficiencia de la digestión anaeróbica disminuirá. Las bacterias responsables de la fermentación de los desechos en la digestión anaeróbica también necesitan nitrógeno, fósforo y otros nutrientes. Según la proporción de carbono a nitrógeno, la proporción de materias primas colocadas en el digestor de biogás debe ser igual a 20: 1-25: 1. Además, también se debe controlar la concentración de sustancias nocivas que afectan a la fermentación del biogás.
¿Cómo desarrollar y utilizar biogás en zonas rurales?
Para una familia de 4-5 personas suele ser suficiente un digestor de biogás de 8 metros cúbicos.
En segundo lugar, suele costar unos 2.000 yuanes. El coste del material principal es de unos 1.000 yuanes, incluyendo cemento, arena, ladrillos y algunas barras de acero; el salario de un técnico de piscinas es de más de 300 yuanes; el equipo de biogás, como piscinas de biogás, manómetros, tuberías, desulfuradores, etc.; la calificación para excavar piscinas es de aproximadamente 150 yuanes; el costo del culi no es de aproximadamente 150 yuanes.
En tercer lugar, el biogás es difícil de licuar y llenar. Debido a que el componente principal del biogás es el metano, la temperatura en el punto de licuefacción es demasiado baja y la presión requerida es demasiado alta.