Una guía paso a paso para el proceso de producción de biogás en la India.
Hoy dia, discutimos el tema del proceso de producción de biogás junto con los tipos de plantas de biogás, principios de funcionamiento del biogás, costo de la planta de biogás en la India, ventajas del biogás. También incluimos un diagrama de la planta de biogás para su referencia. Por qué esperar, profundicemos en los pasos involucrados en el proceso de producción de biogás.
Cómo montar una planta de biogás en India
El biogás es un biocombustible y normalmente se refiere al gas producido a partir de materia orgánica al descomponerse por medios biológicos. El biogás puede ser producido por digestión anaeróbica o fermentación de materiales biodegradables como la biomasa, estiércol, aguas residuales, residuos municipales, estiércol de ganado, residuos verdes y cultivos energéticos. los producción de biogás se puede producir de forma natural a partir de la descomposición de residuos orgánicos. Cuando la materia orgánica, como restos de comida y desechos animales, se descomponen en un ambiente anaeróbico, lo que significa un ambiente sin oxígeno, liberan una mezcla de gases, principalmente metano y dióxido de carbono.
Una planta de biogás.
El biogás formado a partir de un digestor se compone principalmente de metano, dióxido de carbono, y otros gases traza. A planta de biogás genera biogás a partir de sustancias orgánicas como estiércol de ganado, y otros materiales biodegradables como biomasa de granjas, jardines cocinas y desperdicios de tierra nocturna, etc. El proceso de generación de biogás se conoce como digestión anaeróbica (DA).
Producción de biogás en India
La producción de biogás es principalmente metano y dióxido de carbono. Podría tener pequeñas cantidades de humedad de sulfuro de hidrógeno y siloxanos. Los gases primarios metano, el hidrógeno y el monóxido de carbono pueden quemarse u oxidarse con oxígeno. Esta liberación de energía permite que el biogás se utilice como combustible; se puede utilizar para cualquier función de calefacción, como cocinar. El biogás se puede utilizar en un motor de gas para convertir la energía del gas en electricidad y calor.
Aproximadamente, los producción de biogás en India tiene unos 20, 757 lakh metros cúbicos en 2014-15. Esto equivale a 6,6 millones de rupias en cilindros de gas licuado de petróleo (GLP) nacionales. Esto equivale al 5% del consumo total de GLP en la India en la actualidad.
Dentro de los estados, Maharashtra encabeza la producción de biogás con 3578 lakh de metros cúbicos, mientras que Andhra Pradesh le sigue con 2165 lakh de metros cúbicos.
Principio del biogás:
los principio de biogás la producción se indicará a continuación;
El biogás se forma como resultado de fermentación anaeróbica de biomasa en presencia de agua.
Beneficios de la tecnología de biogás:
Algunos de los beneficios de la tecnología del biogás se dan a continuación;
- El biogás proporciona combustible gaseoso limpio para cocinar e iluminar.
- Los fertilizantes químicos se pueden eliminar ya que la suspensión digerida formada a partir de las plantas de biogás se puede utilizar como enriquecida. abono biológico .
- El biogás es bueno para el clima y para los problemas de saneamiento, ya que los inodoros se pueden conectar directamente con las plantas de biogás.
- Estas plantas de biogás han creado millones de puestos de trabajo en la mayoría de los países, especialmente en el área de recolección de residuos y generación de biogás. Por ejemplo, En India, la industria de las plantas de biogás crea más de 10 millones de trabajos por día-hombre cada año en las zonas rurales.
- Es una fuente de energía verde en forma de electricidad y calor para la red local.
- El biogás es una recirculación ecológica de residuos orgánicos de la industria y los hogares.
- El biogás podría ser particularmente útil en áreas rurales o más pobres debido al bajo costo de instalación y la disponibilidad de materiales de desecho.
- La recogida y gestión de residuos mejora considerablemente en zonas con plantas de biogás. Más personas se involucran en la recolección de residuos para obtener una fuente de ingresos. Este efecto conduce al saneamiento e higiene generales de las áreas.
- los proceso de generación de biogás deja abono orgánico enriquecido, que es un buen complemento o reemplazo de fertilizantes quimicos .
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Tipos de plantas de biogás
Hay principalmente dos tipos de plantas de biogás en uso para la producción de biogás. Estos son:
- El tipo de planta de biogás de cúpula fija
- El tipo de planta de biogás con depósito de gas flotante.
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Planta de biogás tipo domo fijo
los planta de biogás tipo domo fijo Consiste en un tanque digestor subterráneo cerrado compuesto por ladrillos que tiene un techo en forma de cúpula compuesto por ladrillos. Este techo en forma de cúpula del tanque digestor funciona como un depósito de gas y tiene una tubería de salida en la parte superior para proporcionar gas a los hogares.
La lechada se forma mezclando agua en estiércol de ganado en igual proporción en el tanque de mezcla. La lechada formada se envía luego al tanque digestor con la ayuda de la cámara de entrada. Cabe señalar que la lechada se alimenta al tanque digestor hasta el punto donde comienza la cúpula del techo. Dentro del tanque digestor, los compuestos complejos de carbono están presentes en el estiércol de ganado que se descompone en materiales más simples por la acción de microorganismos anaeróbicos en presencia de agua. Esta descomposición anaeróbica de compuestos complejos de carbono presentes en el estiércol de ganado produce biogás y se termina en unos 60 días. El biogás producido comienza a acumularse en el techo en forma de cúpula de la planta de biogás y se suministra a los hogares a través de tuberías. La lechada gastada se reemplaza con lechada fresca de vez en cuando y continúa el producción de biogás .
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El tipo de depósito de gas flotante de la planta de biogás
los Planta de biogás tipo contenedor de gas flotante consta de un depósito de gas en forma de cúpula fabricado en acero y para la recogida de biogás. Este depósito de gas no es fijo, pero es móvil y flota sobre la lechada presente en el tanque digestor. Debido a esta explicación, esta planta de biogás se denomina planta de biogás tipo contenedor flotante de gas.
La lechada se forma mezclando agua con estiércol de ganado en igual proporción en el tanque de mezcla. Luego, la lechada se inyecta en un tanque digestor con el uso de la tubería de entrada. El tanque digestor es un tanque subterráneo cerrado preparado con ladrillos. Dentro del tanque digestor, los compuestos de carbono presentes en el estiércol de ganado se descomponen en compuestos más simples por la acción de microorganismos anaeróbicos en presencia de agua. Esta descomposición anaeróbica de compuestos complejos de carbono presentes en el estiércol de ganado genera biogás y se completa en unos 60 días. El biogás comienza a acumularse en un recipiente de gas flotante y se suministra a los hogares a través de tuberías. Y la lechada gastada se reemplaza con lechada fresca para continuar la producción de biogás.
Materias primas necesarias en el proceso de producción de biogás:
Importante materias primas para la producción de biogás se dan a continuación;
- Estiércol animal
- Residuos avícolas
- Residuos vegetales (cascarilla, césped, malas hierbas, etc.)
- Excretas humanas
- Residuos agrícolas
- Residuos industriales (aserrín, desechos de las industrias de procesamiento de alimentos)
- Residuos domésticos (cáscaras de verduras, desperdicio de materiales alimenticios)
Proceso de producción de biogás:
Tampoco se produce biogás;
- Como gas de vertedero (LFG), que se forma por la descomposición de residuos biodegradables dentro de un vertedero debido a reacciones químicas y microbios, o
- Como gas digerido, formado dentro de un digestor anaeróbico.
La ecología del biogás:
El biogás se conoce como una fuente de energía respetuosa con el medio ambiente porque alivia dos problemas medioambientales principales simultáneamente:
- La epidemia mundial de desechos que libera etapas peligrosas de gas metano todos los días
- La dependencia de la energía de combustibles fósiles para satisfacer la demanda mundial de energía
Al convertir los residuos orgánicos en energía, El biogás está utilizando la elegante tendencia de la naturaleza a reciclar sustancias en recursos útiles. Generación de biogás recupera materiales de desecho que de otro modo podrían contaminar los vertederos; previene el uso de productos químicos tóxicos en plantas de tratamiento de aguas residuales, y ahorra dinero, energía, y material mediante el tratamiento de residuos in situ. También, El uso de biogás no requiere la extracción de combustibles fósiles para producir energía.
En lugar de, El biogás toma un gas problemático y lo cambia a una forma mucho más segura. Más específicamente, el contenido de metano en los desechos en descomposición se convierte en dióxido de carbono. El gas metano tiene aproximadamente de 20 a 30 veces la capacidad de atrapar el calor del dióxido de carbono. Esto significa que cuando una barra de pan podrida se convierte en biogás, El impacto ambiental del pan será aproximadamente diez veces menos potente que si se dejara pudrir en un vertedero.
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Desglose biológico:
Para producir biogás, Fermentos orgánicos con la ayuda de comunidades bacterianas. Cuatro etapas de fermentación mover el material orgánico de su composición primaria a su estado de biogás.
- La primera etapa del procedimiento de digestión es la etapa de hidrólisis. En la fase de hidrólisis, los polímeros orgánicos insolubles (como los carbohidratos) se descomponen, haciéndolo accesible a la siguiente etapa de bacterias llamadas bacterias acidógenas.
- Las bacterias acidógenas convierten los azúcares y los aminoácidos en dióxido de carbono, hidrógeno, amoníaco, y ácidos orgánicos.
- En la tercera fase, las bacterias acetogénicas convierten los ácidos orgánicos en ácido acético, hidrógeno, amoníaco, y dióxido de carbono, teniendo en cuenta la etapa final:los metanógenos.
- Los metanógenos transforman estos últimos componentes en metano y dióxido de carbono, que luego pueden usarse como inflamables, energía verde.
El proceso de producción de biogás:
La planta de biogás recibe todo tipo de residuos orgánicos y típicamente estiércol de ganado y residuos industriales orgánicos. El sólido seco del estiércol de ganado contiene carbono, entre otras cosas, y en el proceso, el carbono se transforma en biogás, un compuesto de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2).
El estiércol y los desechos se mezclan en el tanque receptor de la planta antes de calentarlos a 38 a 52 ° C o 100-125,6 ° F y bombearlos al digestor en el que se produce el biogás. La biomasa permanece en el digestor de 2 a 3 semanas y la lechada fermentada se puede utilizar posteriormente como fertilizante para cultivos. Este fertilizante tiene mejores cualidades, como menos molestias por olores al esparcir el purín y una reducción significativa de los gases de efecto invernadero.
Construcción de una planta de biogás
La planta de biogás es una estructura de ladrillo y cemento que tiene las siguientes cinco secciones:
- Tanque de mezcla presente por encima del nivel del suelo.
- Cámara de entrada: En estos, el tanque de mezcla se abre bajo tierra en una cámara de entrada inclinada.
- Digeridor: La cámara de entrada se abre desde abajo hacia el digestor, que es un tanque enorme con un techo en forma de cúpula. El techo del digestor tiene una salida con una válvula para la producción de biogás.
- Cámara de salida: En estos, el digestor se abre desde abajo a una cámara de salida.
- Tanque de desbordamiento: En estos, la cámara de salida se abre desde la parte superior a un pequeño tanque de desbordamiento.
Funcionamiento de una planta de biogás
Diagrama del proceso de producción de biogás.
Discutamos el funcionamiento de una planta de biogás ;
En el funcionamiento de la planta de biogás, en primer lugar, el estiércol fresco se almacena en un tanque de recolección y antes de su procesamiento al tanque de homogeneización que se prepara con un mezclador para facilitar la homogeneización del flujo de residuos. Los desechos mezclados uniformemente se pasan a través de un macerador para obtener un tamaño de partícula uniforme de 5 a 10 mm y se bombean a digestores anaeróbicos de capacidad adecuada donde tiene lugar la estabilización de los desechos orgánicos.
En la digestión anaeróbica, El material orgánico se convierte en biogás mediante una serie de conjuntos de bacterias en metano y dióxido de carbono. La mayoría de los digestores que operan comercialmente son reactores de flujo de obstrucción y de mezcla completa que operan a temperaturas mesófilas. El tipo de digestor utilizado cambia con la consistencia y el contenido de sólidos de la materia prima, con factores de inversión de capital y con la propósito de la digestión anaeróbica .
El biogás se puede utilizar para hacer funcionar un motor de combustible dual para reemplazar hasta el 80% del aceite diesel. Los motores diésel se han modificado para que funcionen al 100 por ciento con la producción de biogás. Los motores de gasolina y GNC se pueden modificar fácilmente para utilizar biogás. Se puede instalar un adaptador especial al LPG Genset para permitir el proceso con biogás. Importar un pequeño grupo electrógeno de biogás directamente desde Bangladesh podría ser la alternativa más barata hasta que se desarrolle un producto adecuado en la India.
Los siguientes puntos se explican sobre funcionamiento de la planta de biogás ;
- los varias formas de biomasa se mezclan con la misma cantidad de agua en el tanque de mezcla. Esto forma la lechada.
- La lechada se alimenta al digestor durante la cámara de entrada.
- Cuando el digestor se llena moderadamente con la lechada, se detiene la introducción de purines y la planta se deja sin utilizar durante unos dos meses.
- Durante estos dos meses, una bacteria anaeróbica presente en la suspensión descompone o fermenta la biomasa en presencia de agua.
- Como efecto de la fermentación anaeróbica, se forma biogás, que comienza a acumularse en la cúpula del digestor.
- A medida que se acumula cada vez más biogás, la presión ejercida por el biogás obliga a la lechada gastada a entrar en la cámara de salida.
- En la cámara de salida, la lechada gastada se desborda en el tanque de desbordamiento.
- La lechada gastada se extrae manualmente del tanque de desbordamiento y se utiliza como abono para las plantas.
- La válvula de gas conectada a una estructura de tuberías se abre cuando se requiere un suministro de biogás.
- Para obtener un suministro continuo de biogás, una planta en funcionamiento puede alimentarse continuamente con la lechada preparada.
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Conversión de biogás en electricidad:
Teóricamente el biogás se puede convertir en electricidad utilizando una pila de combustible. Sin embargo, este procedimiento requiere gas muy limpio y costosas pilas de combustible. Por eso, esta opción aún es materia de investigación y actualmente no es una opción práctica. los conversión de biogás en energía eléctrica por un grupo electrógeno es más práctico. A diferencia del gas natural, El biogás se caracteriza por una alta resistencia a los golpes y, por lo tanto, se puede utilizar en motores de combustión con altas tasas de compresión.
En la mayoría de los casos, el biogás se utiliza como combustible para motores de combustión, que lo convierten en energía mecánica, alimentar un generador eléctrico para generar electricidad. los diseño de un generador eléctrico está relacionado con el diseño de un motor eléctrico. La mayoría de los generadores generan electricidad alterna alterna; por tanto, también se denominan alternadores o dínamos. Los generadores eléctricos apropiados se pueden obtener en prácticamente todos los países y en todos los tamaños. La tecnología es bien conocida y el mantenimiento es muy sencillo. El motor de combustión que utiliza el biogás como combustible. En teoria, El biogás se puede utilizar como combustible en casi todos los tipos de motores de combustión. como motores de gas o motor Otto, motores diesel, turbinas de gas, y motores Stirling, etc.
Costo de la planta de biogás en India:
los costo de la planta de biogás cambia de un lugar a otro y el tamaño de la planta. El costo promedio de una planta de biogás de dos metros cúbicos es de aproximadamente Rs. 17, 000 / -. Normalmente es un 30 por ciento más alto en las áreas montañosas y alrededor del 50 por ciento más en los estados de la Región Nororiental.
Almacenamiento de biogás
Normalmente, el biogás no se produce en el momento o en la cantidad necesaria para satisfacer la carga del sistema de conversión al que sirve. Cuando esto ocurre, Los sistemas de almacenamiento se emplean para suavizar las variaciones en la creación de gas. calidad del gas, y consumo de gas. El componente de almacenamiento actúa como depósito, permitiendo que los equipos aguas abajo funcionen a una presión constante.
Se ha utilizado una amplia selección de materiales para fabricar recipientes de almacenamiento de biogás. Los recipientes de almacenamiento de media y alta presión se construyen normalmente de acero dulce, mientras que los recipientes de almacenamiento de baja presión pueden estar hechos de acero. hormigón, y plásticos. Los plásticos reforzados más nuevos cuentan con tejido de poliéster que parece ser apropiado para cubiertas flexibles de digestor. La presión de entrega necesaria para la final sistema de conversión de biogás afecta la elección del almacenamiento de biogás.
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Algunos datos sobre el proceso de producción de biogás:
Hechos sobre la producción de biogás. - El proceso de producción de biogás es sencillo. Cualquiera puede instalar una planta de biogás.
- los número de plantas de biogás en India puede aumentarse de 1,23 millones en el año 1990 a alrededor de 4,54 millones en 2012, a pesar de un potencial estimado de 12,34 millones de digestores.
- Los gases que se forman en la fórmula de una planta de biogás se componen principalmente de gas metano, dióxido de carbono, y trazas de nitrógeno, hidrógeno, y monóxido de carbono.
- El biogás se purifica, comprimidos y almacenados en cilindros de gas licuado de petróleo (GLP), lo que facilita su transporte para su uso. Una estructura de almacenamiento de gas a alta presión en un recipiente a presión para almacenar gas comprimido como energía de bajo costo.
- El pionero de la digestión anaeróbica en India es S.V. Desai y por sus primeros experimentos sobre la producción de biogás en 1939. Esto condujo al desarrollo de la primera planta de biogás de la India en 1951, la planta Gramalaxi del Comisión de Industrias Khadi y Village (KVIC), mejor reconocido como el digestor KVIC.
- Naturalmente, el costo de una planta de biogás indefinida varía de barato a muy caro, dependiendo de la escala y el mercado. 25 kg por día costará alrededor de 2,5 lakh, proporcionará alrededor de 0,5 kg de biogás, y se puede utilizar para cocinar.
- A partir de 1Kg de estiércol de ganado, se pueden obtener 0,24 m3 de biogás de los cuales el 65% es metano. El biogás producido a partir de 1 kg de estiércol de ganado puede diferir mucho, ya que depende del agua y del contenido de materia orgánica.
- Mientras que el biogás se dispersa en el aire rápidamente ya que es más liviano que el aire y es mucho más seguro en los hogares que el gas natural comprimido (GNC) o el GLP. El biogás es mucho más seguro que el GLP. El biogás es un tipo de combustible que puede ser un reemplazo completo de la gasolina y el GNC.
- Teóricamente El biogás también se puede convertir directamente en electricidad mediante el uso de una pila de combustible. Sin embargo, este procedimiento requiere gas muy limpio y costosas pilas de combustible. En la mayoría de los casos, el biogás se utiliza como combustible para motores de combustión, que lo convierten en energía mecánica, alimentar un generador eléctrico para generar electricidad.
Eso es todo acerca del proceso de producción de biogás y sus ventajas. Sigue produciendo energía natural.
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