|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fundamentos das tecnologias de biogás. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa O que é uma usina de biogás? Uma usina de biogás, em regra, é um recipiente hermeticamente fechado no qual, a uma determinada temperatura, é fermentada a massa orgânica de resíduos, águas residuais, etc. com a produção de biogás. O princípio de funcionamento de todas as usinas de biogás é o mesmo: após a coleta e preparação da matéria-prima, que consiste em trazê-la ao teor de umidade desejado em um recipiente especial, ela é alimentada no reator, onde são criadas condições para otimizar o processamento de matérias-primas. O processo de obtenção de biogás e biofertilizante a partir de matérias-primas é chamado de fermentação ou fermentação. A fermentação de matérias-primas é realizada devido à atividade vital de bactérias especiais. Durante a fermentação, surge uma crosta na superfície da matéria-prima, que deve ser destruída pela mistura da matéria-prima. A mistura é realizada manualmente ou com o auxílio de dispositivos especiais dentro do reator e promove a liberação do biogás resultante da matéria-prima. O biogás resultante, após a limpeza, é recolhido e armazenado até o momento da utilização no botijão de gás. Do tanque de gás até o local de uso em eletrodomésticos ou outros eletrodomésticos, o biogás é conduzido por meio de tubulações de gás. As matérias-primas processadas no reator da usina de biogás, transformadas em biofertilizantes, são descarregadas pela abertura de descarregamento e aplicadas no solo ou utilizadas como aditivo para ração animal.
Otimização do processamento de matérias-primas As condições necessárias para o processamento de resíduos orgânicos dentro do reator de uma usina de biogás, além de observar um regime livre de oxigênio, incluem:
Tipos de usinas de biogás Existem muitos projetos diferentes de usinas de biogás. Distinguem-se pelo modo de carregamento das matérias-primas, pela sua aparência e pelos componentes da estrutura e pelos materiais com que são construídas. De acordo com o método de carregamento de matérias-primas, distinguem-se as instalações de carregamento descontínuo e contínuo, que diferem no tempo de fermentação e na regularidade do carregamento de matérias-primas. As mais eficientes em termos de produção de biogás e produção de biofertilizantes são as usinas de carregamento contínuo. Em termos de aparência, as instalações diferem dependendo do método de acumulação e armazenamento do biogás. O gás pode ser coletado na parte sólida superior do reator, sob uma cúpula flexível, ou em um reservatório de gás especial, flutuando ou estando separado do reator. Benefícios do uso de tecnologias de biogás Uma usina de biogás em bom funcionamento traz uma série de benefícios para seu proprietário, para a sociedade e para o meio ambiente em geral: Economizando dinheiro:
Oportunidade de receber dinheiro adicional:
Retorno rápido das instalações:
Economizando tempo, espaço e trabalho das mulheres:
Benefícios ambientais:
Mais sobre biogás O biogás é formado por bactérias durante a decomposição de matéria orgânica em condições anaeróbicas (sem acesso de ar) e é uma mistura de metano e outros gases nas seguintes proporções: Tabela 1. Composição do biogás
O poder calorífico de um metro cúbico de biogás, dependendo do teor de metano, é de 20-2S MJ/m3, o que equivale à queima de 0,6 - 0,8 litros de gasolina; 1,3 - 1,7 kg de lenha ou use 5 - 7 kW de eletricidade'3. Processo de fermentação biológica Durante a fermentação de matérias-primas em usinas de biogás, bactérias produtoras de metano decompõem a matéria orgânica e devolvem os produtos da decomposição na forma de biogás e outros componentes ao meio ambiente. O conhecimento do processo de digestão é essencial para o projeto, construção e operação de usinas de biogás. Composição da matéria-prima e produção de biogás Em princípio, todas as substâncias orgânicas estão sujeitas a processos de fermentação e decomposição. No entanto, em usinas de biogás simples, é preferível processar apenas resíduos orgânicos homogêneos e líquidos: excrementos e urina de gado, porcos e aves, fezes humanas. Em usinas de biogás mais complexas, é possível processar outros tipos de resíduos orgânicos - resíduos vegetais e resíduos sólidos. A quantidade de biogás produzida depende do tipo de matéria-prima utilizada e da temperatura do processo de digestão. Uso de biogás
O biogás pode ser usado em qualquer aparelho a gás, assim como o gás natural é usado. O uso mais eficiente do biogás é para cozinhar, aquecer ambientes, gerar energia e abastecer veículos. Sobre biofertilizantes No Quirguistão, como em muitos outros países em desenvolvimento, existe uma ligação direta entre o problema dos fertilizantes e a degradação da terra, bem como o problema do desmatamento devido à alta demanda por lenha. Nas áreas rurais, o estrume seco (esterco) e os resíduos orgânicos são muitas vezes queimados para cozinhar e aquecer as habitações. Esse aproveitamento de resíduos orgânicos causa uma perda significativa de nutrientes para as plantas, de que a agricultura tanto necessita para manter a fertilidade do solo. O uso de tecnologias de biogás garantirá o máximo aproveitamento dos recursos disponíveis para a população rural: o biolodo remanescente após a produção do biogás é um fertilizante eficaz que melhora a qualidade geral da terra e aumenta a produtividade. Características dos biofertilizantes O biofertilizante contém uma série de substâncias orgânicas que contribuem para aumentar a permeabilidade e higroscopicidade do solo, ao mesmo tempo em que evitam a erosão e melhoram as condições gerais do solo. A matéria orgânica também é a base para o desenvolvimento de microorganismos que convertem nutrientes em uma forma que pode ser facilmente absorvida pelas plantas. A prática mostra que o rendimento das plantas com o uso de biofertilizantes aumenta significativamente. História do desenvolvimento de tecnologias de biogás Casos individuais de uso de tecnologias primitivas de biogás foram registrados na China, Índia, Assíria e Pérsia, a partir do século XVII aC. No entanto, a pesquisa científica sistemática sobre o biogás começou apenas no século 3,5 dC, depois de quase XNUMX mil anos.
Em 1764, Benjamin Franklin, em sua carta a Joseph Priestley, descreveu uma experiência na qual conseguiu incendiar a superfície de um lago raso e pantanoso em Nova Jersey, EUA. A primeira justificativa científica para a formação de gases inflamáveis em pântanos e sedimentos lacustres foi dada por Alexander Volta em 1776, estabelecendo a presença de metano no gás dos pântanos. Após a descoberta da fórmula química do metano por Dalton em 1804, cientistas europeus deram os primeiros passos na pesquisa da aplicação prática do biogás. Cientistas russos também deram sua contribuição ao estudo da formação do biogás. O efeito da temperatura na quantidade de gás liberado foi estudado por Popov em 1875. Ele descobriu que os sedimentos do rio começam a liberar biogás a temperaturas em torno de 6°C. Com o aumento da temperatura para 50°C, a quantidade de gás liberado aumentou significativamente, sem alterar a composição - 65% de metano, 30% de dióxido de carbono, 1% de sulfeto de hidrogênio e uma pequena quantidade de nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e monóxido de carbono. V.L. Omelyansky estudou em detalhes a natureza da fermentação anaeróbica e as bactérias nela envolvidas. Pouco tempo depois, em 1881, cientistas europeus começaram a experimentar o uso de biogás para aquecimento de ambientes e iluminação pública. A partir de 1895, os postes de luz de um dos distritos de Exeter foram abastecidos com gás, obtido a partir da fermentação do esgoto e recolhido em recipientes fechados. Dois anos depois, houve um relatório de produção de biogás em Bombaim, onde o gás era coletado em um coletor e usado como combustível em vários motores. No início do século XX, continuaram as pesquisas no campo do aumento da quantidade de biogás por meio do aumento da temperatura de fermentação. Cientistas alemães Imhoff e Blank em 1914-1921. patenteou uma série de inovações, que consistiam na introdução do aquecimento constante dos recipientes. Durante a Primeira Guerra Mundial, iniciou-se a expansão das usinas de biogás na Europa, associada à escassez de combustível. As fazendas com tais instalações estavam em condições mais favoráveis, embora as instalações ainda fossem imperfeitas e utilizassem modos longe dos ideais. Um dos passos científicos mais importantes na história do desenvolvimento das tecnologias de biogás são os experimentos bem-sucedidos de Buswell na combinação de vários tipos de resíduos orgânicos com esterco como matéria-prima na década de 30 do século XX. A primeira usina de biogás em grande escala foi construída em 1911 na cidade inglesa de Birmingham e foi usada para desinfetar o lodo de esgoto da cidade. O biogás produzido foi utilizado para gerar eletricidade. Assim, os cientistas britânicos são pioneiros na aplicação prática da nova tecnologia. Já em 1920 eles haviam desenvolvido vários tipos de estações de tratamento de águas residuais. A primeira usina de biogás de resíduos sólidos de 10 m3 foi projetada por Isman e Ducelier e construída em Argel em 1938. Durante a Segunda Guerra Mundial, quando os recursos energéticos eram extremamente escassos, na Alemanha e na França, a ênfase foi colocada na obtenção de biogás a partir de resíduos agrícolas, principalmente esterco animal. Na França, em meados da década de 40, cerca de 2 usinas de biogás para processamento de esterco estavam em operação. Muito naturalmente, essa experiência se espalhou para os países vizinhos. Na Hungria havia fábricas para a produção de biogás. Isso é notado por soldados do Exército Soviético, principalmente de áreas rurais da URSS, que libertaram a Hungria das tropas alemãs e ficaram surpresos com o fato de que nas fazendas camponesas o estrume de gado não ficava em pilhas, mas era carregado em contêineres fechados, de onde combustível gás foi obtido. As instalações europeias do período pré-guerra não resistiram à concorrência no período pós-guerra de fontes de energia baratas (combustível líquido, gás natural, eletricidade) e foram desmanteladas. Um novo impulso para seu desenvolvimento em uma nova base foi a crise energética dos anos 70, quando a introdução espontânea de usinas de biogás começou nos países do Sudeste Asiático. Alta densidade populacional e uso intensivo de todas as áreas de terra adequadas para o cultivo de culturas, bem como um clima suficientemente quente necessário para o uso de usinas de biogás na versão mais simples, sem aquecimento artificial de matérias-primas, formaram a base de vários programas nacionais e internacionais para a introdução de tecnologias de biogás. Hoje, as tecnologias de biogás tornaram-se o padrão para tratamento de águas residuais e processamento de resíduos agrícolas e sólidos e são usadas na maioria dos países do mundo. Os países desenvolvidos Na maioria dos países desenvolvidos, o processamento de resíduos orgânicos em usinas de biogás é mais utilizado para a produção de calor e eletricidade. A energia produzida desta forma é cerca de 3-4% de toda a energia consumida nos países europeus. Na Finlândia, Suécia e Áustria, que incentivam o uso de energia de biomassa em nível estadual, a parcela de energia de biomassa chega a 15-20% de toda a energia consumida. O uso de eletricidade e calor produzidos pelo processamento anaeróbico de biomassa na Europa está concentrado principalmente na Áustria, Finlândia, Alemanha, Dinamarca e Reino Unido. Atualmente, existem cerca de 2000 grandes usinas de digestão anaeróbica na Alemanha. O número de usinas de biogás com volumes de reatores acima de 2000 m3 cada na Áustria é atualmente superior a 120, com cerca de 25 usinas em planejamento e construção. A Figura 4 mostra uma planta industrial na cidade de Ribe, que processa anualmente 164 mil toneladas de biomassa e produz 5.5 milhões de m3 de biogás, que é vendido para a usina de cogeração da cidade vizinha para aquecimento e geração de eletricidade. O esterco é fornecido diariamente por agricultores que atuam mediante contrato e têm interesse em receber esterco já beneficiado na forma de biofertilizante. Um alto grau de desenvolvimento de mercado para tecnologias de biogás pode ser encontrado nas áreas de disposição de águas residuais municipais, tratamento de águas residuais industriais e disposição de resíduos agrícolas. Na Suécia, a energia de biomassa fornece 50% da energia térmica necessária. Na Inglaterra, pátria do primeiro reator industrial de biogás, com a ajuda do biogás já em 1990, foi possível cobrir todos os custos de energia na agricultura. Londres tem uma das maiores estações de tratamento de águas residuais domésticas do mundo.
Na década de 30, a experiência da Europa foi transferida para os EUA. A usina de biogás para o processamento de resíduos de gado foi construída em 1939 e opera com sucesso há mais de 30 anos. Em 1954, foi construída a primeira usina de processamento de lixo municipal com produção de biogás em Fort Dodge, Iowa, EUA. O biogás foi alimentado a um motor de combustão interna para gerar eletricidade em um gerador de energia de 175 kW. Atualmente, existem várias centenas de grandes usinas de biogás nos Estados Unidos processando resíduos animais e milhares de usinas que utilizam águas residuais municipais. O biogás é usado principalmente para gerar eletricidade, aquecimento doméstico e estufas. O aumento das emissões de gases de efeito estufa, o aumento do uso e da poluição da água, o declínio da fertilidade da terra, a gestão ineficiente de resíduos e os crescentes problemas de desmatamento fazem parte de um sistema insustentável de uso de recursos naturais em todo o mundo. As tecnologias de biogás são um dos componentes importantes na cadeia de medidas para combater os problemas acima. A previsão de crescimento do contributo da biomassa como fonte de energia renovável no mundo pressupõe atingir 23,8% do consumo total de energia até 2040, sendo que até 2010 os países da UE prevêem aumentar este contributo para 12%.
Países em desenvolvimento A parcela de energia derivada da biomassa nos países em desenvolvimento é de cerca de 30-40% de toda a energia consumida, e em alguns países (principalmente na África) chega a 90%24. Entre os países em desenvolvimento, é comum a produção de energia e calor por meio do processamento de resíduos em pequenas usinas de biogás. Cerca de 16 milhões de residências em todo o mundo usam energia para iluminação, aquecimento e cozimento produzida em usinas de biogás. Isso inclui 12 milhões de fazendas na China, 3,7 milhões de fazendas na Índia e 140 fazendas no Nepal. Na China rural, mais de 50 milhões de pessoas usam atualmente o biogás como combustível. Uma usina de biogás típica tem um volume de reator de cerca de 6-8 m3, produz 300 m3 de biogás por ano, funciona de 3 a 8 meses por ano e custa cerca de US$ 200-250, dependendo da província. A maioria das usinas é muito simples e, após algum treinamento, os agricultores constroem e operam as próprias usinas. Desde 2002, o governo chinês forneceu cerca de US$ 200 milhões anualmente para apoiar a construção de usinas de biogás. O subsídio para cada instalação é de aproximadamente 50% do custo médio. Assim, o governo conseguiu um aumento anual no número de usinas de biogás para 1 milhão por ano. Vários milhares de instalações de médio e grande porte estão operando em base industrial na China, e planeja-se aumentar seu número. Na Índia, o desenvolvimento de usinas simples de biogás para residências rurais começou na década de 50. Até o momento, existem cerca de 3,7 milhões de usinas de biogás operando na Índia. O Ministério de Fontes de Energia Não Convencionais da Índia implementa usinas de biogás desde a década de 1980 e forneceu subsídios e financiamento para a construção e operação de usinas de biogás, treinamento de agricultores e abertura e operação de centros de serviços. A gaseificação e a produção de energia térmica a partir de usinas de biogás é uma indústria em crescimento em muitos países em desenvolvimento. Nas Filipinas, as usinas de biogás produzem gás para alimentar motores que moem arroz e irrigam desde a década de 1980. O uso de biogás por pequenas empresas comerciais na Índia, Indonésia, Sri Lanka (por exemplo, na indústria têxtil ou para secar especiarias, tijolos, borracha) valeu a pena em menos de uma temporada. URSS, CEI e Quirguistão Na URSS, os fundamentos científicos da fermentação do metano são estudados desde a década de 40. Ao longo da existência da URSS, os institutos do sistema da Academia de Ciências participaram da pesquisa teórica, e a pesquisa aplicada foi realizada na Academia de Serviços Públicos. Panfilov e institutos de pesquisa e design agrícola, como: o Instituto All-Union de Eletrificação da Agricultura (VIESH), o Instituto Ucraniano de Pesquisa e Design do Complexo Agroindustrial (UkrNIIgiproselkhoz) e outros. O principal centro de desenvolvimento de projetos para usinas domésticas de biogás (bem como outras máquinas para processamento de resíduos agrícolas) foi o Instituto Zaporozhye de Design e Tecnologia de Engenharia Agrícola (KTISM). Os dados coletados pelos cientistas serviram de base para a criação de várias instalações laboratoriais e pilotos, porém, apenas um projeto, KOBOS-1, foi permitido nos testes de aceitação do estado. A unidade KOBOS-1 foi testada com sucesso com base em um laboratório experimental de fazenda leiteira e aprovada para produção em série em uma fábrica na cidade de Shumikha, região de Kurgan (Norte dos Urais). Foi construído de acordo com o programa para dominar a tecnologia de processamento anaeróbico de resíduos como uma variante de instalações em série para fazendas de gado de médio porte - fazendas leiteiras para 400 vacas leiteiras ou fazendas de porcos de médio porte para 4000 porcos. A fábrica produziu 10 conjuntos de equipamentos, mas após o colapso da URSS, o financiamento cessou. Das 10 unidades produzidas, três foram distribuídas na Ucrânia e na Bielorrússia, cinco foram enviadas para a Ásia Central (duas das quais foram enviadas para o Quirguistão) e duas foram enviadas para a Rússia. Mas apenas 1 deles foi introduzido - em uma fazenda de gado no distrito de Kamenetsky, na região de Brest, na Bielorrússia. A planta processa 50 m3. estrume e produz 400...500 m3 de biogás por dia.
Uma das instalações que chegaram ao Quirguistão foi reequipada pelo Fluid PF da Farmer Association e instalada com base na fazenda de porcos BEKPR OsOO para 4000 cabeças, na aldeia de Lebedinovka, região de Chui em 2003, a outra é usada como coletor de água no setor privado da região de Osh. Autores: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
Couro artificial para emulação de toque
15.04.2024 Areia para gatos Petgugu Global
15.04.2024 A atratividade de homens atenciosos
14.04.2024
▪ Série de smartphones Gigabyte GSmart ▪ Super explosão solar pode destruir todos os eletrônicos da Terra ▪ Destruição sob determinadas condições ▪ Mapa eletrônico de pastagens do Quirguistão
▪ seção do site Parâmetros de componentes de rádio. Seleção de artigos ▪ artigo Grampo terminal. Dicas para o dono da casa ▪ artigo Como as diferentes áreas da língua reagem aos sabores básicos? Resposta detalhada ▪ Nó do marcador de artigo. Dicas de viagem ▪ artigo Prostokvash. Receitas e dicas simples
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página