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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Como alcançar a eficiência do biogerador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Para a operação eficiente de uma usina de biogás, além de um ambiente estritamente anaeróbio, uma série de requisitos deverão ser atendidos. Primeiro, para manter a temperatura ideal e as condições ácidas no reator. Em segundo lugar, monitorar constantemente a presença de nutrientes no meio fermentado, garantindo um baixo teor de substâncias inibidoras neste meio, ou seja, substâncias que impedem a atividade vital dos microorganismos. De fato, a formação de metano ocorre em uma faixa bastante ampla de temperaturas (8-60°C), enquanto certos tipos de bactérias participam do processo de fermentação em determinadas temperaturas. Normalmente distinguem-se três níveis de temperatura característicos, que são preferidos para certos tipos de bactérias. O modo psicrofílico está a uma temperatura de 8-20°C, mesófilo - a 30-40°C, termofílico - a 45-60°C. Modos de fermentação termofílicos e mesófilos mais produtivos, no entanto, todos os três modos têm suas vantagens e desvantagens. Modos com temperaturas mais altas requerem mais energia para manter a temperatura ideal, mas ao reduzir a duração da digestão, é possível reduzir significativamente o volume do biorreator e, assim, aumentar a produtividade da usina de biogás. No entanto, na prática, a manutenção de altas temperaturas na biomassa costuma estar associada a altos custos de energia para aquecimento e termorregulação de biorreatores, o que, por sua vez, aumenta significativamente o custo de produção de biogás. Assim, o custo da energia necessária para aquecer o conteúdo da câmara de fermentação na fermentação termofílica é tão grande que excede quaisquer benefícios associados a uma fermentação mais rápida do que em outros casos. Segue-se que apenas a fermentação de metano mesófila (30-40°C) ou psicrófila (8-20°C) é de importância prática em condições domésticas. Para o curso normal da fermentação, é necessária uma reação ligeiramente alcalina do meio (pH = 6,7-7,6). Com atividade ótima (suave) de bactérias formadoras de ácido e metano (ou seja, com um processo de fermentação constante), o valor de pH é mantido dentro dos limites desejados "automaticamente". No entanto, às vezes as bactérias formadoras de ácido começam a se multiplicar mais rapidamente do que as de metano, devido ao qual a concentração de ácidos graxos voláteis na câmara de fermentação aumenta e ocorre a chamada "acidificação", com a qual o rendimento do biogás diminui e a acidez da biomassa aumenta. Neste caso, água quente, leite de cal e refrigerante devem ser adicionados ao conteúdo do biorreator. Se o equilíbrio entre nitrogênio e carbono for perturbado, ele é restaurado adicionando urina de vaca à biomassa. A base para a reprodução desimpedida de bactérias anaeróbias é, obviamente, a presença de nutrientes no meio fermentado. E quase todos os nutrientes necessários para o crescimento das bactérias do metano estão contidos nos excrementos animais, que são a principal matéria-prima para a produção do biogás. A diversidade da composição de espécies de bactérias formadoras de metano permite o uso de quase todos os tipos de resíduos orgânicos líquidos e sólidos. Mas a melhor massa orgânica para a produção de biogás é o estrume de gado misturado com resíduos vegetais (o teor de umidade da biomassa não é inferior a 85-90%). A massa orgânica fermentada não deve conter substâncias (antibióticos, solventes, etc.) que afetem negativamente a atividade vital dos microorganismos. Algumas substâncias não orgânicas não contribuem para o "trabalho" dos microorganismos, portanto, por exemplo, a água que sobra após a lavagem com detergentes sintéticos não pode ser utilizada para diluir o esterco. A produção de biogás também depende de muitos outros fatores. Por exemplo, uma crosta flutuante se forma periodicamente na superfície da massa orgânica, interferindo na liberação do biogás. Portanto, deve ser eliminado agitando o conteúdo do biorreator 1-2 vezes ao dia. A agitação também contribui para uma distribuição uniforme de temperatura e acidez na biomassa na câmara de digestão. Para a decomposição completa da matéria orgânica, via de regra, leva muito tempo. E, ao mesmo tempo, a duração da fermentação, tendo em conta o ritmo de decomposição inerente a este tipo de resíduos, depende do grau de decomposição exigido da matéria orgânica. Normalmente, o rendimento máximo de biogás e os fertilizantes de melhor qualidade são observados com a decomposição da matéria orgânica (esterco) de até 30-33%. Observe que quando a biomassa permanece no biorreator por 14-15 dias, a completude de sua decomposição é de 25%. Com um método contínuo de digestão, quando um certo volume de matéria orgânica "gasta" no reator é descarregado simultaneamente com o carregamento do mesmo volume de material fresco, a maior quantidade de biogás é liberada e, com essa organização do processo para usinas de biogás de pequeno porte em lotes domésticos, a dose de carga diária geralmente não excede 4 -5% do volume utilizável da câmara de fermentação. Autor: Shomin A.A.
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