Construction de digesteur de biogaz

La construction d'un digesteur de biogaz à l'aide de conteneurs pour vrac intermédiaires (IBC) à usage domestique est facile et peut souvent être construite en une heure une fois que vous avez assemblé les outils et les matériaux.

Photos par TH et Enas Culhane

La construction d'un digesteur de biogaz à l'aide de conteneurs pour vrac intermédiaires (IBC) à usage domestique est facile et peut souvent être construite en une heure une fois que vous avez assemblé les outils et les matériaux. Tous sauf les joints "uniseal" et les raccords de cloison peuvent généralement être achetés localement. Les avantages d'avoir un digesteur de biogaz incluent la création de votre propre carburant et engrais renouvelables. Les deux sont produits par les "déchets" biologiques de la ferme.

"Les déchets ou la pollution peuvent être considérés comme la bonne chose au mauvais endroit au mauvais moment et/ou à la mauvaise concentration", déclare le Dr TH Culhane. En utilisant nos restes de cuisine et nos "déchets" alimentaires et, dans une moindre mesure, les excréments d'animaux, nous pouvons exploiter ces résidus organiques en quelque chose d'utile.

Le Dr Culhane est professeur agrégé au Patel College of Global Sustainability de l'Université de Floride du Sud. En plus d'être le directeur de la concentration d'atténuation et d'adaptation climatiques pour l'université, il est co-fondateur de la société éducative à but non lucratif "Solar CITIES Inc." L'organisation aide les acteurs communautaires à résoudre les problèmes d'écologie urbaine et de développement liés aux eaux usées, aux déchets solides, à la sécurité alimentaire et à créer une production décentralisée d'énergie propre.

"L'énergie solaire est stockée dans les liaisons chimiques que la photosynthèse a capturées et stockées", explique le Dr Culhane. "Nous appelons ces composés "nourriture" quand nous les mangeons, mais il y a d'autres choses que nous ne mangeons pas - mais que les microbes peuvent manger. Ils mangeront des déchets alimentaires, des déchets animaux et humains."

Lorsque vous utilisez un digesteur de biogaz, vous éliminez la pollution car ces "déchets" sont au bon endroit et à la bonne concentration. Un digesteur de biogaz ("dragons domestiques", les appelle collectivement le Dr Culhane), non seulement décompose ce que ferait votre tas de compost, mais il peut également prendre soin des viandes, des déchets d'animaux, des huiles, des graisses, de la graisse - des éléments qu'on nous dit de ne pas combiner dans un composteur. En mettant ces résidus organiques dans un estomac artificiel (digesteur de biogaz), nous pouvons amener les microbes à transformer les « mauvais » en « biens ».

En plus de manger n'importe quoi - comme le ferait un dragon - ils crachent également du feu. Lorsque la conduite de gaz est ouverte et qu'un feu est allumé, le biométhane brûle. Le biogaz est un mélange de méthane, de dioxyde de carbone et d'un petit pourcentage d'autres gaz. Le carbone contenu dans le biogaz provient de la matière végétale qui a été transformée en un composé chimique à partir du CO2 atmosphérique. Par conséquent, la production de biogaz est neutre en carbone et n'augmente pas les émissions de gaz à effet de serre.

"Il a les mêmes propriétés que le gaz naturel que les gens recherchent et que les entreprises brûlent dans le désert", explique le Dr Culhane. "Il est fonctionnellement équivalent aux combustibles fossiles que les microbes ont fabriqués il y a des milliers d'années, mais il est produit ici et maintenant à un rythme où il peut être utilisé et transformé en quelque chose d'utile sans ajouter à l'effet de serre."

La construction d'un digesteur de biogaz peut être pensée en termes de deux structures - un intestin artificiel et un récipient qui contient le gaz produit par les microbes. L'intestin ou l'estomac a besoin d'un tuyau gorge/bouche, d'un uretère pour uriner l'engrais liquide et d'un troisième tuyau pour éructer et péter le biométhane utile.

La première structure que nous allons construire est le boyau artificiel. Les réservoirs IBC, qui mesurent environ 270 gallons, sont parfaits pour les microbes et adaptés à la plupart des familles, car cette taille de réservoir peut digérer environ un seau de peinture (5 gallons) de déchets alimentaires par jour et produire environ 2 heures de gaz de cuisson à partir de ce seau lorsque les températures atteignent le milieu des années 80 à 90 (Fahrenheit) et environ une heure lorsque les températures sont dans les 70 ou les 80. Plus ils sont proches de la température corporelle, plus ils sont efficaces.

Pour commencer, placez l'IBC de sorte que le trou d'ouverture central soit orienté vers le haut. De l'autre côté de l'ouverture, percez ou faites fondre un trou de 5 pouces dans le haut du réservoir. Cela conviendra à un Uniseal® de 4 pouces (qui a une bride de cinq pouces) et à un tuyau d'alimentation de 4 pouces, que nous considérons comme la "bouche et la gorge" du dragon domestique en termes de biomimétisme.

Dans le coin diagonal du tuyau d'alimentation, percez un trou de 3 pouces de diamètre pour le tuyau de trop-plein d'engrais liquide (que nous considérons comme "l'uretère" en termes de biomimétisme). Ce trou s'adaptera à l'Uniseal de 2 pouces (qui a une bride de 3 pouces) qui accueille un tuyau de 2 pouces.

"Pour la sortie de gaz, vous avez plusieurs options", explique Culhane. "Si vous pouvez trouver un raccord de cloison de deux pouces et que le capuchon est lisse, faites un trou de 2 ¼ pouces pour la cloison, puis installez-y un tuyau de 2 pouces d'environ 10 pouces de hauteur avec un réducteur à un demi-pouce et placez une petite section de tuyau de ½ pouce, un robinet à tournant sphérique d'un demi-pouce et un raccord de tuyau barbelé d'un demi-pouce. "

Une fois les trous d'alimentation et d'engrais liquide percés, lissez les bords et utilisez un silicone flexible autour de l'Uniseal®. Pour permettre aux aliments de glisser dans le réservoir, découpez une section près du bas du tuyau de 4 pouces d'environ 6 pouces de long et la moitié du diamètre du tuyau. Poussez doucement le tuyau à travers l'Uniseal®. Il peut être nécessaire de tordre et de lisser les bords du tuyau. Cela aide si vous lubrifiez avec de l'alcool à friction ou de la graisse. L'ouverture au bas du tuyau doit faire face au centre du réservoir et reposer sur le fond. Le tuyau d'alimentation doit être plus haut que l'engrais liquide pour éviter les refoulements et les déversements.

"Beaucoup de gens se demandent comment les réservoirs peuvent toujours être trop remplis d'eau et continuer à fonctionner", déclare Culhane. "En fait, le tuyau d'alimentation est rempli à quelques centimètres au-dessus du tuyau de sortie, de sorte qu'il pousse le fluide à travers et à l'extérieur alors que le côté opposé essaie d'égaler la hauteur, puis déborde, créant une action de traction du côté de l'alimentation à travers le réservoir."

Un grand tuyau ou entonnoir en Y de 4 pouces peut être placé sur le dessus du tuyau d'alimentation pour vous permettre un accès facile pour nourrir le dragon domestique. Pour le tuyau d'engrais liquide, coupez un trou au centre du tuyau d'environ 2 pouces de large. Les matières non digérées couleront ou flotteront. Seuls les matériaux entièrement digérés deviendront une flottabilité neutre, qui entrera dans le tuyau lorsque de nouveaux aliments seront ajoutés au système. Le fond de ce tuyau n'a pas besoin d'être recouvert car il sera bientôt obstrué par des boues. Lorsqu'elle est complètement insérée, l'ouverture de 2 pouces du tuyau doit être orientée à l'opposé du tuyau d'alimentation dans le cas peu probable où des aliments non digérés se retrouveraient dans le réservoir. Le tuyau d'engrais liquide doit se trouver à environ 8 pouces au-dessus de l'IBC. Ajoutez un T de 2 pouces avec un tuyau horizontal court, puis un coude de 2 pouces avec un tuyau vertical court pour permettre facilement à l'engrais liquide de s'écouler dans un seau ou un jardin à proximité. Le T ouvert (ouvert à la pression atmosphérique) empêche le réservoir de siphonner et de se vider par inadvertance.

Culhane dit de peindre le réservoir en noir pour empêcher la lumière d'entrer et absorber la chaleur solaire.

Nous devrons maintenant construire ou acheter un conteneur contenant le gaz produit par les microbes. Une option consiste à utiliser deux IBC supplémentaires. Alors que la construction du digesteur de biogaz ci-dessus ne devrait prendre qu'environ une heure, la création de l'engin qui retient le méthane pourrait être un peu plus compliquée. Les solutions rapides incluent l'achat d'un ballon ou d'une vessie de 1 000 litres. Culhane obtient généralement le sien de la société Puxin Biogas en Chine, mais il a également découvert qu'un matelas pneumatique Queen-size de Walmart® fonctionne également !

Si vous achetez une vessie, vous raccorderez un tuyau en caoutchouc flexible du biodigesteur primaire à une vanne en T dans la vessie. "Connectez un autre tuyau de l'autre côté du réservoir de gaz en T à votre poêle", explique Culhane. "Nous gardons normalement les vannes reliant les digesteurs primaires et secondaires ouvertes tout le temps et gardons la vanne du poêle fermée, mais si vous avez une autre vanne au poêle, vous pouvez l'ouvrir et la fermer et laisser les vannes des digesteurs ouvertes tout le temps."

Culhane crée également ses propres conteneurs de méthane, en utilisant deux IBC (270 gallons chacun) avec des cages. La procédure à suivre est la suivante :

À l'aide d'une meuleuse, retirez le côté supérieur de l'un des réservoirs.

Ce réservoir contiendra l'eau dans laquelle flottera le gazomètre. Toute la profondeur (hauteur) est remplie d'eau qui est d'environ 270 gallons. L'autre réservoir s'y enfonce puis remonte lorsqu'il est rempli de gaz. Étant donné que le gaz ne peut pas descendre - il monte toujours - vous n'avez pas à vous soucier qu'il descende et sorte par les côtés. Le réservoir inférieur est toujours rempli d'eau et le réservoir supérieur flotte de haut en bas dans l'eau. Il a donc un joint hydraulique.

"Tournez le deuxième réservoir sur le côté avec le robinet de vidange vers le haut, vers le ciel, et coupez ce qui semble maintenant être le fond", indique Culhane. C'est le côté opposé au drain. Ce réservoir doit s'asseoir sous la ligne d'eau du premier réservoir. En règle générale, cela signifie le couper au deuxième "renflement" si vous n'avez pas de ruban à mesurer. Bien sûr, vous pouvez en couper un peu, le placer dans le premier récipient et continuer à tailler jusqu'à ce qu'il se trouve sous le premier réservoir.

"Assurez-vous que le couvercle du réservoir de réservoir de gaz n'a pas de trous et a un joint torique intact. Sinon, remplissez-le de silicone et vissez-le fermement", dit Culhane. Percez un trou pour un raccord de cloison d'un demi-pouce sur ce qui est maintenant considéré comme le nouveau "haut" du réservoir. C'était auparavant la face avant du réservoir où se trouve le drain. Insérez le raccord de cloison depuis l'intérieur et appliquez du silicone sous la rondelle en caoutchouc pour plus de sécurité. Montez l'écrou de blocage sur le dessus et connectez vos tuyaux.

Insérez le raccord de cloison depuis l'intérieur et appliquez du silicone sous la rondelle en caoutchouc pour plus de sécurité.

Bien qu'ils soient de la même taille, en raison des côtés en plastique HDPE, ils sont flexibles. Le problème avec cela est de les remettre dans les cages. Ceci est important pour une utilisation à long terme.

Culhane recommande d'utiliser une meuleuse pour retirer 10 barres verticales centrales, 5 de chaque côté long pour agrandir légèrement la cage. Utilisez un équipement de protection individuelle (EPI) approprié car les barres métalliques sont connues pour voler. Culhane dit de faire cette tâche loin des fenêtres, des voitures, des enfants et des animaux domestiques.

La cage doit être suffisamment grande pour que les réservoirs montent et descendent librement en fonction de la quantité de gaz utilisée.

Placer une deuxième cage sur le dessus maintiendra l'IBC qui flotte en attendant le gaz en place lorsqu'il sort de l'eau. Utilisez des attaches à glissière ou du fil pour connecter solidement les deux cages afin d'éviter les blessures.

"Vous pouvez maintenant remplir votre réservoir principal avec du fumier animal ou de la boue de lac ou du RidX ou de toute poudre septique et avec de l'eau", explique Culhane. "Assurez-vous pendant que vous faites cela de tester au savon tous les raccords (le couvercle, les uniseals, les tuyaux). Préparez simplement une solution de savon à vaisselle et versez-la sur le réservoir pendant que vous remplissez tout en gardant les vannes fermées. Cela comprimera l'air dans le réservoir, et vous verrez des bulles de savon se former s'il y a des fuites. "

Actuellement, 30 à 60 % de nos "déchets" sont mis en décharge. En créant et en utilisant un digesteur de biogaz domestique, nous pouvons éliminer les agents pathogènes dangereux et utiliser leurs produits à haute énergie et riches en nutriments. Culhane dit que les biodigesteurs tuent 98 à 99 % des agents pathogènes dangereux.

"Nous devons maintenant travailler avec la nature pour suivre le rythme des paquets d'énergie et de nutriments que nous produisons", déclare Culhane. Un seau de 5 gallons rempli de "déchets" (déchets alimentaires, fleurs fanées, graisses, huiles, viande, aliments moisis, excréments humains et animaux, déchets verts) vous donnera environ 1 kilowatt d'énergie si vous le mettez dans un biodigesteur IBC que nous avons décrit ci-dessus. Chaque système peut prendre environ un seau de 5 gallons de "déchets" par jour, mais pas plus pour prévenir l'indigestion. Cela se traduira par 45 à 60 minutes d'énergie si vous le faites passer par un générateur pour charger les batteries pour une utilisation plus longue. Si vous l'utilisez pour alimenter des lumières LED, cela durera probablement éternellement.

Traditionnellement, le méthane est utilisé pour la cuisine ou le chauffage de l'eau. Une flamme à hauteur moyenne, comme vous le feriez pour des sautés ou des soupes, durera environ 2 heures en la nourrissant avec le seau de 5 gallons pendant les mois chauds. Cela convient à la plupart des ménages, en particulier ceux des pays en développement. En plus du gaz de cuisson, un seau dans le système équivaut à un seau d'engrais liquide. Allez-vous ajouter la construction d'un digesteur de biogaz à votre liste de bricolage ?