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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cómo lograr la eficiencia del biogenerador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Para el funcionamiento eficiente de una planta de biogás, además de un entorno estrictamente anaeróbico, deberán cumplirse una serie de requisitos. En primer lugar, para mantener la temperatura y las condiciones ácidas óptimas en el reactor. En segundo lugar, monitorear constantemente la presencia de nutrientes en el medio fermentado, asegurando un bajo contenido de sustancias inhibidoras en este medio, es decir, sustancias que impiden la actividad vital de los microorganismos. De hecho, la formación de metano ocurre en un rango de temperaturas bastante amplio (8-60°C), mientras que ciertos tipos de bacterias participan en el proceso de fermentación a ciertas temperaturas. Se suelen distinguir tres niveles de temperatura característicos, que son los preferidos para determinados tipos de bacterias. El modo psicrofílico está a una temperatura de 8-20 °C, mesófilo - a 30-40 °C, termófilo - a 45-60 °C. Modos de fermentación termofílicos y mesófilos más productivos, sin embargo, los tres modos tienen sus ventajas y desventajas. Los modos con temperaturas más altas requieren más energía para mantener la temperatura óptima, pero al reducir la duración de la digestión, es posible reducir significativamente el volumen del biorreactor y así aumentar la productividad de la planta de biogás. Sin embargo, en la práctica, el mantenimiento de altas temperaturas en la biomasa a menudo se asocia con altos costos de energía para el calentamiento y la termorregulación de los biorreactores, lo que a su vez aumenta significativamente el costo de producción de biogás. Por tanto, el coste de la energía necesaria para calentar el contenido de la cámara de fermentación en la fermentación termófila es tan grande que supera cualquier beneficio asociado con una fermentación más rápida que en otros casos. De ello se deduce que sólo la fermentación de metano mesófila (30-40°C) o psicrófila (8-20°C) tiene importancia práctica en las condiciones domésticas. Para el curso normal de la fermentación, es necesaria una reacción ligeramente alcalina del medio (pH = 6,7-7,6). Con una actividad óptima (suave) de bacterias formadoras de ácido y de metano (es decir, con un proceso de fermentación constante), el valor de pH se mantiene dentro de los límites deseados "automáticamente". Sin embargo, a veces las bacterias formadoras de ácido comienzan a multiplicarse más rápido que las de metano, por lo que aumenta la concentración de ácidos grasos volátiles en la cámara de fermentación y se produce la llamada "acidificación", como resultado de lo cual disminuye el rendimiento de biogás y la acidez. de la biomasa aumenta. En este caso, se debe agregar agua caliente, lechada de cal, soda al contenido del biorreactor. Si se altera el equilibrio entre nitrógeno y carbono, se restablece agregando orina de vaca a la biomasa. La base para la reproducción sin obstáculos de las bacterias anaerobias es, por supuesto, la presencia de nutrientes en el medio fermentado. Y casi todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de las bacterias del metano están contenidos en los excrementos animales, que son la principal materia prima para la producción de biogás. La diversidad de la composición de especies de bacterias formadoras de metano permite el uso de casi todos los tipos de desechos orgánicos líquidos y sólidos. Pero la mejor masa orgánica para la producción de biogás es el estiércol de ganado mezclado con residuos vegetales (el contenido de humedad de la biomasa no es inferior al 85-90%). La masa orgánica fermentada no debe contener sustancias (antibióticos, solventes, etc.) que afecten negativamente la actividad vital de los microorganismos. Algunas sustancias no orgánicas no contribuyen al "trabajo" de los microorganismos, por lo tanto, por ejemplo, el agua que queda después del lavado con detergentes sintéticos no puede usarse para diluir el estiércol. La producción de biogás también depende de muchos otros factores. Por ejemplo, periódicamente se forma una costra flotante en la superficie de la masa orgánica, lo que interfiere con la liberación de biogás. Por tanto, debe eliminarse removiendo el contenido del biorreactor 1-2 veces al día. La agitación también contribuye a una distribución uniforme de la temperatura y la acidez de la biomasa en la cámara de digestión. Para la descomposición completa de la materia orgánica, por regla general, lleva mucho tiempo. Y al mismo tiempo, la duración de la fermentación, teniendo en cuenta la tasa de descomposición inherente a este tipo de desechos, depende del grado requerido de descomposición de la materia orgánica. Por lo general, el rendimiento máximo de biogás y los fertilizantes de mejor calidad se observan con la descomposición de la materia orgánica (estiércol) hasta en un 30-33%. Tenga en cuenta que cuando la biomasa permanece en el biorreactor durante 14-15 días, la compleción de su descomposición es del 25%. Con un método continuo de digestión, cuando se descarga un cierto volumen de materia orgánica "gastada" en el reactor simultáneamente con la carga del mismo volumen de material fresco, se libera la mayor cantidad de biogás, y con tal organización del proceso para plantas de biogás de tamaño pequeño en parcelas domésticas, la dosis de carga diaria generalmente no supera el 4-5% del volumen utilizable de la cámara de fermentación. Autor: Shomin A.A.
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