Wie man Biokraftstoff aus Gülle selbst in Haushaltsumgebung herstellt

Moderne Technologien zur Verarbeitung verschiedenster Rohstoffarten eröffnen die Perspektive, das Problem der Gewinnung von Biokraftstoff aus Mist direkt unter häuslichen Bedingungen erfolgreich zu lösen. Darüber hinaus können Sie, indem Sie Biokraftstoff zu Hause dank neuer Prinzipien der Abfallverarbeitung selbst herstellen, gleichzeitig Düngemittel für landwirtschaftliche Anpflanzungen produzieren.

Und was dafür nötig ist und wie Sie einen Bioreaktor richtig herstellen – diese Fragen werden wir in unserem Artikel ausführlich betrachten. Wir geben Empfehlungen zur Auswahl des besten Rohstoffs für die Biogasgewinnung und erläutern die Besonderheiten der Nutzung des gewonnenen Kraftstoffs für haushaltsübliche Zwecke.

Natürlich ist der einfachste Weg der Kauf fertiger Industrieanlagen. Deren hohe Kosten zwingen jedoch dazu, Optionen zur Eigenherstellung der Produktionssysteme in Betracht zu ziehen.

Kurz zur Definition von Biogas

Gemäß wissenschaftlichen Definitionen ist Biogas ein Produkt, das durch den Gärungsprozess einer Masse biologischer Abfälle entsteht. Dabei ist das Gärungsprodukt Methan oder Wasserstoff.

Die Bildung von Methan (oder Wasserstoff) erfolgt durch die Lebenstätigkeit von drei Bakterienarten:

• hydrolytische;
• säurebildende;
• methanbildende.

Als qualitativ hochwertiges Gärprodukt gilt eine Gasgemischzusammensetzung, bei der sich die Bestandteile wie folgt verteilen: 50–85 % Methan, 15–50 % Kohlendioxid und weniger als 5 % Schwefelwasserstoff.

So sieht ungefähr das Strukturschema der Gewinnung alternativer Energie aus. Dabei werden traditionelle, im Alltag genutzte Rohstoffquellen verwendet, die sich hervorragend zur Gewinnung alternativer Energie – Biokraftstoff – eignen.

Dieses Gasgemisch wird durch Filter geleitet, um es von CO² und H²S zu reinigen, wonach reines biologisches Methan übrig bleibt. Dieses Gas unterscheidet sich in keiner Weise von Erdgas, das im Haushalts- und Industriebereich verwendet wird.

Als Rohstoffe für die Gewinnung eines hochwertigen biologischen Gasgemisches dienen üblicherweise:

• Mist und Geflügelkot;
• Abfälle der Alkoholproduktion (Schlempe);
• Überschüsse der Brauereiproduktion (Biertreber);
• Fäkalien und Abfälle der Fischproduktion;
• Zuckerrübenschnitzel, Haushaltsabfälle, Gras und Ähnliches.

Dies ist nur ein Teil der gesamten zur Verwendung zugelassenen Rohstoffe. Doch selbst diese Liste zeigt, wie vielfältig das Rohstoffsortiment ist, um die Biogasproduktion auf Dauer betreiben zu können.

Eine Biokraftstoffanlage, die für den Bedarf eines der vielen aktiven landwirtschaftlichen Betriebe hergestellt wurde. Eine kleine Station, die jedoch den Bedarf eines privaten landwirtschaftlichen Betriebs vollkommen deckt.

Die volumetrischen Ausgangskennzahlen des Gasgemisches hängen direkt von der Art des verwendeten Rohstoffs und dessen Trockensubstanzgehalt ab. Wenn beispielsweise Rindermist verwendet wird, kann man aus einer Tonne Mist tatsächlich 50-60 m³ Biokraftstoff gewinnen, der bis zu 60 % Methan enthält.

Man geht davon aus, dass Abfälle mit hohem Fettgehalt die besten Rohstoffe sind. Die Verarbeitung einer Tonne Fettabfälle in einer klassischen Biokraftstoffanlage kann bis zu 1.300 m³ Gasgemisch liefern, mit einem Methangehalt von bis zu 90 %.

Wie Sie ein verarbeitendes Bauernhofmodul herstellen

Um ein System zur Umwandlung von Abfällen in Biokraftstoff zu bauen, muss man zumindest mit dem Funktionsprinzip solcher Geräte vertraut sein und eine Vorstellung von der Schaltungstechnik haben.

Schema einer Bioreaktoranlage: 1 – Bioreaktor; 2 – Rührwerk; 3 – Heizung; 4 – Pumpe; 5 – Filterelement; 6 – Gaskompressor; 7 – Gasbehälter; 8 – Mistsammler; 9 – Düngerauslass (Gärrest); 10 – Bedienpult für die Heizung

Betrachten wir beides, aber es sei angemerkt: Der Bau einer vollwertigen Anlage ist eine recht aufwendige und kostspielige Angelegenheit. Unter häuslichen Bedingungen gelingt es in der Regel nur, so etwas Ähnliches wie Verarbeitungsanlagen zu bauen. Dennoch sind einige Versuche erfolgreich.

Funktionsprinzip der Bioanlage

Die Technologie zur Herstellung von Biokraftstoff folgt in der Regel diesem systematischen Ansatz:

1. Der Bioreaktor (Behälter) wird mit Mist beladen.
2. Über einen bestimmten Zeitraum hinweg findet im Reaktor ein Gärprozess statt.
3. Es entsteht eine gasförmige Umgebung.
4. Die Gase werden aus dem Reaktor abgeführt.
5. Das Gasgemisch wird gereinigt und zur Nutzung als Brennstoff geleitet.

Die Zusammensetzung des am Ausgang gewonnenen Gasgemischs zeichnet sich durch eine recht hohe Sättigung mit verschiedenen Stoffen aus. Den größten prozentualen Anteil haben Methan (60 %), Kohlendioxid (35 %) und andere Stoffe, darunter Schwefelwasserstoff (5 %).

So sieht das Diagramm der Gasverteilung im Gemisch aus: 1 – Methangehalt etwa 63-65 %; 2 – Kohlendioxidgehalt etwa 30-33 %; 3 – Schwefelwasserstoffgehalt etwa 2 %; 4 – Ammoniakgehalt etwa 1 %; 5 – Wasserstoffgehalt etwa 1 %.

In der Zwischenzeit sind für den effizienten Betrieb einer gaserzeugenden Anlage in Eigenproduktion erhebliche Vorräte an tierischen Exkrementen erforderlich.

Daher ist das Erste, worauf bei der Lösung der Aufgabe der Gewinnung von Biokraftstoff unter häuslichen (Garten-)Bedingungen zu achten ist, das Vorhandensein von Rohstoffquellen für die Verarbeitungsanlage.

Eigenbau eines Bioreaktors

Nachdem Sie sich über die Rohstoffquellen klar geworden sind, müssen Sie sich als Nächstes für den Standort des häuslichen (oder Garten-)Bioreaktors entscheiden. Der Reaktor selbst ist ein hermetisch abgeschlossener, ausreichend stabiler Behälter mit einem Volumen, das auf die tägliche Zufuhr von Mist zur Verarbeitung ausgelegt ist (zur Information: Für die Gewinnung von 100 m³ Gasgemisch werden etwa 1 t Mist benötigt).

Tabelle zum Verhältnis von Mistart und Menge des gewonnenen Biogases

Eine Tabelle, die die Effizienz der jeweiligen Art von biologischen Abfällen hinsichtlich des erzielten Gasvolumens zeigt. Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist Schweinemist am effektivsten, da er die größte Menge an Biokraftstoff liefern kann.

Einen solchen Behälter müssen Sie auf ein stabiles Fundament stellen und gemäß dem klassischen Schema mit Absperrarmaturen und weiterem technischem Zubehör ausstatten. Der obere Teil des Behälters sollte abnehmbar sein, mit Schraubverbindungen und einer Dichtung.

Um die Kontinuität des Kreislaufs zu gewährleisten, muss der Speicherbehälter mit einem Modul für künstliche Beheizung ausgestattet werden. Wenn im Sommer die Effizienz der Mistgärung und die Gasbildungsrate durch die äußeren Temperaturbedingungen ausreichend gewährleistet werden, ändert sich die Situation im Winter.

Für den Winterbetrieb eines Bioreaktors ist eine künstliche Beheizung unbedingt erforderlich, da die Aktivität der Fermentationsbakterien bereits bei 4-10 °C über Null aufhört. Entsprechend muss der Behälter eine hochwertige Wärmedämmung aufweisen. Dafür eignet sich die klassische Methode der Isolierung mit Mineralwolle gut.

Ein anschauliches Beispiel für die Isolierung eines Bioreaktors für den Winterbetrieb. Als Isoliermaterial wurde hier Mineralwolle verwendet. Die Wollschicht ist oben mit einem Folienmaterial abgedeckt.

Es gibt mehrere Varianten der Heizungsorganisation. Beispielsweise die Verwendung von elektrischen Heizungen oder eines Heizsystems mit Wasser als Wärmeträger (Wasserjacke).

Die Leistung des Heizkreislaufs sollte auf der Grundlage der optimalen Temperatur im Reaktor von 25-40 °C berechnet werden, die für einen effizienten Fermentationsprozess der Biomasse erforderlich ist.

Neben den Heizungen beeinflusst auch der Grad der Stagnation die Aktivität der Biomassefermentation. Im Grunde genommen muss das Gülle-Rohmaterial im Tank ständig in Bewegung sein. Die Bewegung der Biomasse verstärkt den Fermentationsprozess und verkürzt die Zeit bis zur Gewinnung der Gasbestandteile.

Eine Variante einer Sommeranlage zur Verarbeitung von Gülle und zur Gewinnung von Biokraftstoff. In diesem Fall ist die Heizung als betoniertes Wasserbad ausgeführt, in das der Reaktorbehälter eingetaucht ist. Diese Anlage kann jedoch nicht im Winter betrieben werden.

Die Aufgabe der Bewegungsorganisation wird durch den Einbau eines speziellen mechanischen Rührers in die Konstruktion des Bioreaktors gelöst. Die Welle dieses Geräts ist mit der Welle eines langsam laufenden Motors verbunden, der die Drehbewegung ausführt. Das Ein- und Ausschalten des Mischvorgangs kann manuell oder automatisch erfolgen.

Auf unserer Website gibt es einen weiteren Artikel, der eine Anleitung zum Aufbau einer Anlage zur Gewinnung von Biogas für den Bedarf eines Privathauses enthält.

Prozess der Biogas- und Düngemittelgewinnung

Die Konstruktion des Systems zur Gewinnung von Biokraftstoff zu Hause sieht technologisch vor, dass der Behälter zu etwa einem Drittel seines Volumens mit Gülle gefüllt wird. Für das Einfüllen der Gülle wird eine Einfüllluke mit dicht schließender Tür angebracht. Der verbleibende freie obere Bereich des Bioreaktors wird zum Sammeln der freigesetzten Gase genutzt.

Ein selbstgebauter Miniatur-Bioreaktor auf Basis einer gewöhnlichen 200-Liter-Tonne. Im Prinzip eignet er sich gut für den Einsatz in einem privaten Haushalt, um den bescheidenen Bedarf an Biokraftstoff zu decken. Es ist genau die Konstruktion, die man zu Hause tatsächlich bauen kann, um Biokraftstoff zu gewinnen.

Am oberen und unteren Bereich des Behälters müssen Auslassöffnungen angebracht werden. Oben befindet sich der Gasauslass, unten der Auslass für den Abfluss des behandelten Dungs (Düngers). Im oberen Bereich des Behälters ist es empfehlenswert, ein Sichtfenster zur Beobachtung des Prozesses zu installieren.

Das Rohrstück für den Abzug des Gasgemisches wird mit einem dichten Rohr mit einer Vorrichtung verbunden, die gleichzeitig die Funktionen eines Separators und eines Wasserverschlusses erfüllt. Für die Verbindung wird ein Rohr (Metall oder Polyethylen) mit kleinem Durchmesser (25-32 mm) verwendet.

Der Separator selbst ist ein Behälter mit relativ geringem Fassungsvermögen, der mit Wasser gefüllt wird. Das durch die Wasserschicht strömende Gas wird gereinigt, in einen Gasspeicher geleitet und dann an die Verbraucher weitergegeben.

Beispiel einer Konstruktion eines zweistufigen Separators – eines hydraulischen Verschlusses für die Zufuhr des aus dem Bioreaktor kommenden Gasgemisches. Diese Filtervariante ermöglicht es, ein qualitativ hochwertiges gereinigtes Produkt zu erhalten.

Das untere Rohrstück am Reaktor (für den Abzug des verbrauchten Dungs – Schlamm) sollte möglichst großen Durchmessers sein. Daran wird ein Absperrventil (Schieber) angeschlossen und ein Abzweig zum Behälter für die Schlammsammlung gemacht. Die verbrauchte Masse kann im Betrieb erfolgreich als Dünger verwendet werden.

Detaillierte Informationen zur Bestimmung des erforderlichen Behältervolumens sowie zur Berechnung der Effizienz des Bioreaktors und der Zweckmäßigkeit der Nutzung von Biogas haben wir im folgenden Artikel behandelt.

Wie sollte die Zusammensetzung der Mistmasse sein?

Die in den Bioreaktor eingefüllte Dungmasse sollte nicht einfach als Rohstoff betrachtet werden, der in jeder Qualität geeignet ist. Die Zusammensetzung der Substanz ist von grundlegender Bedeutung für den Gärprozess. In der Praxis wurde festgestellt, dass eine Verkleinerung der Substratpartikel mit einer besseren Prozesseffizienz einhergeht.

Ausgeprägte Faserigkeit des Substrats und eine Vergrößerung der Interaktionsfläche der Bakterien – das sind die Hauptkriterien, die den schnellen Abbau der Dungmasse fördern. In diesem Zustand bildet das Dungrohmaterial beim Erhitzen und Mischen keinen Niederschlag oder Film auf der Oberfläche, was die Filtration des Gasgemisches wesentlich vereinfacht.

Vorbereitung der Dungmasse für die Beladung des Reaktors. Dieser Prozedur wird nicht weniger Aufmerksamkeit geschenkt als allem anderen, wenn man ein erhebliches Volumen an Biokraftstoff in kurzer Zeit gewinnen möchte.

Der Zerkleinerungsgrad des Rohmaterials bestimmt die Gärdauer, was wiederum Einfluss auf die Menge des gewonnenen Gases hat. Um die Gärzeit zu verkürzen, ist es daher notwendig, das Rohmaterial gut zu zerkleinern: Je besser die Zerkleinerungsqualität, desto kürzer die Gärdauer.

Besonderheiten der Biogasnutzung für den Haushaltsbedarf

Der Anwendungsbereich dieser Energieart ist recht umfangreich. Durch die Nutzung von Biogas als Brennstoff wird elektrische Energie erzeugt, Warmwasser oder Dampf gewonnen. Es gibt zahlreiche Praxisbeispiele, bei denen Fahrzeuge mit Biokraftstoff betankt werden.

Damit jedoch im Haushalt bei der Verwendung dieses Brennstoffs keine Probleme auftreten, ist es äußerst wichtig, einen Lagerraum für das gewonnene Biogas einzurichten und den richtigen Standort für den Gasspeicher auf dem Grundstück zu wählen.

Biogasanlagen dieser Art sind Ausrüstungen, die die Möglichkeiten für eine abfallfreie Produktion eröffnen. In dieser Hinsicht zeigen einzelne Länder Westeuropas ein gelungenes Beispiel.

In Dänemark beispielsweise hat die Produktion dieser Kraftstoffart fast 20 % des gesamten Energieaufkommens des Landes erreicht. In großen Weltregionen – Indien und China – geht die Zahl der Biogasanlagen in die Hunderttausende.

Leistungsstarke industrielle Anlagen zur Gewinnung von Biokraftstoff. Derartige Konstruktionen können große landwirtschaftliche Betriebe vollständig mit Biokraftstoff versorgen. Weltweit wird eine große Anzahl solcher Systeme eingesetzt. Und das Mengenwachstum setzt sich aktiv fort.

Nicht umsonst wird ein erhebliches weltweites Interesse an den Prozessen der Biogasproduktion festgestellt.

Es ist eine der Energievarianten, die zu den alternativen Quellen gezählt wird und in der die Zukunft gesehen wird. Daher verfolgen Landwirte und Leiter der Wohnungswirtschaft, Eigentümer von Privathaushalten und kleinen Unternehmen die Technologieentwicklung aufmerksam.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Überblick über einen Biogasproduktionsaggregat, bei dessen Herstellung ein Kunststofftank mit 127 l verwendet wurde. Besonderheiten des Geräts und Betriebstipps.

Besonderes Interesse an der Nutzung der Anlagen zeigen Eigentümer aus der Gastronomie- und Lebensmittelbranche, wo das Thema der Verarbeitung von Lebensmittelabfällen aktuell bleibt. Auf dieser Basis besteht eine gute Möglichkeit, eine kostengünstige Verwertung organischer Abfälle zum Nutzen der Betriebe zu schaffen. Schließlich ist die Biokraftstoffproduktion ein echter Umweltschutz, was man von der Produktion anderer Energieträger nicht behaupten kann.

Interessieren Sie sich für die Herstellung von Biokraftstoff und möchten einige Punkte klären? Stellen Sie Ihre strittigen Fragen in den Kommentaren – unsere Experten werden versuchen, diese Punkte zu klären.

Oder sind Sie mit der Herstellung eines Bioreaktors und dem Prozess der Biogasgewinnung aus erster Hand vertraut? Teilen Sie Ihr praktisches Wissen und Ihre Meinung zu diesem Thema unter unserem Artikel – vielen Betreibern wird Ihre Erfahrung und Ihre Empfehlungen interessieren.