バイオガス消化槽建設

家庭用の中間バルクコンテナ (IBC) を使用したバイオガス消化装置の建設は簡単で、多くの場合、ツールと材料を組み立てたら 1 時間以内に構築できます。

写真提供：TH およびエナス・カルヘイン

家庭用の中間バルクコンテナ (IBC) を使用したバイオガス消化装置の建設は簡単で、多くの場合、ツールと材料を組み立てたら 1 時間以内に構築できます。 「ユニシール」ガスケットと隔壁継手を除くすべては通常、現地で調達できます。 バイオガス消化装置の利点には、独自の再生可能な燃料と肥料を作成できることが含まれます。 どちらも自家農園からの生物学的「廃棄物」によって生成されます。

「廃棄物や汚染は、間違った場所、間違った時間、または間違った濃度で正しいものとみなされる可能性があります」とTH カルヘイン博士は言います。 キッチンスクラップや食品「廃棄物」、そして程度は低いですが動物の排泄物を使用することで、これらの有機残留物を何か有用なものに活用することができます。

カルヘイン博士は、南フロリダ大学パテル・カレッジ・オブ・グローバル・サステナビリティの准教授です。 同大学の気候変動緩和・適応集中部門のディレクターであることに加えて、非営利学校法人「Solar CITIES Inc.」の共同設立取締役でもあります。 この組織は、地域の関係者が廃水、固形廃棄物、食料安全保障をめぐる都市生態学と開発問題を解決し、分散型クリーン エネルギー生産を生み出すのを支援します。

「太陽エネルギーは、光合成によって捕捉され保存された化学結合に保存されます」とカルヘイン博士は説明します。 「私たちがそれらを食べるとき、それらの化合物を『食物』と呼びますが、私たちが食べないものは他にもありますが、微生物は食べることができます。彼らは食品廃棄物、動物や人間の排泄物を食べます。」

バイオガス消化装置を利用すると、その「廃棄物」が適切な場所に適切な濃度で存在するため、汚染が除去されます。 バイオガス消化装置（カルヘイン博士はこれらを総称して「国産ドラゴン」と呼んでいます）は、堆肥の山を分解するだけでなく、肉、ペットの排泄物、油、脂肪、グリースなど、私たちが使えないといわれているアイテムも処理します。コンポスターに結合します。 これらの有機残渣を人工胃（バイオガス消化槽）に入れることで、微生物に「悪玉」を「善玉」に変えることができます。

ドラゴンのように何でも食べることに加えて、彼らは火を吐きます。 ガスラインを開いて火をつけると、バイオメタンが燃焼します。 バイオガスは、メタン、二酸化炭素、およびその他の少量のガスの混合物です。 バイオガス中の炭素は、大気中の CO2 から化合物に形成された植物に由来します。 したがって、バイオガスの生産はカーボンニュートラルであり、温室効果ガスの排出を増加させません。

「人々が水圧破砕活動を行ったり、企業が砂漠で事業を展開したりしている天然ガスと同じ性質を持っています」とカルヘイン博士は説明する。 「それは機能的には数千年前に微生物が作った化石燃料と同等ですが、温室効果を増大させることなく使用でき、有用なものに変換できる速度で今ここで生産されています。」

バイオガス消化装置の構造は、人工腸と​​微生物が生成するガスを保持する容器という 2 つの構造の観点から考えることができます。 腸や胃には、喉や口のパイプ、液体肥料をおしっこを出すための尿管、そして有用なバイオメタンをげっぷやおならを出すための 3 番目のパイプが必要です。

私たちが構築する最初の構造は人工腸です。 約 270 ガロンの IBC タンクは微生物にとって最適であり、ほとんどの家庭に適しています。そのサイズのタンクは、1 日あたり約ペンキバケツサイズ (5 ガロン) の食品廃棄物を消化し、約 2 時間の生ごみを生産できるためです。温度が華氏 80 度半ばから 90 度前半になると、そのバケツ 1 杯分に相当するガスが調理され、温度が 70 度台後半または 80 度台前半になると、約 1 時間分になります。 体温に近づくほど効率が高くなります。

まず、中央の開口部の穴が上を向くように IBC を置きます。 開口部の反対側で、タンクの上部に 5 インチの穴をドリルまたは溶かして開けます。 これは、4 インチの Uniseal® (5 インチのフランジを備えています) と 4 インチのフィード パイプに適合します。これらは、生体模倣の観点からイエモンドラゴンの「口と喉」であると考えられます。

供給パイプの対角隅に、液体肥料のオーバーフロー パイプ (生体模倣の用語では「尿管」と考えます) 用の直径 3 インチの穴を開けます。 この穴は、2 インチのパイプに対応する 2 インチのユニシール (3 インチのフランジ付き) に適合します。

「ガス出口にはいくつかの選択肢があります」とカルヘイン氏は説明します。 「2 インチのバルクヘッドフィッティングがあり、キャップが滑らかな場合は、バルクヘッド用に 2 1/4 インチの穴を開け、高さ約 10 インチの 2 インチのパイプを 0.5 インチのレデューサで取り付けて、 1/2 インチのパイプの小さなセクション、0.5 インチのボールバルブ、および 0.5 インチのバーブホースニップルです。」

餌と液体肥料の穴を開けた後、端を滑らかにし、Uniseal® の周りに柔軟なシリコンを使用します。餌がタンクに滑り込むように、4 インチのパイプの底近くのセクションを長さ約 6 インチ切り取ります。パイプの直径の半分です。 パイプをゆっくりと押して Uniseal® に通します。 パイプの端をねじって滑らかにすることが必要な場合があります。 消毒用アルコールやグリスを塗っておくと効果的です。 パイプの底部の開口部はタンクの中心に面し、底部に置かれている必要があります。 逆流やこぼれを防ぐため、供給パイプは液肥よりも高くする必要があります。

「多くの人は、タンクが常に水で満たされているにもかかわらず、どのようにして機能するのか不思議に思っています」とカルヘイン氏は言う。 「実際、供給パイプは出口パイプの数インチ上で満たされているため、反対側が同じ高さになろうとするときに液体が押し出されて流出し、タンクを介して供給側に引っ張り作用が生じます。」

大きな 4 インチの Y パイプまたは漏斗をフィード パイプの上部に配置すると、イエメンドラゴンに簡単に餌を与えることができます。液体肥料パイプの場合は、パイプの中央に幅約 2 インチの穴を開けます。 未消化の物質は沈んだり浮いたりします。 完全に消化された物質のみが中性浮力となり、新しい食物がシステムに追加されるとパイプに入ります。 このパイプの底はすぐにスラッジで詰まるので、覆う必要はありません。 完全に挿入されると、パイプの 2 インチの開口部は、万が一未消化の食物がタンクを横切って道を見つけた場合に備えて、供給パイプの反対側を向くはずです。 液体肥料パイプは IBC から約 8 インチ上に設置する必要があります。 短い水平パイプを備えた 2 インチ T を追加し、次に短い垂直パイプを備えた 2 インチ エルボを追加して、液体肥料をバケツまたは近くの庭に簡単に流すことができます。 オープン T (大気圧に開放) により、タンクが不用意にサイフォンで排出されたりすることがなくなります。

カルヘインさんは、光を遮断し、太陽熱を吸収するためにタンクを黒く塗装すると言う。

次に、微生物が生成するガスを保持するコンテナを構築または購入する必要があります。1 つのオプションは、2 つの追加の IBC を利用することです。 上記のバイオガス消化装置の建設には 1 時間程度しかかからないはずですが、メタンを保持する装置の作成はもう少し複雑になる可能性があります。 簡単な解決策には、1,000 リットルのバルーンまたは膀胱を購入することが含まれます。 カルヘインさんは通常、中国の Puxin Biogas 社からマットレスを購入していますが、Walmart® のクイーンサイズのエアマットレスも機能することを発見しました。

ブラダーを購入する場合は、一次バイオ消化装置からブラダー内の T バルブにフレキシブルなゴム ホースを接続します。「ガス ホルダー T の反対側から別のホースをストーブに接続します」とカルヘイン氏は説明します。 「通常、一次蒸解釜と二次蒸解釜を接続するバルブは常に開いたままにし、ストーブへのバルブは閉じたままにしますが、ストーブに別のバルブがある場合は、それを開閉して、蒸解釜のバルブをすべて開いたままにすることができます時間です。」

カルヘイン氏は、ケージ付きの 2 つの IBC (それぞれ 270 ガロン) を使用して、独自のメタン コンテナーも作成します。その手順は次のとおりです。

グラインダーを使用して、タンクの 1 つの上面を取り​​外します。

このタンクには水を入れ、ガスホルダーを浮かせます。 深さ（高さ）全体が約 270 ガロンの水で満たされます。 もう一方のタンクはその中に沈み、ガスが満たされると上昇します。 ガスは下がらず常に上昇するため、ガスが下や横に流れ出すことを心配する必要はありません。 下のタンクには常に水が入っており、上のタンクは水の中で上下に浮きます。 したがって、ウォーターシールが付いています。

「2 番目のタンクを横にして、排水バルブを上にして空に向け、底に見える部分を切り落とします」とカルヘイン氏は指示します。 こちらは排水溝の反対側です。 このタンクは、最初のタンクの水線の下に設置する必要があります。 通常、これは、メジャーがない場合は 2 番目の「膨らみ」でカットすることを意味します。 もちろん、少し切り取って最初のコンテナに置き、最初のタンクの下に収まるまでトリミングを続けることもできます。

「ガスホルダータンクの蓋に穴がなく、O リングが損傷していないことを確認してください。そうでない場合は、シリコンを充填してしっかりとネジで締めてください」とカルヘイン氏は言います。現在、タンクの新しい「上部」とみなされます。 これは以前はタンクの前面側でドレンがあった場所でした。 バルクヘッドフィッティングを内側から挿入し、ゴムワッシャーの下にシリコンを塗布して安全性を高めます。 上部にロックナットを取り付け、パイプを接続します。

バルクヘッドフィッティングを内側から挿入し、ゴムワッシャーの下にシリコンを塗布して安全性を高めます。

サイズは同じですが、側面が HDPE プラスチックであるため、柔軟性があります。 この場合の問題は、彼らをケージに戻すことです。 これは長期間使用するために重要です。

カルヘイン氏は、グラインダーを使用して中央の垂直バーを各長辺から 5 本ずつ、計 10 本取り除き、ケージをわずかに拡大することを推奨しています。 金属棒が飛ぶことが知られているため、適切な個人用保護具 (PPE) を使用してください。 カルヘイン氏は、この作業は窓、車、子供、ペットから離れた場所で行うようにと言っています。

ケージは、使用されたガスの量に応じてタンクが自由に上昇したり下降したりできるのに十分な大きさである必要があります。

上に 2 つ目のケージを置くと、IBC が水から上がるときにガスが入るまで浮いたままの状態に保たれます。 怪我を防ぐため、結束バンドまたはワイヤーを使用して 2 つのケージをしっかりと接続します。

「これで、プライマリタンクに動物の糞尿、湖の泥、RidX、またはその他の浄化粉末と水を入れることができます」とカルヘイン氏は言います。 「これを行うときは、すべての付属品 (蓋、ユニシール、パイプ) を必ず石鹸テストしてください。食器用洗剤溶液を作り、バルブを閉じたまま充填している間、それをタンクに注ぐだけです。これにより、タンク内の空気を圧縮すると、漏れがあればシャボン玉が発​​生するのがわかります。」

現在、私たちの「廃棄物」の 30 ～ 60% が埋め立て地に送られています。 家庭用バイオガス消化装置を作成して使用することで、危険な病原体を除去し、その高エネルギーで栄養豊富な出力を利用することができます。 カルヘイン氏は、バイオダイジェスターは危険な病原体の98～99％を殺すと言う。

「私たちは今、自然と協力して、私たちが生産しているエネルギーと栄養素のパッケージの速度に追いつく必要があります」とカルヘイン氏は言います。5ガロンのバケツは「廃棄物」（食品廃棄物、使い終わった花、脂肪、油、肉）で満たされています。 、カビの生えた食べ物、人間や動物の排泄物、緑の庭の廃棄物）を、上で説明した 1 つの IBC バイオダイジェスターに入れると、約 1 キロワットのエネルギーが得られます。 各システムは 1 日に約 5 ガロンバケツ 1 杯の「廃棄物」を摂取できますが、消化不良を防ぐためにそれ以上は摂取できません。 より長く使用できるように発電機を使ってバッテリーを充電すると、45 ～ 60 分のエネルギーが得られます。 LED ライトに電力を供給するために使用すると、おそらく永久に持続します。

伝統的に、メタンは調理や給湯に使用されます。 炒め物やスープのような中程度の高さの炎は、暖かい季節に 5 ガロンのバケツに水を与えると約 2 時間持続します。 これは、ほとんどの家庭、特に発展途上国の家庭には十分です。 調理用ガスに加えて、システムにバケツ 1 つを投入すると、液体肥料をバケツ 1 つ分排出するのと同じになります。バイオガス消化装置の建設を DIY リストに追加しませんか?