BIODIGESTER: UNTUK APA, JENIS, KELEBIHAN, KEKURANGAN - PERSEKITARAN - 2026

A biodigester adalah tangki tertutup di mana gas metana dan baja organik yang dihasilkan daripada penapaian anaerobik bahan organik. Asas biologi adalah penguraian bahan organik dengan tindakan bakteria melalui hidrolisis, pengasidan, asetanogenesis dan metanogenesis.

Biodigester menyediakan keadaan terkawal yang diperlukan untuk proses biodigesti. Selepas proses ini, biogas (metana, karbon dioksida, nitrogen dan hidrogen sulfida), biosol (baja pepejal) dan biol (baja cair) diperoleh sebagai produk akhir.

Sistem biogas. Sumber: Renergon International AG

Operasi asas bermula dari penambahan sisa organik dan air ke bekas kedap udara, di mana proses penapaian anaerob dihasilkan. Biogas kemudian diekstrak untuk penyimpanan, penggunaan langsung atau sebagai baja.

Ketiga-tiga jenis asas biodigesters mengikut sistem pemuatannya adalah tidak bersambung, separa berterusan dan berterusan. Biodigesters batch dimuat dengan sisa organik hanya sekali dalam setiap proses pengeluaran, kemudian baja diekstrak untuk memulakan kitaran lain.

Beban separa berterusan, dimuat dalam jangka masa yang kerap mengeluarkan jumlah baja yang setara dengan isipadu yang dimuat. Sistem yang berterusan adalah kilang industri dengan muatan bahan organik yang tetap, serta pengambilan biogas dan baja.

Di antara kelebihan biodigesters ialah pengurusan sisa organik yang betul, mengitar semula dan mengurangkan risiko persekitaran. Selain itu, tenaga (biogas) dan baja organik dihasilkan, yang menghasilkan nilai ekonomi dan persekitaran.

Walau bagaimanapun, terdapat juga kelemahan tertentu seperti penggunaan air, kesukaran untuk mengekalkan tahap suhu yang ideal dan kehadiran bahan berbahaya (hidrogen sulfida, siloxenes). Ia juga menyoroti pengumpulan bahan mentah di kawasan itu dan risiko letupan.

Anda boleh membina biodigester buatan sendiri yang agak murah dan memproses sisa dapur organik. Ini hanya memerlukan tong dengan penutup hermetik dan beberapa bahan paip (paip PVC, stopkok, antara lain).

Pada skala yang lebih besar, di rumah-rumah di luar bandar sistem yang paling ekonomik dan mudah dibina adalah sosej. Sistem ini pada dasarnya terdiri daripada beg polietilena tertutup dengan sambungan yang sesuai.

Untuk apa itu

- Rawatan dan kitar semula sisa organik

Biodigesters adalah alternatif teknologi yang sangat berguna dari perspektif pengurusan lestari sisa organik dan pengeluaran tenaga boleh diperbaharui. Sebagai contoh, mereka menyediakan alternatif untuk kitar semula sisa organik pepejal dan cecair, yang diubah menjadi bahan mentah untuk biodigester.

Mengitar semula sisa organik dengan cara ini dapat mengurangkan kesan pencemarannya dan menjana penjimatan dalam pengurusannya. Biodigesters digunakan untuk rawatan air sisa, pemprosesan sisa organik pepejal bandar, dan sisa pertanian dan ternakan.

- Pengeluaran biogas dan baja

Proses pencernaan anaerob menghasilkan biogas dan baja organik sebagai produk.

Biogas

Biogas mempunyai sekitar 60% gas metana yang merupakan bahan bakar berkalori tinggi dan dapat digunakan untuk pengeluaran tenaga. Ia boleh digunakan untuk memasak, menghasilkan tenaga elektrik (turbin gas), motor bergerak atau pemanasan.

Baja Bio

Biofertilizer yang dihasilkan dari biodigesters diperoleh dalam keadaan (biosol) dan cecair (biol) dengan tahap makro dan mikronutrien yang tinggi. Makronutrien asas (fosforus, nitrogen dan kalium) dapat diperoleh secara terpisah dari biol melalui proses ultrafiltrasi dan osmosis terbalik.

Biol mengandungi sejumlah besar hormon pertumbuhan yang berguna untuk pengembangan tumbuhan seperti asid indole-asetik, giberelin dan sitokinin, antara lain.

Bagaimanakah ia berfungsi

Biodigester berfungsi dengan menghasilkan proses biogasifikasi melalui pencernaan anaerob, dari penguraian bahan organik terhidrat dan ketiadaan udara. Ini berlaku melalui proses penapaian yang produk utamanya adalah gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2).

- Memuat biodigester dan gegaran

Ia dilakukan melalui tangki pemuatan, yang terdiri dari tangki di mana bahan organik disiapkan untuk ditambahkan melalui tabung pemuatan ke biodigester.

Pemprosesan bahan organik dan beban

Biodigester mesti diberi makan secara berkala dengan bahan organik dan cukup air untuk daya dukungnya. Dalam pengertian ini, 25% isipadu biodigester mesti dibiarkan bebas untuk pengumpulan gas yang dihasilkan.

Sebaliknya, jenis dan kualiti bahan organik juga akan mempengaruhi produktiviti dan penggunaan atau bukan sisa pepejal dan cecair sebagai baja. Sebilangan sisa organik boleh menyebabkan masalah dalam proses penapaian, seperti sisa buah sitrus yang dapat mengasidkan terlalu banyak medium.

Bahan mesti dihancurkan atau dikecilkan ke ukuran sekecil mungkin, dan untuk memudahkan penapaian, campuran mesti mengandungi 75% air dan 25% bahan organik. Ia mesti diaduk secara berkala untuk menjamin keseragaman proses penapaian dalam campuran.

Suhu dan masa pengekalan

Masa pengekalan bahan organik dalam biodigester untuk mencapai penapaian sepenuhnya bergantung pada jenis ini dan suhunya. Semakin tinggi suhu persekitaran, semakin cepat proses penapaian (contohnya, pada suhu 30 ºC mungkin diperlukan sekitar 20 hari untuk mengisi semula biodigester).

- Pencernaan anaerobik

Pencernaan anaerob. Sumber: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C.

Bakteria bertindak dalam proses yang memerlukan keadaan persekitaran yang sesuai seperti ketiadaan udara, suhu melebihi 20 ° C (idealnya 30-35 ° C) dan medium yang tidak terlalu berasid. Dalam keadaan ini, tiga fasa berkembang:

Hidrolisis

Bakteria hidrolitik bertindak dalam proses ini yang mengeluarkan enzim ekstraselular. Oleh itu, rantai kompleks karbohidrat, protein dan lipid dipecah menjadi kepingan larut yang lebih kecil (gula, asid amino dan lemak).

Tahap pengasidan atau penapaian

Sebatian larut dari fasa sebelumnya ditapai kepada asid lemak, alkohol, hidrogen dan CO2 yang tidak menentu.

Acetanogenesis

Bakteria asetogenik berperanan yang mengoksidakan asid organik sebagai sumber karbon. Mereka menghasilkan asid asetik (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbon dioksida (CO2) dan bau yang tidak menyenangkan dihasilkan oleh kehadiran hidrogen sulfida.

Pembentukan metana atau fasa metanogenik

Pada fasa terakhir, bakteria metanogenik bertindak menguraikan produk asetanogenesis, menghasilkan metana. Secara semula jadi bakteria ini bertindak di rawa, persekitaran air dan di perut ruminan.

Pada akhir fasa ini campuran mengandungi metana (45 hingga 55%), karbon dioksida (40 hingga 50%), nitrogen (2 hingga 3%) dan hidrogen sulfida (1.5 hingga 2%).

- Pelepasan dari biodigester

Kadar pengeluaran biogas dan baja bergantung pada jenis biodigester, bahan organik yang memakannya, dan suhu. Biogas terkumpul di bahagian atas biodigester dan diekstrak melalui paip ke tangki simpanan.

Setelah penapaian selesai, enapcemar (campuran pepejal dan cecair) diekstrak melalui paip. Pelepasan dihasilkan oleh prinsip berkomunikasi kapal, yaitu, ketika memuat bahan baru, tekanan membuat lebihan keluar dari sisi yang berlawanan.

Nisbah antara jumlah bahan yang diperkenalkan (sisa organik dan air) dan produk keluaran (biosol dan biol) hampir 1: 0.9. Ini setara dengan hasil 90%, di mana bahagian tertinggi sepadan dengan biol (cecair).

- Biogas: pemurnian

Gas yang dihasilkan mesti dimurnikan untuk menghilangkan atau mengurangkan kandungan hidrogen sulfida dan air menggunakan perangkap untuk memerangkap kedua-dua sebatian tersebut. Ini diperlukan untuk mengurangkan risiko kerosakan pada peralatan kerana daya kakisan komponen ini.

Perangkap air

Air yang dibawa oleh biogas mendakan ketika paip membuka ke ruang yang lebih besar dan gas terus melalui penyempitan lain. Paip ini berakhir di dalam bekas besar dan hermetik untuk berisi air yang kemudiannya diekstrak oleh saluran penguras di bahagian bawah.

Perangkap Hidrogen Sulfida

Proses untuk mengeluarkan hidrogen sulfida dari biogas serupa dengan perangkap air, tetapi perangkap yang dimasukkan ke dalam lorong paip mesti mengandungi serpihan besi atau span. Apabila biogas melewati dasar besi, hidrogen sulfida bertindak balas dengannya dan mendakan.

- Baja: pemisahan dan kompos

Campuran biosol dan biol mengalami proses dekantasi untuk memisahkan kedua komponen tersebut. Biosol boleh digunakan sendiri atau mengikuti proses pencampuran dengan kompos untuk digunakan kemudian sebagai baja padat.

Biol digunakan sebagai baja daun cair atau ditambahkan ke air pengairan, menjadikannya sangat berguna dalam sistem hidroponik.

Jenis-Jenis

Pengeluaran biogas di Jerman. Sumber: Volker Thies (Asdrubal)

Biodigesters dikelaskan mengikut berkala dan bentuk struktur pemuatannya. Oleh kerana kekerapan memuatnya, kami mempunyai:

- Tidak berterusan

Sistem terputus-putus atau batch terdiri daripada tangki kedap udara yang diisi penuh dan tidak dimuat semula sehingga ia berhenti menghasilkan biogas. Gas terkumpul dalam pengumpul terapung yang terpasang di bahagian atas tangki (gasometer).

Jenis biodigester ini digunakan apabila ketersediaan sisa organik berselang.

- Separa berterusan

Tidak seperti sistem yang tidak teratur, pemuatan dan pemunggahan dilakukan pada waktu-waktu tertentu semasa proses pengeluaran biogas. Menurut sistem pembinaannya terdapat tiga jenis asas:

Biodigester belon atau sosej

Ia juga disebut Taiwan dan terdiri dari lubang berlapis konkrit rata di mana beg atau silinder polietilena dipasang. Sambungan untuk masuk sampah organik dan keluarnya biogas mesti dipasang di dalam beg ini.

Silinder diisi dengan air dan udara dan kemudian beban sisa organik ditambahkan.

Memperbaiki Diod Biodigesters

Ini adalah apa yang disebut biodigester Cina dan terdiri daripada tangki bawah tanah yang dibina dari bata atau konkrit. Tangki adalah silinder menegak dengan hujung cembung atau bulat dan mempunyai sistem pemuatan dan pemunggahan.

Biogas terkumpul di ruang yang disediakan untuk tujuan ini di bawah kubah atas. Biodigester berfungsi dengan tekanan biogas berubah mengikut pengeluarannya.

Biodigester kubah terapung

Disebut Hindu biodigester, ia terdiri daripada tangki silinder bawah tanah dengan sistem pemuatan dan pemunggahan. Ia dibina dalam bata atau konkrit dan di bahagian atasnya terdapat tangki terapung (gasometer) di mana biogas terkumpul.

Gasometer gentian kaca bersalut keluli tahan karat atau plastik terapung di atas campuran berkat biogas yang terkumpul. Ia mempunyai kelebihan bahawa ia mengekalkan tekanan gas yang berterusan.

Selepas itu, gasometer naik dan turun bergantung pada tahap campuran dan jumlah biogas. Oleh itu, ia memerlukan rel sisi atau batang panduan pusat untuk mengelakkan geseran dengan dinding.

- Berterusan

Dalam kes ini, pemuatan dan pemunggahan biodigester adalah proses berterusan, yang memerlukan ketersediaan sisa organik secara tetap. Mereka adalah sistem perindustrian besar yang biasanya digunakan untuk pemprosesan air sisa masyarakat.

Untuk ini, sistem tangki pengumpulan, pam untuk dipindahkan ke biodigesters dan pengambilan baja digunakan. Biogas dikenakan sistem penyaringan dan diedarkan melalui pemampatan untuk menjamin penyalurannya kepada pengguna.

Kelebihan

Kitar semula dan pencemaran

Pemasangan biodigester memungkinkan kitar semula sisa organik, dengan itu dapat mengurangkan pencemaran alam sekitar dan memperoleh produk yang berguna. Bagi kawasan luar bandar, sangat penting untuk pengurusan kotoran haiwan dalam sistem ternakan.

Memperolehi biogas

Biogas mewakili sumber tenaga yang cekap dan ekonomik, terutamanya di kawasan di mana ketersediaan sumber tenaga lain tidak dapat diakses. Di kawasan luar bandar di negara-negara yang mengalami masalah ekonomi, memasak dilakukan dengan kayu bakar, yang memberi kesan kepada alam sekitar.

Ketersediaan biogas dapat membantu mengurangkan permintaan kayu bakar dan dengan itu memberi kesan positif terhadap pemuliharaan keanekaragaman hayati.

Pengeluaran baja

Melalui biodigesters, baja organik pepejal (biosol) dan cecair (biol) diperoleh. Baja ini mempunyai kesan persekitaran yang lebih rendah dan mengurangkan kos pengeluaran pertanian.

Kesihatan

Dengan membenarkan pengurusan sisa organik yang betul, risiko yang ditimbulkan kepada kesihatan dapat dikurangkan. Telah ditentukan bahawa 85% patogen tidak bertahan dalam proses biodigesti.

Contohnya, koliform fecal pada suhu 35 ° C dikurangkan sebanyak 50-70% dan kulat sebanyak 95% dalam 24 jam. Oleh itu, sebagai proses tertutup, bau tidak sedap dikurangkan.

Kekurangan

Ketersediaan air

Sistem ini menuntut dari segi ketersediaan air, kerana campuran diperlukan. Sebaliknya, biodigester mesti dekat dengan sumber bahan mentah dan tapak penggunaan biogas.

Suhu

Biodigester mesti mengekalkan suhu tetap mendekati 35 ° C dan dalam lingkungan antara 20 hingga 60 ° C. Oleh itu, input haba luaran mungkin diperlukan.

Produk sampingan yang berbahaya

Ia dapat menghasilkan hidrogen sulfida (H2S), yang beracun dan menghakis, dan siloksen yang berasal dari silikon yang terkandung dalam produk kosmetik dan dalam campuran sisa organik. Siloxenes ini menghasilkan SiO2 (silikon dioksida), yang kasar untuk mesin dan komponen.

Kehadiran dan kepekatan produk sampingan ini bergantung pada bahan mentah yang digunakan, bahagian air dan substrat pepejal, antara faktor lain.

Pengumpulan sisa

Adalah perlu untuk mengumpulkan sampah di dekat biodigester, yang membawa masalah logistik dan kebersihan yang harus ditangani.

Risiko letupan

Oleh kerana ia adalah sistem penjana gas bahan bakar, ini menyiratkan risiko letupan tertentu jika tindakan pencegahan yang tepat tidak diambil.

Kos

Walaupun penyelenggaraan dan operasi biodigester relatif murah, kos pemasangan dan pembinaan awalnya agak tinggi.

Cara membuat biodigester buatan sendiri

Biodigester rumah. Sumber: Kevinsooryan

Biodigester memerlukan sebagai elemen asas dan tangki untuk penapaian, memuat dan memunggah paip dengan stopkod masing-masing. Selain itu, tangki untuk biogas dan baja diperlukan.

Penting untuk diperhatikan bahawa keseluruhan sistem mesti kedap udara untuk mengelakkan kebocoran gas. Sebaliknya, sistem mesti dibina dari bahan tahan karat seperti PVC atau keluli tahan karat untuk mengelakkan kerosakan oleh air dan hidrogen sulfida.

- Tangki penapaian

Tong plastik atau tangki boleh digunakan yang kapasitinya akan bergantung pada jumlah sisa organik yang akan diproses. Tangki ini mesti mempunyai penutup hermetik atau, jika tidak, penutup mesti ditutup dengan gam plastik tahan suhu tinggi.

Tangki mesti mempunyai empat lubang dan semua pemasangan yang dibuat di dalamnya mesti ditutup dengan silikon suhu tinggi.

Memuatkan penutup

Lubang ini berada di bahagian tengah tangki tangki, panjangnya sekurang-kurangnya 4 inci dan palam kebersihan berulir mesti dipasang. Palam ini akan disambungkan ke tiub PVC 4 inci yang akan memasuki tangki secara menegak hingga 10 cm sebelum bahagian bawah.

Pintu masuk ini akan berfungsi untuk memuatkan sisa organik yang sebelumnya dikorek atau dikorek.

Lubang saliran efluen 1

Penting untuk diingat bahawa 25% ruang tangki mesti dibiarkan bebas untuk pengumpulan gas, jadi lubang mesti dibuka di sisi pada tingkat itu. Di lubang ini penyesuai tangki dengan segmen paip PVC 2 inci sepanjang 15 cm akan dipasang dengan stopkok.

Fungsi longkang ini adalah untuk membolehkan supernatan biol melarikan diri setelah tangki diisi semula melalui penutup pemuatan. Biol mesti disimpan dalam bekas yang sesuai untuk digunakan kemudian.

Lubang saliran efluen 2

Saliran kedua ini mesti menuju ke bahagian bawah tangki untuk mengekstrak bahagian paling padat dari produk fermentasi (biosol). Begitu juga, segmen paip PVC 2 inci dengan panjang 15 cm dengan stopkok akan digunakan.

Saluran biogas

Lubang 1/2 inci akan dipotong di bahagian atas tangki untuk memasang paip PVC berdiameter yang sama menggunakan penyesuai tangki. Paip ini akan mempunyai stopcock di outlet.

- Sistem penyaluran dan penyucian biogas

Tiub keluar biogas mestilah panjang sekurang-kurangnya 1.5 m, untuk memasukkan sistem pengekstrakan air dan hidrogen sulfida di lorongnya. Tiub ini kemudian boleh dilanjutkan jika perlu untuk memindahkan gas ke tempat penyimpanan atau penggunaannya.

Pengekstrakan air

Untuk mengeluarkan air dari saluran keluar, paip mesti terganggu pada jarak 30 cm untuk memasukkan bekas plastik atau kaca dengan penutup hermetik. Tiub pemindahan gas mesti mempunyai pintasan melalui sambungan T, agar gas dapat menembusi bekas.

Dengan cara ini gas memenuhi bekas, air mengembun dan gas terus melalui paip.

Pengekstrakan Hidrogen Sulfida

Selepas perangkap air, segmen paip 4 inci dimasukkan dalam jarak 30 cm berikutnya dengan pengurangan yang sesuai. Segmen ini harus diisi dengan serutan besi atau span logam komersial.

Hidrogen sulfida akan bertindak balas dengan logam dan mendakan, sementara biogas akan meneruskan perjalanan ke bekas penyimpanan atau tempat penggunaan.

Rujukan

1. Aparcana-Robles S dan Jansen A (2008). Kajian mengenai nilai pemupukan produk proses fermentasi anaerob untuk pengeluaran biogas. Germna ProfEC. 10 p.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigesters. Monograf. Institut Sains dan Kejuruteraan Asas, Universiti Autonomi Negeri Hidalgo. Mineral de la Reforma, Hidalgo, Mexico. 64 p.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G dan Simon M (2013). Pencernaan Anaerobik Mikroba (Bio-Digesters) sebagai Pendekatan Dekontaminasi Sisa Haiwan dalam Pengawalan Pencemaran dan Penjanaan Tenaga Boleh Diperbaharui. Jurnal Antarabangsa Penyelidikan Alam Sekitar dan Kesihatan Awam 10: 4390-4417.
4. Olaya-Arboleda Y dan González-Salcedo LO (2009). Asas untuk reka bentuk biodigesters. Modul untuk subjek Pembinaan Pertanian. Fakulti Kejuruteraan dan Pentadbiran, Universiti Nasional Colombia, ibu pejabat Palmira. Palmira, Colombia. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Kajian dan reka bentuk biodigester untuk aplikasi pada petani kecil dan petani tenusu. Ingatan. Jabatan Kejuruteraan Mekanikal, Fakulti Sains Fizikal dan Matematik, Universiti Chile. Santiago de Chile, Chile. 77 p.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rechenburg A, Vinneras B, Lenßen C dan Kistemann T (2009). Kesan kebersihan dan pengeluaran gas bio-pencernaan plastik dalam keadaan tropika. Jurnal Air dan Kesihatan 7: 590–596.