Jump to content

Biodigester halaman belakang E305

From Appropedia
DoggieDooDigester.JPG
Ikon info FA.svgIkon sudut bawah.svgData proyek
PenulisChris DeFoney
Bertahun-tahunTahun 2012
DibuatYa
DireplikasiTIDAK
BiayaRp 160.000
Manifes OKHUnduh

Tujuan proyek kami adalah mengambil limbah organik termasuk kotoran anjing, sapi, dan kuda, serta limbah dapur dan mendaur ulangnya. Metana adalah gas rumah kaca berbahaya yang berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan bakar terbarukan yang pembakarannya bersih.

Mengubah limbah organik rumah tangga dan tinja menjadi metana. Proyek ini dimulai dengan kotoran sapi dan lumpur hasil biodigester dari digester anaerobik milik kotamadya setempat untuk membuat digester anaerobik skala kecil untuk halaman belakang. Proses penguraian bahan organik menghasilkan gas yang mudah terbakar. Produk ini adalah metana, yang merupakan bahan bakar pembakaran bersih yang dapat digunakan untuk pemanas, memasak, atau penerangan alami. Proyek ini saat ini sedang menunggu hasil yang terukur.

Memahami Pasar

Terinspirasi oleh Proyek Park Spark di Cambridge, MA yang diciptakan oleh seorang mahasiswa MIT, gagasan mendaur ulang kotoran anjing di taman anjing setempat merupakan cara yang efisien untuk menghasilkan energi pembakaran bersih dari limbah.

Bahan yang dibutuhkan:

  • Drum logam food grade berkapasitas 55 galon
  • Baling-baling perahu
  • Tulangan besi
  • Engkol tangan
  • Berbagai katup gas
  • Tabung bagian dalam atau balon untuk mengukur pengumpulan metana
  • Berbagai tabung logam
  • Akses ke peralatan pengelasan
  • Katup pembuangan
  • Pipa PVC

Pernyataan Tujuan

Tujuan proyek kami adalah mengambil limbah organik termasuk kotoran anjing, sapi, dan kuda, serta limbah dapur dan mendaur ulangnya. Metana adalah gas rumah kaca berbahaya yang berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan bakar terbarukan yang pembakarannya bersih.

Usulan Garis Waktu

  • Rabu 29 Februari - Selesai mengelas pemasangan aksesori pada laras.
  • Sabtu 3 Maret - Bahan organik dalam tong membentuk metana.
  • Sabtu 7 April - Dalam waktu dua bulan, sediakan fasilitas pembakaran gas bersih dan penyimpanan gas.
  • Minggu 6 Mei - Melanjutkan pemantauan perangkat deteksi gas tiup.

Kriteria Evaluasi

Kriteria ini dipilih sebagai sarana mengevaluasi proyek berdasarkan pertimbangan pemeliharaan, keselamatan, replikasi, efektivitas, kapasitas pendidikan, dan estetika.

KriteriaBatasanBerat kami (0-10)
PemeliharaanHarus mampu mempertahankan fungsionalitas dengan waktu kerja manusia kurang dari 0,5 jam seminggu7
KeamananHarus dapat berfungsi tanpa kemungkinan cedera pada pengguna atau pengamat10
Kemampuan ReplikasiHarus terbuat dari bahan yang mudah didapatkan10
EfektivitasHarus menghasilkan cukup gas metana melalui aktivitas anaerobik untuk menjaga nyala api tetap konstan10
Kemampuan penyimpananHarus dapat disimpan dan tetap berfungsi di lingkungan lembab seperti Humboldt County, California6
Kemudahan penggunaanHarus cocok untuk rentang usia 12 tahun ke atas tanpa pengawasan orang dewasa7
Kemudahan transportasiHarus dapat diangkut untuk penjangkauan pendidikan2
Keadilan sosial50% bahan harus berasal dari sumber daur ulang6
Nilai pendidikanHarus dapat memberikan pemahaman tentang fungsionalitas dan penggunaan perangkat, dalam rentang waktu menonton dua menit9
EstetikaHarus enak dipandang dan terlihat profesional8
PelaksanaanBatasan waktu konstruksi adalah 8 minggu sehingga bakteri memiliki cukup waktu untuk menguraikan limbah dan menghasilkan gas10
KesederhanaanKebutuhan untuk memiliki rencana konstruksi dengan material yang mudah tersedia merupakan kriteria yang diinginkan.8

Desain

Kami menginginkan desain yang relatif sederhana dan terjangkau yang dapat dengan mudah ditiru dengan sumber daya lokal. Kami memperoleh perlengkapan dari toko perangkat keras lokal, tempat penjualan kayu bekas, petani sekitar, dan tempat penjualan barang rongsokan. Biaya akhir di bawah $200. Struktur utamanya terdiri dari drum minyak food grade berkapasitas 55 galon dengan empat alat tambahan penting.

  1. Yang pertama adalah saluran pembuangan yang terbuat dari pipa pvc 4 inci untuk memasukkan limbah ke dalam biodigester bagian atas.
  2. Yang kedua adalah batang pengaduk untuk mengaduk campuran bubur. Batang pengaduk ini dibuat dari baling-baling perahu yang dilas, sepotong tulangan baja berukuran 1/4 inci, dan roda tangan.
  3. Ketiga, pipa perlu dilas ke bagian atas drum agar metana bisa keluar, lalu kami memasang katup dua arah untuk pengumpulan metana atau pembakaran gas sesuai keinginan.
  4. Terakhir, ada katup pembuangan yang terpasang di bagian bawah drum untuk melepaskan pupuk.

Pengumpulan Bahan Organik

Setelah merakit mini-digester, langkah selanjutnya adalah mengumpulkan bahan organik. Kami memilih menggunakan kotoran sapi karena kotoran sapi memiliki kadar air dan keseimbangan metana dan karbon yang ideal.

Biaya

KuantitasBahanSumberBiaya ($)Jumlah ($)
1Drum makanan berkapasitas 55 galonKayu Dijual Kembali40.0040.00
1katup bola 1 inciKayu Dijual Kembalipukul 20.00pukul 20.00
1Tongkat Pengaduk KotoranTempat Pembuangan Barang Bekas Arcatapukul 20.00pukul 20.00
1Pipa PVC 4 inci x 4 kaki dengan bagian atas yang dapat ditutup kembaliAce PerkakasRp 30.000Rp 30.000
1Bantalan TertutupAce PerkakasJam 10.00Jam 10.00
1Katup 2 arah dan saluran gasAce Perkakaspukul 20.00pukul 20.00
1Pembakar panggangan dan wadah gas tiupAce Perkakaspukul 20.00pukul 20.00
Total Biaya~Rp 1.600.000

Diskusi

Di awal semester, kami saling bertukar ide untuk mencari tahu desain seperti apa yang akan kami gunakan. Setelah kami menemukan cetak biru untuk digester, kami mulai mencari bahan yang dibutuhkan untuk membuat digester. Kami mengunjungi toko perangkat keras setempat, mendapatkan bantuan ahli untuk katup gas dan saluran gas. Kami kemudian menuju Re-Sale Lumber untuk mendapatkan pipa PVC dan tong 55 galon kami. Setelah semua bahan terkumpul, perakitan adalah langkah berikutnya. Kami dapat membujuk seorang teman tukang las untuk membantu mengelas 4 lubang di tong untuk kami dengan imbalan 12 bungkus Pabst Blue Ribbon. Setelah lubang berada di tong, kami mulai mengumpulkan komponen lain dan bertukar pikiran tentang cara memasangnya dengan cara kedap udara. Kami sampai pada kesimpulan bahwa epoksi akan menjadi cara yang paling ekonomis untuk memasang masing-masing bagian karena kami memiliki kelebihan bahan. Setelah biodigester selesai dibangun, langkah berikutnya adalah mengisinya. Kami terkejut karena harus mendatangi rumah ke rumah untuk mencari pemilik sapi yang bersedia berbagi kotoran, tetapi ternyata butuh waktu lebih lama dari yang kami perkirakan. Setelah kotoran sapi terkumpul, kami mengisi biodigester hari itu juga dan mencampurnya dengan air dengan bubur yang sudah dibuat sebelumnya dari biodigester rawa pengolahan Arcata. Tiga puluh hari yang lalu kami mulai mencampur dan kami masih menunggu pengumpulan sambil mengamati perubahan kecil dalam wadah penampung gas.

Langkah Berikutnya

Kami berencana untuk melanjutkan pengolahan limbah rumah tangga kami ke digester. Kami juga berencana untuk menambah tangki penampung gas yang lebih baik, kami kekurangan dana di pertengahan semester dan berharap dapat mengalokasikan lebih banyak uang untuk itu saat dana musim panas terkumpul. Kami masih berharap dapat mengadakan pesta BBQ untuk teman-teman kami dengan makanan yang dimasak sepenuhnya dari gas rumahan.

Kesimpulan

Meskipun kami dapat memperoleh bahan baku secara lokal dan tetap sesuai anggaran, perkiraan waktu kami untuk pengumpulan gas kurang dari yang diharapkan. Waktu yang cukup, serta fasilitas kedap udara, diperlukan untuk pengumpulan metana yang efisien. Humboldt County tidak memiliki kondisi cuaca yang ideal untuk mendukung pencernaan anaerobik melalui sinar matahari. Karena diperlukan suhu minimal 110 derajat, sumber panas dari gas metana setelah terkumpul cukup banyak akan menjadi cara yang paling efisien untuk memanaskan digester. Rencana kami meliputi pemantauan proyek secara berkelanjutan setelah semester berakhir untuk menutup siklus metana dengan cara ini.

Tinjauan Literatur

Tinjauan Pustaka - Jess B.

Biomimikri, Inovasi yang Terinspirasi oleh Alam , oleh Janine M. Benyus

Buku ini menguraikan manfaat meniru alam dalam proses alami seperti cara mengurai limbah, cara menghasilkan perekat yang kuat, dan berbagai inovasi lainnya, untuk mencapai inovasi mutakhir guna meningkatkan dunia modern kita. Ada banyak contoh tentang bagaimana berbagai pertanian dan organisasi memanfaatkan teknologi ini. Salah satu contoh khususnya menarik bagi proyek ini, bagian yang menguraikan petani rumput yang memelihara ternak di Midwest. Alih-alih mengelola sistem dalam model tradisional di mana pakan biji-bijian diberikan kepada sapi, para petani ini membiarkan kawanan ternak keluar ke ladang untuk merumput di antara rumput. Simbiosis sapi-sapi ini dan kandang sapi mereka di lahan petani memungkinkan jenis pengelolaan baru, di mana para petani "sekarang menganggap diri mereka sebagai pemanen surya---mengubah sinar matahari menjadi rumput dan kemudian menjadi daging dan susu." (Benyus 45). [1] Beberapa informasi tambahan yang bermanfaat yang saya ekstrak dari bagian buku ini adalah bahwa dalam kondisi mikroba yang sehat, kandang sapi akan terurai dalam waktu tiga minggu di lingkungan yang hangat.

Cradle to Cradle , oleh William McDonough & Michael Braungart

Menjelaskan cara-cara bagi industri untuk menutup siklus produksi mereka relevan dengan semua usaha bisnis. "Saat ini, dengan pengetahuan kita yang semakin berkembang tentang bumi yang hidup, desain dapat mencerminkan semangat baru. Bahkan, penulis menulis, ketika desainer menggunakan kecerdasan sistem alami—efektivitas siklus nutrisi, kelimpahan energi matahari—mereka dapat menciptakan produk, sistem industri, bangunan, bahkan rencana regional yang memungkinkan alam dan perdagangan hidup berdampingan secara menguntungkan" (MBDC). [2] Memiliki siklus tertutup dengan membangun biodigester adalah cara terbaik untuk menyeimbangkan asupan limbah biologis dan menyediakan bahan bakar pembakaran bersih pada saat yang bersamaan.

The Humanure Handbook, Panduan Pengomposan Kotoran Manusia oleh Joseph Jenkins

Bacaan yang bagus tentang bagaimana hubungan manusia dengan limbah mereka sendiri harus berubah dan berbagai alasan untuk melihat mengapa hal itu harus menjadi siklus tertutup. Buku ini memiliki banyak informasi mengenai detail yang lebih rinci dari proyek ini. Tidak diragukan lagi, teks ini akan dirujuk dalam banyak kesempatan. Bagian yang menurut saya paling bermanfaat dan menarik berkaitan dengan lumpur limbah. Selain tujuan proyek kami, kami akan menyertakan kemampuan untuk membuat api dari gas metana, produk sampingan yang sangat baik dari pupuk yang kaya akan tersedia setelah beberapa bulan pencernaan. Buku ini mengutip betapa jauh lebih baik sistem ini di tempat-tempat seperti Duisberg, Jerman, di mana pabrik limbah berusia 100 tahun mengomposkan lebih dari 100 ton sampah rumah tangga sehari (Jenkins 231). Ada banyak kota lain yang menyediakan "biobin" untuk mengumpulkan sampah kompos rumah tangga. Buku ini menyiratkan bahwa kita harus menantikan pengumpulan kotoran manusia yang canggih oleh kotamadya dan memberikan statistik berikut tentang inovasi lumpur limbah Amerika. “Pada tahun 1988, di Amerika saja, hanya ada 49 fasilitas pengomposan lumpur kota yang beroperasi. Pada tahun 1997, jumlahnya menjadi lebih dari 200. Industri pengomposan di Amerika tumbuh dari kurang dari 1000 fasilitas pada tahun 1988 menjadi hampir 3800 pada tahun 2000 dan jumlah tersebut akan terus bertambah” (Jenkins 231) [3]

Proses dan Peralatan Gas Metana oleh Oliver W. Boblitz

Artikel yang ditinjau sejawat ini merupakan aplikasi paten AS untuk biodigester dengan tujuan memproduksi gas metana. Skemanya sedikit lebih besar dari ukuran proyek yang sedang kami lakukan, namun, ada beberapa informasi penting tentang cara kerja proses pemecahan metana. Secara khusus disebutkan, bubur harus tetap berada di antara pH 6 dan 8; dijaga antara suhu 100 dan 140 derajat F dan memanaskan bubur dengan cara ini hingga 10 hari untuk mencapai efek yang diinginkan. Ada penerapan pengumpulan tenaga surya untuk pemanasan yang perlu dipertimbangkan. [4]

Tinjauan Pustaka - Josh Bancroft

Pencerna metana yang dibangun di pertanian Foster Brothers di Middlebury, Vermont dirancang dengan tujuan mengubah sesuatu yang negatif menjadi peluang yang positif. Kedua bersaudara itu merancang sistem sedalam delapan kaki dengan tangki semen bawah tanah. Proses anaerobik memecah kotoran lebih dari 350 sapi dan melepaskan metana. Sebuah pipa menyalurkan metana ke ruangan lain untuk membersihkan hidrogen sulfida yang ada dalam gas, inilah yang membuat kotoran berbau. Metana yang lebih bersih kemudian disalurkan ke mesin pembakaran internal yang dihubungkan ke generator yang menghasilkan daya 360.000 kWh untuk menjalankan seluruh pertanian.

Kedua bersaudara itu menghadapi beberapa masalah dengan proyek tersebut. Ketika menerapkan ide tentang digester, mereka menerima banyak sekali proposal. Mereka harus memilih yang terbaik untuk pertanian mereka. Mereka menolak proposal yang tidak masuk akal seperti sistem yang membutuhkan tangki seluas tujuh hektar. Ide awal kedua bersaudara itu adalah menjual listrik yang dihasilkan kepada masyarakat sekitar, tetapi pada akhirnya mereka menyadari bahwa kerugian ekonominya terlalu besar dan akhirnya memutuskan untuk menggunakan energi tersebut untuk menyalakan pertanian dan rumah-rumah yang terletak di properti tersebut. [5]

Metana merupakan komponen utama gas alam, yang berasal dari tumbuhan dan alga purba. Metana diproduksi secara alami di tempat pembuangan sampah dan juga dapat diproduksi di pusat pengolahan limbah tempat terjadinya penguraian alami limbah manusia. Penggunaan digester metana merupakan ide yang sangat bagus untuk memanen gas alam ini. Sungguh mengagumkan melihat penggunaan digester di negara-negara terbelakang yang memberi mereka sumber bahan bakar alternatif yang sangat murah untuk menerangi dan menghangatkan rumah mereka.

Sangat disayangkan bahwa digester metana tidak digunakan secara luas di negara-negara maju, karena ada begitu banyak potensi energi yang terbuang sia-sia. Gas alam dapat menyediakan listrik untuk rumah Anda, memanaskan air, dan menghangatkan rumah Anda dengan biaya yang jauh lebih murah dibandingkan dengan menggunakan gas yang disediakan oleh perusahaan seperti PG&E. [6]

Bakteri tumbuh tanpa cahaya dan oksigen. Bakteri ini membantu mencerna bahan organik dan dengan ini produk sampingan berupa gas alam diproduksi. Ketika gas dicampur dengan oksigen, gas tersebut dapat digunakan sebagai bahan bakar. Saya merasa sangat keren bahwa panas yang dihasilkan dari pembakaran gas "dapat digunakan dengan mesin pemanas, yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik atau listrik." (Mulvaney pg 36) [7] Biogas seharusnya lebih banyak hadir dalam kehidupan sehari-hari. Di beberapa lokasi seperti Arcata, tenaga surya bukanlah pilihan terbaik sebagai sumber energi alternatif. Namun, terlepas dari kondisi cuaca, energi alternatif tetap dapat diproduksi dengan digester.

Metana adalah gas alam yang dihasilkan oleh dekomposisi anaerobik bahan organik. Proses anaerobik terjadi secara alami di daerah rawa. Proses ini berhasil karena badan air kedap udara dengan lumpur rawa yang menahan oksigen. Proses anaerobik terjadi dalam tiga tahap. Pertama, sekelompok mikroorganisme mengubah bahan organik menjadi kelompok organisme lain yang akan membentuk asam organik. Bakteri kemudian akan membentuk dan menyelesaikan proses mengubah bahan menjadi lumpur yang akan melepaskan metana [8]

Tinjauan Pustaka - Chris DeFoney

PENCERNAAN ANAEROBIK: Ini merangkum proses pencernaan yang dimulai dengan bakteri fermentasi yang menciptakan bakteri pembentuk asam dan asetat dari bahan organik. Makanan berenergi tinggi atau kotoran mengandung gula dan terurai lebih cepat sebenarnya dapat menciptakan terlalu banyak asam yang menghambat bakteri karena pH tinggi yang dapat menghentikan pencernaan anaerobik secara bersamaan. Namun selama Anda memulai dengan sejumlah besar bakteri fermentasi yang ditemukan dalam bahan bakar berenergi rendah seperti kotoran sapi, bakteri pembentuk Metana akan mengonsumsi semua asetat dan asam yang terbentuk pada langkah pertama pencernaan, melepaskan metana CO2 dan gas lainnya. Bab singkat ini juga memberikan kisaran suhu untuk terjadinya bakteri metana dan gambaran yang baik tentang waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah metana pada suhu yang berbeda. [9]

Tenaga sapi: Artikel ini membahas tentang pengolah metana besar yang dibangun di peternakan sapi di Birdport, Vermont, yang berukuran 72' x 100' dengan kedalaman 14' dan menghasilkan 1,75 juta kwh per tahun. Peternakan ini cukup beruntung menerima hibah energi terbarukan dari USDA untuk pengembangan pedesaan yang memulai program tenaga sapi yang hebat dan menguntungkan ini. Sistem ini telah terhubung ke jaringan lokal di Vermont bagian tengah dan pelanggan dapat memilih persentase tagihan energi yang mereka inginkan untuk ditenagai oleh tenaga sapi. Ini adalah salah satu program paling sukses dari jenisnya di negara ini dan saya melihat popularitasnya terus tumbuh di masa mendatang. [10]

Buku berikutnya yang saya baca memberikan informasi yang sangat spesifik untuk konstruksi dan implementasi biodigester halaman belakang dan rasio air dan pupuk kandang yang direkomendasikan untuk bubur. Campuran yang direkomendasikan adalah 50% air dan 50% pupuk kandang, tetapi berat totalnya akan menjadi sekitar 90% air dan buburnya harus lebih sedikit bongkahannya. Jika campurannya tepat, pH antara 7-8, produksi metana akan mulai dalam waktu 8 hingga 10 hari. Kotoran sapi, ayam, kuda, dan babi semuanya direkomendasikan karena memiliki rasio karbon terhadap nitrogen yang baik dan memiliki bakteri fermentasi. [11]

Terakhir, saya meneliti nilai ekonomi biogas dan manfaatnya bagi kesehatan masyarakat. Bagi lingkungan, pembakaran metana membantu mengurangi gas rumah kaca, limbah organik, bau, dan patogen. Pencernaan anaerobik adalah teknologi netral karbon untuk menghasilkan biogas yang dapat digunakan untuk pemanasan, pembangkitan listrik, energi mekanik, atau untuk melengkapi gas alam. Biodigester digunakan di seluruh dunia dan berkembang pesat di negara-negara miskin yang sedang berkembang, yang merupakan pertanda baik bagi pembangkitan dan teknologi hebat ini. [12]

Referensi

  1. Benyus, Janine M. Biomimikri: Inovasi yang Terinspirasi oleh Alam. New York: Harper Collins, 1997.
  2. McDonough, William, dan Michael Braungart. Cradle to Cradle: Menata Ulang Cara Kita Membuat Sesuatu. New York: North Point, 2002. Cetak.
  3. Jenkins, Joseph. Buku Pegangan Humanure. Grove City, PA: Chelsea Green Publishing, 2005.
  4. Boblitz, Oliver W. "Proses dan Peralatan Gas Metana." Google. Bio-Gas Corporation, 3 September 1976. Web. < http://www.google.com/patents?hl=en >..
  5. Pahl, Greg. "Biomass." Dalam Buku pegangan energi yang didukung warga: solusi komunitas untuk krisis global. White River Junction, Vt.: Chelsea Green Pub. Co., 2007. 177-178.
  6. Chiras, Daniel D.. "Apa yang Ada di Cakrawala?." Dalam Panduan pemilik rumah untuk energi terbarukan: mencapai kemandirian energi melalui tenaga surya, angin, biomassa, dan tenaga air. Gabriola, BC: New Society, 2006. 283-284.
  7. Mulvaney, Dustin. "Biogas." Dalam Energi hijau, panduan dari A sampai Z. Thousand Oaks, California: Sage Publications, 2010. 36-38.
  8. Energy Savers: Cara Kerja Pencernaan Anaerobik (Pemulihan Metana)." EERE: Halaman Utama Energy Savers. http://web.archive.org/web/20120817140643/http://www.energysavers.gov:80/your_workplace/farms_ranches/index.cfm/mytopic=30003 (diakses tanggal 10 Februari 2012).
  9. Lusk, P. Pemulihan metana dari kotoran hewan: buku kasus peluang terkini. Golden, Colo.: National Renewable Energy Laboratory, 1998. Cetak.
  10. Pahl, Greg. Buku pegangan energi yang didukung warga: solusi komunitas untuk krisis global. White River Junction, Vt.: Chelsea Green Pub. Co., 2007. Cetak.
  11. Doerr, Beth, dan Nate Lehmkuhl. METHANE DIGESTERS. North Fort Myers: Echo Technical Note, 2001. Cetak.
  12. Anaerobic Digesters | Pusat Solusi Iklim dan Energi. Pusat Solusi Iklim dan Energi | Bekerja Bersama untuk Lingkungan dan Ekonomi. Pusat Solusi Iklim dan Energi, 9 Februari 2011. Web. 13 Februari 2012. < http://www.c2es.org/technology/factsheet/anaerobic-digesters >.
Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.