ביו גז – אצלך בבית! חלק א'

את תהליך יצור הביוגז והמעכלים האנאיירובים פגשתי לראשונה לפני כ-6 שנים דרך פעילות במהנדסים ללא גבולות. מאז נושא זה מעניין אותי ביותר, לכן אני משקיע זמן רב בלמידת התהליך לעומק וכיצד ניתן לשפרו. המידע במדריכים הבאים כולו על סמך הניסיון שלי ושל אחרים, נחקר והוכח באקדמיה (אולי יותר חשוב…זה עובד!).

במאמר זה נתמקד בתיאור כיצד עובדת מערכת הביו-גז ונבין לעומק את ליבת המערכת. במדריכים הבאים נדבר על תכנון ביתי (לבית עם חצר או גג) למערכת ודרכים לשפר ולייעל את המערכת.

מהו ביו גז?

ביו גז הנו תערובת גזים המופקים מפסולת אורגנית פריקה ביולוגית, פסולת זאת יכולה להיות קומפוסט, צואת בעלי חיים ועוד.

פסול אורגנית- חומר ההזנה:

פסול אורגנית- חומר ההזנה:

הגזים בתערובת הם מתאן 55 %, פחמן דו חמצני 44%, H2S כ-1%, ולחות ברוויה.

התוצר

 

הרכב גזי מלא

הרכב גזי מלא

מהר למעלה

מה ניתן לעשות בגז

בעיקר בישול, אך גם כן תאורה, חימום והרתחת מים, הפקת חשמל וכל דבר אשר ניתן לעשות מדלק פוסילי.

הנה דוגמה למערכת במשק מודל:

שימושים שונים שניתן לעשות בעזרת המערכת במשק מודל

שימושים שונים שניתן לעשות בעזרת המערכת במשק מודל

מהר למעלה

יתרונות

היתרון העיקרי של גז זה הוא שזהו משאב אנרגיה מתחדש, איננו דורש השקעת קרקעות, דשנים, מים, ואנרגיה כדי ליצור אותו. לא כמו דלקים מתחדשים אחרים כגון ביואתנול, ביודיזל וביודלקים אחרים הדורשים גידולי שדה מיוחדים באופן מכוון, דבר הגוזל קרקעות ודשנים ששימשו בעבר לגידול מזון.

יתרון נוסף הוא הנוזל היוצא בצידו השני של המערכת, הנוזל כולל ריכוז גבוה של חנקן, זרחן ושאר המינרלים הדרושים לצמח, לכן ניתן להשתמש בנוזל זה כדשן לצמחיה ולגינה (תוך כדי שמירה על כללי זהירות ממגע ישיר עם החומר).

מהר למעלה

חסרונות

ערכו האנרגתי נמוך ביחס לגזים אחרים.

השוואת ערך קלורי בדלקים שונים

השוואת ערך קלורי בדלקים שונים

החדשות הטובות הן שבעזרת טיפול נכון, נוכל לעלות את ערכו האנרגתי כדי שיהיה קרוב יותר לזה של המתאן (למתקדמים).

מהר למעלה

כמה גז ניתן להפיק מהפסולת האורגנית?

באופן כימי תאורטי, מקילוגרם אחד של אשפה אורגנית יבשה נוכל ליצור כ0.87 קו"ב ביו גז (446.7 ליטר מתאן ו421.2 ליטר של פחמן דו חמצני, לכן 868 ליטר ביו גז = 0.868 קוב ביו גז). בפועל, מכיוון שלא מתקיים פירוק מלא של החומר האורגני אנו זקוקים לכ-25 קילו גרם של חומר אורגני יבש, שנותן כ1 קו"ב גז מתאן, ששווה ל3 שעות בישול.

המטרה: התנתקות ממקור האנרגיה הפוסילית במטבח, ספק גז חיצוני, האם זה אפשרי?

25 קילו למשל זוהי כמות הפסולת האורגנית (היבשה) שאנו זורק לקומפוסט בשבוע (דירת 3 נפשות), בעזרת בישול נכון במטבח ע"י בישול מרוכז בסיר גדול לכל השבוע, סיר לחץ או בידוד נכון של הסיר (hayBox), התוצאה היא שאנו יכולים לספק לעצמינו את כל האנרגיה הדרושה לנו במטבח! ולשמור את בלון הגז החיצוני רק למקרה חירום.

מהר למעלה

איך יוצרים ביו גז

בעזרת מעכל אנאיירובי (ללא חמצן), Bio-Digester, איך זה נראה? הנה כמה דוגמאות שונות למערכות בגדלים שונים.

מעכל בדרום מזרח אסיה

מעכל בדרום מזרח אסיה

מעכל

 
פסולת חזירים
מעכל אנאיירובי בנפאל שנבה ע"י מהנדסים ללא גבולות בטכניון

מעכל אנאיירובי בנפאל שנבה ע"י מהנדסים ללא גבולות- טכניון

מהר למעלה

אופן הפעולה

אופן הפעולה מאוד פשוט, מצד אחד המערכת מוזנת מפסולת ומים (1), הפסולת מתפרקת לביוגז במעכל האנאיירובי (ללא חמצן) (2), השאריות של המים יחד עם חומרי דשן יוצאים מצד שני וטובים לדישון הגינה (3), הגז נאסף ויוצא למטבח בעזרת הצינור (4) (5), מדי פעם יש לבחוש את תוכן המערכת (6).

שימו לב כי קו מפלס המים בתמונה של (7)ו (1) זהה, ואילו (8) יהיה זהה או נמוך להם בעקבות לחץ הגז, פרט זהה יהיה חשוב לתכנון מערכת האישית.

שרטוט הסברה.

שרטוט הסברה.

מהר למעלה

כיצד עובד התהליך

חיידקים מטוגנזיס

חיידקים מטוגנזיס

מילת הקסם חיידקים, חיידקים אנ-אירובים (ללא נוכחות חמצן), בשם מטוגנזיס. קיימים כ6 קבוצות חיידקים שתפקידם לפרק את החומר האורגני, להפוך אותו לתוצרי ביינים ולבסוף לביו גז (למתקדמים אשמח לתת הסבר מפורט).

למי שבכל זאת רוצה לראות את אופן פעולתם המדהים של חיידקים ואיננו מפחד מצרפתית, הנה סרטון מומלץ מאוד.

 
מהר למעלה

טווחי טמפרטורת העבודה:

  • מזופילי: 30-40oC
  • תרמופילי: 50-60oC (יותר יעיל, אך חלק מהמתאן הנוצר ילך לחימום הריאקטור)
  • תמיד יש לשמור מעל 20 מעלות, ולא התהליך יאט מאוד, דבר שידרוש נפחים גדולים ביותר.
מהר למעלה

זמן

למערכת לוקח כחצי שנה עד 8 חודשיים כדי להתחיל לפעול, הדרך בה אנו מזרזים אותה היא ע"י הבאת ביומסה (חיידקים) ממעכל אנ-אירובי אחר, זמן השהייה הרצוי במערכת הוא לפחות כחודש (4 עד 8 שבועות), לכן יש לתכנן את נפח המערכת כך שיתאים לספיקות הדרושות.

בחודש הראשון של הפעלת המערכת כדי לגרום לאוכלוסיית החיידקים להתייצב (כדי שלא יהיה חוסר איזון בן משפחות החיידקים – מופיע הסבר בסרטון) נזין את המערכת בחומר אורגני יותר מעובד (צואת בעלי חיים למשל) ופחות עשיר בסוכרים, לאחר תקופת ההתנעה הביו-מסה יהיה יציב מספיק ולכן יורד החשש מהפרת האיזון.

מהר למעלה

סיכום

קיימים מדריכים רבים וחומר רב ברשת. נושא הביוגז זהו נושא עתיק שמוכר עוד מסין לפני כאלפי שנים, ויחד עם זאת כדי לקבל תוצאות טובות יש לעשות זאת בדרך הנכונה. במדריך הבא אתן שרטוט ראשוני ואת העקרונות התכנונים שיש לקחת בחשבון כדי לבנות מעכל אנ-אירובי ביתי, בניני או שכונתי.

תודה

אם אהבתם את זה, בטח תאהבו גם את:

נשארת עם המון שאלות? רוצה לפתוח דיון בנושא?
פורום "בידיים" מחכה לך!

מהר למעלה

אודותי

פורסם ב מאמרים ומתוייג תחת , , , , , , . שמור את הקישור הישיר.

18 תגובות לביו גז – אצלך בבית! חלק א'

  1. דניאל:

    לא מובן לי, לגז הזה יהיה ריח? כי ללא ריח יש סכנה בזמן דליפה שלא ניתן יהיה לדעת עליה. הריח מוסף לגז הנמכר לנו. מישהו יודע?

    • ליאור זינגר ליאור זינגר:

      דניאל שלום (יש לך מזל שאני בדיוק כותב מדריך ולכן אני באתר והתגובה כה מידית),
      לגז הבישול הנמכר לנו (גפ"מ בשמו המקצועי) אין ריח ולכן מוסף אליו גז נוסף עם ריח על מנת לדווח לנו על דליפה.
      הביו גז הינו רובו מתאן (שזהו הגז הטבעי שכעת שואבים מלב הים), ופחמן דו חמצני, הם מהווים 99% מתוכלת הביו גז והם חסרי ריח, אך האחוז הנוסף הינו H2S שזוהי הגופרית שאנו מריחים במעיינות חמים או בביציים ששכחנו באוטו, ולאחוז הקטן הזה יש הרבה מאוד ריח.

      בזמן בניית מערכות אני נוהג להוסיף רכיב נוסף (בפוסט-בטיפול) שמטרתו לספוח את הגז הזה כדי להוריד את ריכוזו וריחו החריף.
      לכן אם למערכת יש דליפה או נזילה בראקטור מיד נריח את הריח החריף, אם הדליפה בטיפול המשך גם נריח אך פחות חזק (סוג של אינדיקציה).
      אגב הלחצים אליהם נגיע נמוכים, ולכן החשש של אסון כמו של בלוני גז קטן כאן בכמה סדרי גודל.

      מקווה שעניתי לך, ואם אתה מתכנן לבנות מערכת, דבר איתי.

      ליאור :)

      • דניאל:

        בקצרה התשובה היא כן? כלומר יש ריח שמתלווה מדליפה מהמתקן או מהשימוש בכיריים של הגז?
        חובה חצר פרטית? אפשר על גג בניין? אני קומה אחת לפני אחרונה (קומה שלוש מתוך ארבע).
        אשמח לראות את המדריך כשיהיה מוכן. מתי יהיה מוכן? יופץ בתשלום או בחינם?
        תודה על התשובה ואשמח לעוד אחת.

  2. ליאור זינגר ליאור זינגר:

    יום חמישי הגדול זה קורה! בניית מערכת הביוגז במרכז לקיימות שכונתית בבאר שבע! כבוד, באר שבע על המפה! (אפילו לפני תל אביב :) )

    כל המעוניין לקחת חלק צרו עמי או עם מתן קשר.

    ליאור

  3. מיכאל פיין מיכאל:

    שמעתי כבר לפני זמן מה על ביו גז וזה נראה לי כמו פתרון ממש אדיר. כשדיברתי על זה עם אנשים נוספים עלו כמה שאלות שנראו לי חשובות ואני אשמח לקבל עליהן תשובה :)

    1 – האם יש איבוד של ביומאסה בתהליך ייצור הביו גז? כלומר, האם ייצור ביו גז פוגע במעגל האדמה > מזון > קומפוסט?

    2 – גז מתאן בעצמו נחשב לגז חממה משמעותי. עכשיו ברור שעדיף להשתמש בביו גז מאשר בדלקים פוסיליים, אבל האם הוא בעצמו לא תורם לשינוי האקלים? כנ"ל לגבי תכולת ה-CO2 הגבוהה שתיארת במאמר.

    יכול להיות שהתשובה לשתי השאלות היא 'כן, אבל ההשפעה היא זניחה' ואז הייתי רוצה לראות את הזניחות הזו במספרים בהשוואה לדברים אחרים.

    אם אתה מתכוון לדבר על כל אלו באחד המאמרים הבאים בסדרה – אני אחכה בסבלנות. :)

    • ליאור זינגר ליאור זינגר:

      מיכאל שלום,
      שאלות טובות שאלת (ולכן אתקן מאמר זה של מידע כללי ואכניס גם לשם את המענה) אך לבנתיים:

      תהליך יצור הביו גז לוקח את החומר האורגני שקודם לכן שלחת לקומפוסט ומפרק אותו לביו גז, אז מה ההבדל?

      בהכנת קומפוסט החיידקים (האיירובים) מפרקים את החומר האורגני הפריק (סוכרים ורב סוכרים) לCO2 (בסוף תהליך ביוכימי ארוך), אותו CO2 נפלט לאטמוספירה (גז חממה אם תרצה לומר, למרות שכך גם מתרחש בטבע), בתהליך זה מתפרקת גם האמוניה (בתהליך הנקרא נטריפיקציה, מלווה בתהליך נוסף הנקרא דנטריפקציה) לחנקן גזי. מה שאומר שאותה אמוניה (לכל צורותיה) במקום לשמש כחומר דישון נעלמת לאטמוספירה.

      ואילו ביצור הביו גז: גם שם חיידקים פועלים, אך הפעם אלו הם חיידקים אנאיירובים אשר יוצרים כ45 אחוז CO2 ו55% מתאן. במתאן אנו משתשים לשריפה ולאחר מכן נפלט כCO2 כמו כל תהליך שריפה רגיל. אז בסופו של יום כמות הCO2 זהה בין השניים, אך אנו חסכנו שריפה של דלק פוסילי (והובלתו). לכן מאזן הCO2 לטובתנו :)

      בנוסף מהראקטור של הביו גז יוצא גם זרם נוזלי, בו נמצאת כל האמוניה ושאר החנקנים אשר זמינים לצמח כדשן (דשן נוזלי אורגני), לכן הרווחנו בנוסף כמות מכובדת של דשן נוזלי. ע"י כך חסכנו קנייה, הפקה (בזבזנית באנרגיה במיוחד שלב קיבוע החנקן, שהיום מבוצע בסין ונשלח לארץ כאמוניה) והובלה של דשן נוזלי. אז בסופו של דבר חסכנו שריפה של עוד דלקים!

      נכון הדבר כי מתאן זהו גז חממה פעיל פי 22 מCO2, אך אם אנו שורפים אותו ודואגים למערכת טובה ואטומה, אז סכנה של פליטתו נעלמת.

      בקיצור מבחינת מאזן CO2 אנו יוצאים מאוד מורווחים, אם תרצה מספרים אוכל לחשב לך.
      מקווה שעינת לך, בכל מקרה תודה על השאלות הטובות :)

      ליאור

  4. מתן יעקב גולן מתן יעקב גולן:

    עניי עירו קודמים
    עמדו בתור!
    יום בנייה בחמישי הקרוב במלקש
    בואו להתנסות

  5. מתן יעקב גולן מתן יעקב גולן:

    תעמדו בתור
    עניי עירו קודמים

  6. קהילות חקלאיות בנפאל משתמשות בפתרון הנ"ל כבר כמה שנים בהצלחה רבה, כל הכבוד למהנדסים ללא גבולות על הישום המוצלח.

    • ליאור זינגר ליאור זינגר:

      אילן תודה רבה,
      איפה אתה זכית לראות את המערכת? ומה הייתה ההתרשמות שלך?

  7. ברק:

    צריך לזכור שמדובר בגז דליק, דחיס ולכן גם פציץ, האחסנה שלו חייבת להיות בצורה נאותה ובמיכלים ללא דליפות ועמידים ללחץ. אני בטוח שבמדריכים הבאים באמת תסביר על זה אבל חשוב להדגיש את מהתחלה.
    עוד עניין בטיחותי חשוב, ראיתי בתמונות שרוב המיכלים נמצאים באמת מתחת לפני הקרקע- עניין בטיחותי חשוב בהחלט, אבל (!!!) ביו גז (ולמעשה הרבה מאוד גזים אחרים) יכולים לנוע בתווך הקרקע ולכל הכיוונים ונוטה להצטבר איפה שיש לו כיסים (מרתפים, מחסנים תת קרקעיים וכד'…)וכשהוא מצטבר ומישהו יורד עם סיגריה….

    • ליאור זינגר ליאור זינגר:

      ברק שלום,
      ראשית, אני מאוד בעד בטיחות, ובמדריך הבא (חלק ב') אכתוב כמה כללי זהירות מומלצים, ושיטה יעילה ופשוטה לחיפוש נזילות (של הגז).

      בכל מקרה, הלחץ של הגז לא הכי גבוה, וכמובן שלא מגיעים לרמת דחיסות כמו בלוני הגז המסחריים, שם דוחסים את גז הבוטאן לפאזה נוזלית.

      בעיה עם הגז היא ריכוז נמוך של H2S,( שבריכוזים נמוכים מסריח ביותר). אך משפט חכם ששמעתי פעם הוא שבפרמה קלצ'ר אין בעיות, אלא הרבה פתרונות, לכן אותו הגז (H2S) יעזור לנו לאתר מצבים של נזילות כמו שהזכרת.

      אז ברק תודה הערה מתקבלת ואתן לכך דגש נוסף במדריך הבא :)

      ליאור

  8. ליאור, קח אותנו בחשבון לsite נוסף למחקר.
    אותנו = הסדנא הקהילתית לקיימות בטבעון

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. (*) שדות חובה מסומנים

תגי HTML מותרים: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

להעלות תמונה (למעלה)