Wie man eine kompakte Biogasanlage baut

Siehe:

Howtopedia → How to Build the ARTI Compact Biogas Digestor
└─ Howtopedia-deutsch → Wie man eine kompakte Biogasanlage baut

Kurzbeschreibung

• Problem: Kochbrennstoff, Abfallentsorgung, Ineffizienz traditioneller Biogas-Anlagen mit Rindermist
• Idee: Sehr effiziente Biomethanisierung durch hochkalorische Abfälle für die bakteriologische Vergärung. Das System ist für jeden Haushalt nutzbar.
• Schwierigkeit: Bau: einfach bis mittel, Nutzung: einfach. Der Fermenter sollte bei 32–37 °C gehalten werden
• Preisrahmen: Ca. 100 $ mit neuen Materialien
• Benötigte Materialien: 2 Plastik-Wassertanks (einer 1 m³, einer 0,75 m³), flexibles Rohr, stabile horizontale Basis, Rahmen gegen Auftrieb des Gastanks, Ein- und Auslassarmaturen
• Geografisches Gebiet: Weltweit, in gemäßigten bis kalten Klimazonen muss die Anlage beheizt werden
• Kompetenzen: Einfache Sanitär-/Rohrleitungsarbeiten
• Wie viele Personen? 2
• Wie lange dauert es? Bau: 3–10 Stunden, Start der Methanproduktion: ca. 2 Wochen

Glossar

Biomethanisierung: Anaerobe Vergärung organischer Materialien durch Bakterien. Die Bakterien verdauen die Kalorien im Material und geben Methan und Kohlendioxid frei. Feedstock (Zufuhrstoff): Organisches Material, das regelmäßig in den Fermenter gegeben wird, um Methan zu erzeugen. Slurry (Gülle/Schlamm): Mischung aus zersetzendem Feedstock und Wasser.

Vergleich mit bestehenden Systemen

Der aktuelle Vergärungsprozess mit Rindermist, menschlichen Fäkalien, Brennereiabwässern usw. ist hoch ineffizient, weil die verfügbaren Kalorien und Nährwerte bereits weitgehend verbraucht sind (durch Tiere, Menschen oder Fermentation).

Energieausbeute muss zum Energieeinsatz passen: Methan hat ca. 11.000 kcal/kg. Für hohe Ausbeute braucht man hochkalorischen Input.

Heutige kommunale Abfall-Vergärung (z. B. zweiphasige Fermentation) reduziert zuerst aerob den Volumen (Kalorien gehen verloren), dann erst anaerob → nur ca. 10 kg Methan pro Tonne Feedstock in 40 Tagen (auch thermophil verkürzt die Zeit, aber nicht das Verhältnis).

In Indien limitiert Rindermist die Verbreitung häuslicher Biogasanlagen: - 40 kg Mist/Tag nötig → 6–8 Rinder - 40 Tage Verweilzeit → große Anlage - Tägliches Mischen mit Wasser, Einfüllen, Entsorgung von 80–100 Litern Gülle → viel Aufwand und Beschwerden.

Raum-, Geld-, Tier- und Wartungsprobleme verhindern die Technik bei vielen.

ARTI-Neue-Biogastechnologie (2003)

ARTI entwickelte 2003 eine neue Technik mit hochkalorischen Feedstocks (stärke- oder zuckerhaltig). → 250 kg Methan pro Tonne Feedstock (Trockengewicht) in nur einem Tag!

Haushalt mit 3 Mahlzeiten/Tag braucht nur 2 kg Material pro Tag.

Geeignete Materialien: Abfallgetreide, Pflanzensamen, Ölkuchen aus ungenießbaren Ölsaaten, ungenießbare/unverkäufliche Früchte (wilde Ficus, überreife Mangos/Bananen), Küchenabfälle, Ölrückstände, sogar Mehlkehricht aus Mühlen.

Durch kleine Mengen und schnelle Prozesse sinken Größe, Wartung und Preis drastisch: - Gaskammer: 750–1000 Liter → reicht für 2 Mahlzeiten einer 5-Personen-Familie - Täglich 1 kg vormittags + 1 kg abends (zerkleinert + Wasser) - Täglicher Gülle-Ausstoß: nur 10 Liter → gießen auf Garten oder recyceln - Preis: 5000–6000 Rs (ca. 112–135 $, 2007) ≈ zwei Plastiktanks + Betonbasis + Rahmen + Sanitärteile

Wie baut man die neue kompakte Biogasanlage?

Das Gerät besteht aus: - Zwei Plastik-Wassertanks (aus Sanitär-/Installationshandel). Der größere dient als Fermenter, der kleinere (umgedreht) als Gaskammer und passt teleskopartig hinein. - Einlassrohr: 3 cm flexibles Rohr (länger als Tankhöhe), unten am großen Tank angeschlossen, oben mit Trichter zum Einfüllen. Rohr locker oben befestigt (auch als Entlüftung nutzbar). - Auslass für Gülle: Oben am großen Tank → bestimmt maximalen Füllstand. - Gas-Auslass: Am inneren (kleinen) Tank → zum Herd. - Rahmen oben: Verhindert, dass die Gaskammer bei Überfüllung hochsteigt. Optional Gewicht auf Gaskammer für höheren Druck.

Methan brennt blau, rauch- und rußfrei → umweltfreundlich. Kombinierbar mit Tropfbewässerung.

Luftzufuhr am Brenner so einstellen, dass Flamme blau (nicht gelb) ist.

Wie startet man den Prozess?

Zuerst mit ca. 20 kg Gülle aus Rindermist + Abfallmehl/Stärke + Wasser befüllen. Die Bakterien aus Rinderdarm/Mist starten die Vergärung. Nach ca. 2 Wochen sollte Gas entstehen → Gaskammer steigt.

Test: Gas anzünden – wenn brennbar → hochkalorischen Feedstock zuführen.

Täglich: 1–1,5 kg zerkleinerter Feedstock + 10–15 Liter Wasser morgens + abends. Geeignet: Abfallmehl, Gemüsereste, Essensreste, Ölrückstände, Fruchtschalen, faule Früchte, Ölkuchen, Bananenwurzeln, Canna, Quecke, ungenießbare Samen (Leucaena, Sesbania, Tamarinde, Mangokerne), verdorbenes Getreide.

Stückige Materialien (>20 mm) zerkleinern (Mixer). Hand-/Pedal-Mixer in Entwicklung (ohne Strom).

Ertrag: ca. 250 g Methan/Tag pro 1 kg Trockenmasse.

Kann man das System in Städten nutzen?

Ja – ARTI-Technik nimmt leicht verdauliche Küchenabfälle an und passt perfekt in den städtischen Alltag. Eine Anlage halbiert den LPG-/Kerosin-Verbrauch zum Kochen und liefert wenig Düngerrückstand. Replizierbar überall, wo Platz und Temperatur (warm) vorhanden sind.

In Dörfern wurde Essensabfall früher an Tiere verfüttert oder weggeworfen. In Städten gibt es weniger Tiere → stinkende, faulende Abfälle locken Fliegen/Ratten. Diese Technik löst Haushalts- und Gemeinschafts-Abfallprobleme.

Welche Probleme können auftreten?

Die Anlage kann sauer werden und versagen, wenn überfüttert (besonders bei hochverdaulichen Materialien). Lösung: Fütterung stoppen, dann langsam wieder aufbauen. Bei frühen kleinen Systemen (0,5–0,75 m³) häufiger als bei späteren größeren.

Sicherheit

Biogas ist nicht komplett ungefährlich (wie Wasser, Strom, Autos). Wichtige Regeln beachten:

Brand/Explosion

Methan (0–80 % in Biogas) bildet explosive Gemische mit Luft (5–15 % Methan). Keine offenen Flammen in der Nähe! Elektrische Geräte explosionsgeschützt. Funkenquellen vermeiden (Stahlwerkzeuge, Stromschalter, Handy, Statik).

Flammentest: Kleine Probe fern vom Fermenter nehmen oder Flammenfalle (mind. 20 m Schlauch) einbauen.

Biogas verdrängt Luft → Sauerstoffmangel → gute Belüftung nötig (Brand-/Erstickungsgefahr minimieren).

Krankheiten

Vergärung nutzt unbekannte Bakterien (oft aus Tierkot). Kontakt vermeiden, danach gründlich waschen (vor Essen/Trinken). Gerüche können auftreten – Vergärung reduziert Pathogene (besonders bei höheren Temperaturen), aber Vorsicht bleibt geboten.

Erstickung

Biogas: CH₄ (leichter als Luft, sammelt sich oben), CO₂ (schwerer, sammelt sich unten), H₂S (faule Eier, zerstört Geruchssinn und Lunge, wird bei Gefahr geruchlos).

→ Gute Belüftung, Vorsichtsmaßnahmen, Schutzausrüstung machen Biogas zum guten Diener statt zum schlechten Meister.

Wenn du experimentieren möchtest...

Da Rinderdarm-Bakterien alles verdauen, was Rinder verdauen können → alles, was Rinder fressen, produziert Methan.

Vielleicht gibt es andere Bakterien (z. B. aus Termiten-Darm), die ligninhaltiges Material besser abbauen? Amerikanische Forscher experimentieren mit Termiten.

Bakterien entwickeln sich bei passendem Feedstock → ein paar zermahlene Termiten in die Gülle geben könnte Methanausbeute bei kalorienarmen Materialien steigern.

Wie kauft man das ARTI-System? Kosten & Zahlung

Samuchit Enviro-Tech (SET) Pvt. Ltd. (von ARTI-Mitgliedern gegründet) vermarktet das System. Geschulte Techniker installieren mit lokalen Plastiktanks + SET-Sanitärkit + Gusseisen-Einzelbrenner-Herd + Gashahn. Kit kostet ca. 2350 Rs (inkl. Steuern/Transport in Indien).

Gesamtkosten für typische Haushaltsanlage (1000–1500 Liter): ca. 10.000 Rs (lokale Tank-/Arbeitskosten variieren).

Erfolgsgeschichte

ARTI gewann 2006 den Ashden Award for Sustainable Energy (Kategorie Ernährungssicherheit) für diese Technik.

Seit 2003 ca. 1000 Anlagen durch ARTI-Personal installiert (ländlich + städtisch in Maharashtra). Weitere 1000+ durch Enthusiasten (nach ARTI-VCD/Booklets). In Maharashtra kopieren unabhängige Hersteller das Design. Monatlich 30–50 neue Anlagen.

Pune-Müllbehörde will keine Deponien mehr → fördert Biogas-Anlagen für Essensabfälle. Rathäuser haben Demonstrationsanlagen (lokale Küchenabfälle → Tee für Beamte/Besucher).

Alternative Designs

Modell mit 2 (gereinigten) Ölfässern

(Lecks mit Seifenwasser prüfen.)

Verbessertes Modell mit Gaskammer

Großes Fass-Modell

Kleines Haushalts-Modell

Literatur und Quellen

Dieser Artikel basiert auf dem ARTI-Buch „Rural Technologies developed by ARTI“ (Appropriate Rural Technology Institute, Pune) und auf: Biogas 1 & 2 by People of Africa Biogas Centre, ISBN: 978-1-60322-031-6

Links

www.arti-india.org www.knowledgepublications.com www.energybiolive.com www.adelaide.edu.au/biogas/ TECHNICAL AND BIOLOGICAL PERFORMANCE OF THE ARTI COMPACT BIOGAS PLANT FOR KITCHEN WASTE – CASE STUDY FROM TANZANIA

Kontakte

Appropriate Rural Technology Institute (ARTI) 2nd Floor Maninee Apartments, Survey No.13, Dhayarigaon / Pune / Maharashtra / 411 041 India E-Mail: arti_pune(at)vsnl.net Tel.: 00 91-20-24390348 / 24392284 Fax: 00 91-20-24390348

Installation und technischer Support: Samuchit Enviro-Tech Pvt. Ltd. Flat No. 6, Ekta Park Co-op Hsg Society, Behind Nirmitee Showroom / Law College Road, Erandwana / Pune – 411004 Tel. & Fax: 020-25460138 E-Mail: samuchit(at)vsnl.net

Deeplink:

http://de.howtopedia.org/wiki/Wie_baut_man_den_ARTI-Kompakt-Biogasermenter