Cum funcționează bioreactorul pentru solar sau seră

Articolul de față este realizat pe baza informațiilor furnizate de echipa prof. univ. Ioan Stamatin din cadrul Facultății de Fizică (Universitatea București) și face parte dintr-o serie de materiale dedicate proiectelor inovatoare pe care aceștia le-au dezvoltat în cadrul Centrului 3NanoSAE. Conceptul bioreactorului a apărut în contextul proiectului FC-Farm (Băleni, județul Dâmbovița) al cărui scop a fost implementarea unui sistem modular, dimensionat în funcție de necesități și care să asigure autonomie termică serei sau solarului pe timp de iarnă. În rândurile următoare vă prezentăm date tehnice cu privire la acest bioreactor.

Dimensionarea

Practic, bioreactorul este o structură cilindrică, putând fi folosit nu doar pentru a produce biogaz, ci și energie termică. Pentru o cantitate de circa 50 tone de compost, volumul calculat al bioreactorului este de 70 mc, înălțime 2,5 m, iar diametrul de cca 6 m. Bioreactorul experimental de la Băleni a fost alimentat cu 35-40 tone de deșeuri vegetale sub formă de vreascuri și uscături sortate din pădure. Densitatea compostului variază în funcție de starea de elaborare: mărunțirea (calitatea rumegușului). Densitatea inițială poate fi de 0,3 kg/mc, iar după umidificare poate ajunge la 1 t/mc. La un compost de o bună calitate, densitatea trebuie să fie cuprinsă între 0,6-0,7 t/mc, iar perioada pentru preparare este de circa 18 luni de fermentare. Trebuie avut grijă să se menţină un raport suficient de ridicat de umiditate (40%-50%) la orice moment în întreaga perioadă de elaborare, fiind necesar un sistem automat de udare.

Încărcarea și impregnarea cu apă

Experimentul celor de la Facultatea de Fizică a arătat că un metru³ de deșeuri lemnoase sub formă de rumeguș poate absorbi și reține circa 700 de litri de apă pe o perioadă de trei zile. Impregnarea se realizează pe măsură ce reactorul se încarcă. La fiecare 20 cm strat de încărcare se udă până la punctul de saturație. Excesul de apă ce se colectează la baza reactorului se drenează și se recirculă periodic prin pulverizare peste reactor, prin intermediul unui sistem de pompare.

Producerea de energie termică din fermentare

Bioreactorul construit în solarul de la Băleni a fost izolat termic cu baloți de paie. Pe parcursul fermentării compostului din uscături se degajă caldură, temperatura medie ajungând la 60°C. Căldura este rezultatul proliferării și activității bacteriilor.

Experimental s-a demonstrat că, folosind bioreactorul de 50 tone, se poate produce apă caldă la 600°C (la intrare 100°C) la o rată de 4 l/min pentru 6 luni fără a interveni în bioreactor pe perioada de funcționare. Bioreactorul de 50 tone poate încălzi o incintă de 100 mp pentru cel puțin 6 luni. Un bioreactor cu amprenta la sol de 23-25 mp pentru o masă de încărcare de 17.000-20.000 kg, echipat cu 2-3 turnuri asigură încălzirea unui solar dublu inflat de 100-110 mp și volum de 200 mc.

Materia primă

Pentru alimentarea bioreactorului se folosesc vreascuri și uscături rezultate din curățarea pomilor, arbuștilor, resturile vegetale din seră sau solar. Spre exemplu, în pădure pe o suprafață de un hectar pot fi obținute din curățarea materialului lemnos neutilizabil circa 50 tone.

Materia primă folosită pentru alimen­tarea bioreactorului trebuie mărunțită și este de preferat ca acest lucru să se realizeze cu ajutorul unei mașini de răzuit și nu prin metoda de zdrobire-tăiere.

Dimensiunea vreascurilor mai mari de 10 cm necesită mașini de mărunțire de putere mare, dar este o metodă nerecomandabilă. Este de preferat să se folosească vreascuri și resturi lemnoase de dimensiuni medii-mici. Spre exemplu, dacă fragmentele sunt lungi și subțiri (grosimi de 1 mm) permit penetrarea și reținerea apei în condiții optime.

Laura ZMARANDA