В Германии, Дании, Голландии а так же в других странах Европы фермеры и просто владельцы загородных домов для получения горячей воды строят биореаторы. Идея лежала на поверхности, но только с появлением дешёвых, доступных и удобных пластиковых труб её стало возможным реализовать. Смысл биореактора заключается в использовании тепла, которое возникает в результате биоразложения углеродной органики в присутствии азотной органики в соотношении 75/25. Углеродная органика - это опилки, щепа, стружка, солома, палая листва. К азотосодержащей органике относятся навоз, свежая трава, ветки, кора, зелёная хвоя и листья деревьев. Большинство этих материалов представляют собой отходы и утилизация их в биореаторе приносит тройную пользу (нагрев воды, утилизация отходов, получение компоста).
Общеизвестна проблема саморазогрева и воспламенения отходов лесной промышленности в районах с большими объёмами переработки леса в Архангельской, Вологодской, Иркутской областях, Красноярском крае. Кучи свежих опилок с корой и хвоей по прошествии нескольких месяцев в результате саморазогрева могут достичь температуры воспламенения. Не стоит путать данный процесс с многочисленными фактами поджога свалок древесных отходов пилорам с целью бесплатной утилизации.
Растительные материалы склонны к саморазогреву только в увлажнённом виде. Щепа и опилки лиственных деревьев разогреваются быстрее хвойных видов и температура реакции достигает более высоких температур. Возможности биореактора показал всему миру французский изобретатель Жан Пейн (Jean Pain), который получал с его помощью не только горячую воду для своего дома, но также производил биогаз (метан). Газ использовался в виде топлива для домашней газовой плиты, и что совсем экзотично, на метане ездил и автомобиль изобретателя. Жан Пейн формировал биореактор всего лишь за счёт измельчённых веток деревьев и кустарников, полученных в результате санитарной рубки. К сожалению Жан умер в 1981 году. В настоящее время в интернете о производстве и использовании биореакторов можно найти материалы немцев Гайнера Кульса (Heiner Cuhls) и Ральфа Зура (Ralf Suhr).
Биореактор в немецкой версии представляет из себя органический материал, размещённый в каркас из металлической сетки диаметром 6-8 метров, высотой 2,5 метра.
Такие размеры видимо выбраны для удобства формирования конечного изделия. Биореактор меньшей массы будет более зависим от снижения температуры воздуха зимой.
Влажность органики должна быть в пределах 50-70%. Поэтому чтобы обеспечить увлажнение биореактора осадками, не следует его укрывать плёночными материалами сверху. Стоит помнить, что термическое разложение древесных отходов представляет собой аэробный процесс, к органике требуется доступ кислорода. В районах с низким количеством атмосферных осадков, чтобы избежать пересыхания кучи по стенке каркаса изнутри дополнительно прокладывают полиэтиленовую/ПВХ плёнку.
Зимой выпавший снег будет работать как дополнительная теплоизоляция. Развитие разогрева органики уже на глубине 40 см практически не зависит от температуры окружающего воздуха. По мере засыпки каркаса равномерно по высоте на трёх уровнях укладывают примерно 150-200 метров трубы ПНД, диаметром 25-32 мм. Слои засыпки прокладывают пластиковой сеткой, чтобы зафиксировать кольца трубы на заданных уровнях. В некоторых вариантах в компост заводят кольцами одну трубу, в иных это три отрезка, выводы которых за пределы кучи соединяются далее в две трубы — вход холодной и выход горячей воды. Дальше труба идёт в дом и подсоединяется к водонакопительному оборудованию. В одном из примеров длина магистрали достигала 22 метров. Интересно как немецкие инженеры решают проблему теплоизоляции. Во всех представленных примерах обе трубы ПНД, входящая и исходящая в биореактор, заключены через прокладку в одну трубу большего диаметра (канализационная 160 мм).
В условиях Германии и Голландии магистраль прокладывается в земле на глубине 50 см., вопрос применения подобного опыта в климате России требует дополнительного изучения. Разогрев биоматериала происходит в среднем в течение месяца, температура воды на выходе достигает до 68 гр.С в зависимости от вида биоматериалов, степени измельчения, плотности загрузки, влажности материалов, времени разогрева, соотношения углеродной и азотной органики. Обращаю внимание, что у нас в домах с центральным ГВС из крана горячая вода течёт около 60 гр.С., а рука терпит горячую воду до 48 гр.С.
Максимальная температура 60-68 гр.С в биореакторе держится в течение года, снижаясь до 30-40 гр.С примерно к 15 месяцу использования. Биореактор размерами 2,5х7 метра обеспечивает расход горячей воды от 4 литров в минуту, два подобных реактора позволяют использовать до 2 тонн (!) горячей воды в день.